JPH10268369A - 光パルス増幅装置、チャープパルス増幅装置およびパラメトリック・チャープパルス増幅装置 - Google Patents
光パルス増幅装置、チャープパルス増幅装置およびパラメトリック・チャープパルス増幅装置Info
- Publication number
- JPH10268369A JPH10268369A JP10068892A JP6889298A JPH10268369A JP H10268369 A JPH10268369 A JP H10268369A JP 10068892 A JP10068892 A JP 10068892A JP 6889298 A JP6889298 A JP 6889298A JP H10268369 A JPH10268369 A JP H10268369A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- excitation
- source
- signal
- amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 173
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 74
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 68
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 68
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 100
- 230000009021 linear effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 15
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 13
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 13
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 10
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 3
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002430 laser surgery Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000012536 packaging technology Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
- A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
- A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
- B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
- B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
- A61C1/0046—Dental lasers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3544—Particular phase matching techniques
- G02F1/3548—Quasi phase matching [QPM], e.g. using a periodic domain inverted structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
- G02F1/392—Parametric amplification
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/0602—Crystal lasers or glass lasers
- H01S3/0604—Crystal lasers or glass lasers in the form of a plate or disc
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/115—Q-switching using intracavity electro-optic devices
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の主たる課題は、高エネルギーの超短
光パルスの小型増幅器を提供することである。 【解決手段】 本発明の光パルス増幅装置は、所定の持
続時間で励起光パルスを生成する励起源１００と、信号
光パルスを生成する信号源１３０と、両光パルスを結合
して結合光パルスを生成する光学的結合手段１６０と、
結合光パルスを受光し励起光パルスのエネルギーで信号
光パルスを増幅する準位相整合（ＱＰＭ）結晶をもつパ
ラメトリック増幅器１７０と、増幅された信号パルスを
圧縮する圧縮器１８０とを有する。パラメトリック増幅
器１７０によってパラメトリック・チャープパルス増幅
が行われ、ピークパワーの低い励起光パルスによってさ
えも信号光パルスの強力な増幅が可能なるので、圧縮器
１８０からは高エネルギーの超短光パルスが出力され
る。
光パルスの小型増幅器を提供することである。 【解決手段】 本発明の光パルス増幅装置は、所定の持
続時間で励起光パルスを生成する励起源１００と、信号
光パルスを生成する信号源１３０と、両光パルスを結合
して結合光パルスを生成する光学的結合手段１６０と、
結合光パルスを受光し励起光パルスのエネルギーで信号
光パルスを増幅する準位相整合（ＱＰＭ）結晶をもつパ
ラメトリック増幅器１７０と、増幅された信号パルスを
圧縮する圧縮器１８０とを有する。パラメトリック増幅
器１７０によってパラメトリック・チャープパルス増幅
が行われ、ピークパワーの低い励起光パルスによってさ
えも信号光パルスの強力な増幅が可能なるので、圧縮器
１８０からは高エネルギーの超短光パルスが出力され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、準位相整合パラメ
トリック・チャープパルス増幅装置の技術分野に属す
る。より詳しくは、ダイオード、ファイバーまたは固体
レーザーなどの小型で低密度長パルス励起源からの光パ
ルスを、パラメトリック光増幅媒体の使用により、高エ
ネルギー超短光パルスに変換する変換技術の技術分野に
属する。
トリック・チャープパルス増幅装置の技術分野に属す
る。より詳しくは、ダイオード、ファイバーまたは固体
レーザーなどの小型で低密度長パルス励起源からの光パ
ルスを、パラメトリック光増幅媒体の使用により、高エ
ネルギー超短光パルスに変換する変換技術の技術分野に
属する。
【０００２】
【従来の技術】本明細書では、「高エネルギーパルス」
との用語は、超短光パルス発振器から直接得られるもの
よりも高いエネルギーレベルをもつ光パルスを指すもの
とする。通常、小型のモード同期発振器は、１０ｎＪレ
ベルの最大エネルギーをもつパルスを生成する。それゆ
え、ここでは１０ｎＪを超えるエネルギーをもつパルス
をもって高エネルギーパルスと定義する。
との用語は、超短光パルス発振器から直接得られるもの
よりも高いエネルギーレベルをもつ光パルスを指すもの
とする。通常、小型のモード同期発振器は、１０ｎＪレ
ベルの最大エネルギーをもつパルスを生成する。それゆ
え、ここでは１０ｎＪを超えるエネルギーをもつパルス
をもって高エネルギーパルスと定義する。
【０００３】超短パルスのレーザーおよび増幅器は、結
局のところ、フェムト秒［１０-15ｓ］からピコ秒［１
０-12 ｓ］の領域での持続時間をもつ（光学的な波長範
囲での）短光パルスを生成するレーザーデバイスの特定
のクラスに属する。このようなパルス（ないしパルス
列）の潜在的な利用範囲は、同パルスのもつ特性によっ
て定まる。同特性には、短い持続時間、高いピークパワ
ー、および高い空間的時間的コヒーレンスが含まれる。
局のところ、フェムト秒［１０-15ｓ］からピコ秒［１
０-12 ｓ］の領域での持続時間をもつ（光学的な波長範
囲での）短光パルスを生成するレーザーデバイスの特定
のクラスに属する。このようなパルス（ないしパルス
列）の潜在的な利用範囲は、同パルスのもつ特性によっ
て定まる。同特性には、短い持続時間、高いピークパワ
ー、および高い空間的時間的コヒーレンスが含まれる。
【０００４】ダイオードレーザーは、次の二つの独特な
技術的長所を有する小型のレーザー発振源である。第１
に、ダイオードレーザーは、電気エネルギーを光学的エ
ネルギーに直接かつ高効率で変換することができる。第
２に、ダイオードレーザーは、小さな寸法（普通は１ｍ
ｍ未満）のモノシリックな（＝固形一体物である）デバ
イスである。したがって、サイズ、ロバストネス（不感
性）、信頼性、寿命、生産性およびコストなどの特性で
は、ダイオードレーザーの方が他のレーザー源（ガスレ
ーザー、色素レーザーまたは固体レーザーなど）よりも
優れている。これらの決定的に重要な特性が優れている
ことにより、ダイオードレーザーは、商業的に成立する
レーザー源を開発するためには、理想的なレーザー源で
ある。しかしながら、高エネルギーの超短パルスを生成
する上で、ダイオードレーザーの直接的な使用は限定さ
れている。この限定は特に、シングルモードのレーザー
ダイオードの断面積が小さいことによって定まる。ダイ
オードへの破壊的なダメージと、超短パルスの大きな非
線形歪みとが起こるので、得られるエネルギーのピーク
密度は制限される。そのうえ、断面積が小さいので、保
存されるエネルギーや飽和フルーエンシーもまた、制限
される。レーザーダイオードから直接得られる最大エネ
ルギーは、約１００ｐＪまでである。１００ｐＪという
のは、特定の意味のある超短パルスのエネルギーとして
の最低限度である。マルチプル・トランスバーサル・モ
ード構造やマルチプル・ストライプ構造に頼れば、レー
ザーダイオードの有効断面積を増大させることが可能で
あるとは言っても、このようなデバイスによっては、空
間的および時間的なコヒーレンスの要求に応えられない
ので、超短パルスを直接発生させることができない。
技術的長所を有する小型のレーザー発振源である。第１
に、ダイオードレーザーは、電気エネルギーを光学的エ
ネルギーに直接かつ高効率で変換することができる。第
２に、ダイオードレーザーは、小さな寸法（普通は１ｍ
ｍ未満）のモノシリックな（＝固形一体物である）デバ
イスである。したがって、サイズ、ロバストネス（不感
性）、信頼性、寿命、生産性およびコストなどの特性で
は、ダイオードレーザーの方が他のレーザー源（ガスレ
ーザー、色素レーザーまたは固体レーザーなど）よりも
優れている。これらの決定的に重要な特性が優れている
ことにより、ダイオードレーザーは、商業的に成立する
レーザー源を開発するためには、理想的なレーザー源で
ある。しかしながら、高エネルギーの超短パルスを生成
する上で、ダイオードレーザーの直接的な使用は限定さ
れている。この限定は特に、シングルモードのレーザー
ダイオードの断面積が小さいことによって定まる。ダイ
オードへの破壊的なダメージと、超短パルスの大きな非
線形歪みとが起こるので、得られるエネルギーのピーク
密度は制限される。そのうえ、断面積が小さいので、保
存されるエネルギーや飽和フルーエンシーもまた、制限
される。レーザーダイオードから直接得られる最大エネ
ルギーは、約１００ｐＪまでである。１００ｐＪという
のは、特定の意味のある超短パルスのエネルギーとして
の最低限度である。マルチプル・トランスバーサル・モ
ード構造やマルチプル・ストライプ構造に頼れば、レー
ザーダイオードの有効断面積を増大させることが可能で
あるとは言っても、このようなデバイスによっては、空
間的および時間的なコヒーレンスの要求に応えられない
ので、超短パルスを直接発生させることができない。
【０００５】それゆえ、レーザーダイオードを、他のク
ラスの超短パルスレーザーの発生装置および増幅装置の
ための励起源として使用せざるを得ない。希土類ドープ
・ファイバーレーザーは、このようなクラスのデバイス
の一つであり、小型であるという点で半導体利得媒体に
最も近いものである。これは主に、上記ファイバーの断
面寸法が小さいからである。ファイバー構造の直径は、
通常、１ｍｍ未満である。半導体レーザーとは異なり、
ファイバーレーザーは数メートルの長さをもちうるので
あるが、ファイバーレーザーは断面寸法が小さいので巻
くことにより小さな空間に収まる。効果の面では、ファ
イバーレーザーは一次元構造であり、ファイバーレーザ
ーの横断方向の光学的フィールド（電場および磁場）
は、長さ方向のどの位置でも同じである。希土類ドープ
ファイバーは、ダイオードレーザーによって励起（ポン
ピング）されうる。たとえば、既知のＥｒドープ・ファ
イバーレーザー装置は、１４８０ｎｍまたは９８０ｎｍ
で発光する既存の高出力レーザーダイオードによって励
起されている。
ラスの超短パルスレーザーの発生装置および増幅装置の
ための励起源として使用せざるを得ない。希土類ドープ
・ファイバーレーザーは、このようなクラスのデバイス
の一つであり、小型であるという点で半導体利得媒体に
最も近いものである。これは主に、上記ファイバーの断
面寸法が小さいからである。ファイバー構造の直径は、
通常、１ｍｍ未満である。半導体レーザーとは異なり、
ファイバーレーザーは数メートルの長さをもちうるので
あるが、ファイバーレーザーは断面寸法が小さいので巻
くことにより小さな空間に収まる。効果の面では、ファ
イバーレーザーは一次元構造であり、ファイバーレーザ
ーの横断方向の光学的フィールド（電場および磁場）
は、長さ方向のどの位置でも同じである。希土類ドープ
ファイバーは、ダイオードレーザーによって励起（ポン
ピング）されうる。たとえば、既知のＥｒドープ・ファ
イバーレーザー装置は、１４８０ｎｍまたは９８０ｎｍ
で発光する既存の高出力レーザーダイオードによって励
起されている。
【０００６】本明細書中で参照する「広域ダイオード励
起１Ｗフェムト秒ファイバー装置」（ "Broad-area Dio
de-pumped 1 W Femtosecond Fiber System", A.Galvana
uskas, M. E. Ferman, D. Harter, J. D. Minelly, G.
G. Vienne, J. E. Caplan, Conference on Lasers and
Electro-Optics, vol. 9 1996 OSA Technical DigestSe
ries / Optical Society of America, Washngton, DC,
1996, pp.495 ）に報告されているように、ファイバー
・クラッディング−ポンピング技術とチャープパルス増
幅とにより、高出力のマルチモード・ダイオード励起光
は、ハイパワー超短パルス出力に効率的に変換される。
一般的に言って、超短パルスの非線形歪みや光学コンポ
ーネントまたは利得媒体への光学的損傷を起こすことな
しに、得られうる最大のエネルギーを引き出すために
は、チャープパルス増幅が必要である。通常は、飽和エ
ネルギーと等価なエネルギーをもつ超短パルスのピーク
密度は、媒体の飽和フルーエンシーよりも高い。
起１Ｗフェムト秒ファイバー装置」（ "Broad-area Dio
de-pumped 1 W Femtosecond Fiber System", A.Galvana
uskas, M. E. Ferman, D. Harter, J. D. Minelly, G.
G. Vienne, J. E. Caplan, Conference on Lasers and
Electro-Optics, vol. 9 1996 OSA Technical DigestSe
ries / Optical Society of America, Washngton, DC,
1996, pp.495 ）に報告されているように、ファイバー
・クラッディング−ポンピング技術とチャープパルス増
幅とにより、高出力のマルチモード・ダイオード励起光
は、ハイパワー超短パルス出力に効率的に変換される。
一般的に言って、超短パルスの非線形歪みや光学コンポ
ーネントまたは利得媒体への光学的損傷を起こすことな
しに、得られうる最大のエネルギーを引き出すために
は、チャープパルス増幅が必要である。通常は、飽和エ
ネルギーと等価なエネルギーをもつ超短パルスのピーク
密度は、媒体の飽和フルーエンシーよりも高い。
【０００７】しかしながら、時間的空間的コヒーレンス
を保ち、超短光パルスを保つためには、ファイバー出力
はシングルモードでなければならない。それゆえ、ファ
イバーのコアサイズが制限を受け、その結果、えられう
る最大パルスエネルギーおよびピーク密度も制限を受け
る。その理由は、シングルモード半導体レーザーの場合
と同様である。それでも、シングルモードファイバーに
よって得られうる最大のエネルギーは、半導体のよって
得られるそれよりも本質的に大きい。飽和周波数限定さ
れた最大エネルギーは、ある種のダイオード励起された
エルビウムファイバー・チャープパルス増幅装置によっ
て、すでに実験的に得られている。同装置によれば、増
幅および再圧縮後に、１０μＪを超えるパルスエネルギ
ーが得られている。
を保ち、超短光パルスを保つためには、ファイバー出力
はシングルモードでなければならない。それゆえ、ファ
イバーのコアサイズが制限を受け、その結果、えられう
る最大パルスエネルギーおよびピーク密度も制限を受け
る。その理由は、シングルモード半導体レーザーの場合
と同様である。それでも、シングルモードファイバーに
よって得られうる最大のエネルギーは、半導体のよって
得られるそれよりも本質的に大きい。飽和周波数限定さ
れた最大エネルギーは、ある種のダイオード励起された
エルビウムファイバー・チャープパルス増幅装置によっ
て、すでに実験的に得られている。同装置によれば、増
幅および再圧縮後に、１０μＪを超えるパルスエネルギ
ーが得られている。
【０００８】しかし、マイクロマシーニングやオプティ
カル・サージャリー（レーザー手術）、その他などの実
際上の多様な応用のためには、（通常は１〜１０ｍＪの
範囲の）もっとずっと高い超短パルスエネルギーが要求
される。このようなパルスエネルギーを得るためには、
従来からバルク量子増幅器が使用されている。バルク媒
体の中では、光ファイバーや半導体構造の中のシングル
モードの誘導されたビームに比べて、ビームサイズが十
分に大きいので、高いピーク密度の問題は緩和される。
さらに、ある種のソリッドステートの利得媒体は、小型
のデバイスの構成を可能にする特性を有している。しか
しながら、量子増幅器に共通する特性によって定まる数
々の制約があるので、ハイパワーの超短パルスの直接増
幅に使用するコンパクトなソリッドステート設計を実行
するのは実際上困難である。このことは、量子増幅器に
共通する一般的な特性について考察すれば明らかであ
る。
カル・サージャリー（レーザー手術）、その他などの実
際上の多様な応用のためには、（通常は１〜１０ｍＪの
範囲の）もっとずっと高い超短パルスエネルギーが要求
される。このようなパルスエネルギーを得るためには、
従来からバルク量子増幅器が使用されている。バルク媒
体の中では、光ファイバーや半導体構造の中のシングル
モードの誘導されたビームに比べて、ビームサイズが十
分に大きいので、高いピーク密度の問題は緩和される。
さらに、ある種のソリッドステートの利得媒体は、小型
のデバイスの構成を可能にする特性を有している。しか
しながら、量子増幅器に共通する特性によって定まる数
々の制約があるので、ハイパワーの超短パルスの直接増
幅に使用するコンパクトなソリッドステート設計を実行
するのは実際上困難である。このことは、量子増幅器に
共通する一般的な特性について考察すれば明らかであ
る。
【０００９】量子増幅器は、光学遷移状態の高位のレベ
ルに励起エネルギーを蓄積しておき、光学飽和発光の動
作を通して信号を送ることによって蓄積された励起エネ
ルギーを放出する。シングルパスまたはマルチパスの増
幅器および再生増幅器を含む既知のソリッドステートの
超短パルス増幅装置は、１μＪ〜１Ｊの範囲内でパルス
エネルギーを発生させることができる。これらの装置に
は、チャープパルス増幅が必要である。
ルに励起エネルギーを蓄積しておき、光学飽和発光の動
作を通して信号を送ることによって蓄積された励起エネ
ルギーを放出する。シングルパスまたはマルチパスの増
幅器および再生増幅器を含む既知のソリッドステートの
超短パルス増幅装置は、１μＪ〜１Ｊの範囲内でパルス
エネルギーを発生させることができる。これらの装置に
は、チャープパルス増幅が必要である。
【００１０】しかしながら、バルクなレーザー装置およ
び増幅装置には、次のような気を付けるべき制限があ
る。第１に、ソリッドステートのレーザー装置および増
幅装置は、半導体によるものやファイバーによるものよ
りもずっと大きくかつずっと高価である。このサイズお
よびコストの問題は、重くてかさばり扱いにくい励起
源、すなわちハイパワーのアルゴンレーザーまたはアル
ゴンランプが必要とされることから起こる。このような
装置には、ダイオードによる励起はまず無理である。特
定の利得媒体の固定された吸収帯の中で量子増幅器を励
起することが必要である。多くの媒体にとっては、この
ことによって、ダイオードレーザー励起は除外される
か、その使用を制限されることになる。なぜならば、信
頼性があるハイパワーな励起ダイオードは、今のところ
ほんの２〜３種類程度の波長でしか利用可能でないから
である。たとえば、超短パルスを生成するための最も普
及したソリッドステート媒体はチタン：サファイアであ
るが、これをダイオードレーザーで直接励起することは
できない。
び増幅装置には、次のような気を付けるべき制限があ
る。第１に、ソリッドステートのレーザー装置および増
幅装置は、半導体によるものやファイバーによるものよ
りもずっと大きくかつずっと高価である。このサイズお
よびコストの問題は、重くてかさばり扱いにくい励起
源、すなわちハイパワーのアルゴンレーザーまたはアル
ゴンランプが必要とされることから起こる。このような
装置には、ダイオードによる励起はまず無理である。特
定の利得媒体の固定された吸収帯の中で量子増幅器を励
起することが必要である。多くの媒体にとっては、この
ことによって、ダイオードレーザー励起は除外される
か、その使用を制限されることになる。なぜならば、信
頼性があるハイパワーな励起ダイオードは、今のところ
ほんの２〜３種類程度の波長でしか利用可能でないから
である。たとえば、超短パルスを生成するための最も普
及したソリッドステート媒体はチタン：サファイアであ
るが、これをダイオードレーザーで直接励起することは
できない。
【００１１】第２に、量子増幅器の利得帯域幅は、特定
の利得媒体の中での光学遷移の幅によって定まる制限を
受ける。すなわち、利得帯域幅が狭い幅しかないので、
超短パルスの増幅に使用される物質はかなり制限を受け
る。第３に、励起された光学遷移の寿命と誘導放射断面
積などのような、この種の利得媒体に固有の特性によ
り、所定の量子増幅器から引き出しうる最大の平均パワ
ーおよびパルスエネルギーは制限されてしまう。
の利得媒体の中での光学遷移の幅によって定まる制限を
受ける。すなわち、利得帯域幅が狭い幅しかないので、
超短パルスの増幅に使用される物質はかなり制限を受け
る。第３に、励起された光学遷移の寿命と誘導放射断面
積などのような、この種の利得媒体に固有の特性によ
り、所定の量子増幅器から引き出しうる最大の平均パワ
ーおよびパルスエネルギーは制限されてしまう。
【００１２】第４に、ハイパワーレベルでは、バルク増
幅器は温度変化の影響を受けやすく、利得媒体の光学特
性が変わってしまう。それゆえ、このようなデバイスの
作用は、環境変化に対して敏感になってしまう。光学的
増幅を達成するための代替アプローチとしては、非線形
材料への光学的パラメトリック増幅（ＯＰＡ：optical
parametric amplification）を採用することである。Ｏ
ＰＡアプローチによれば、励起エネルギーは、非線形材
料内に蓄積されることなく、励起源（ポンプ）から直接
的に信号へと変換される。この際、非線形材料はこの過
程を取り持つだけに過ぎない。（自己位相変調または相
互位相変調に応じた）三次の非線形性よりも、二次の非
線形性の方がずっと強いので、位相歪みを通じたパルス
の歪みは、一般に避けることができる。得られ得る最大
エネルギーは、所定の材料の損傷閾値（ダメージ・スレ
ショルド）によってのみ制限される。要求される励起波
長と利用可能な増幅帯域幅とは、既存の複屈折位相整合
における干渉波長での屈折率楕円体の方向および大きさ
など、所定の結晶の基礎的な光学特性によって決定され
る。これらの基礎的な光学特性は、利用可能な結晶の向
きをも定めるとともに、その結果、利用可能な非線形性
の大きさをも決定する。実際上は、このことにより、使
用可能な非線形材料に到達可能な励起波長および励起帯
域幅が制限され、それゆえ通常は、このような増幅器を
励起するには高いエネルギーが必要とされる。このよう
ないくつもの制限の結果として、現時点でのパラメトリ
ックな干渉は、通常、光信号の波長を変換する手段とし
て使用されており、エネルギー増幅の手段としては使用
されていない。
幅器は温度変化の影響を受けやすく、利得媒体の光学特
性が変わってしまう。それゆえ、このようなデバイスの
作用は、環境変化に対して敏感になってしまう。光学的
増幅を達成するための代替アプローチとしては、非線形
材料への光学的パラメトリック増幅（ＯＰＡ：optical
parametric amplification）を採用することである。Ｏ
ＰＡアプローチによれば、励起エネルギーは、非線形材
料内に蓄積されることなく、励起源（ポンプ）から直接
的に信号へと変換される。この際、非線形材料はこの過
程を取り持つだけに過ぎない。（自己位相変調または相
互位相変調に応じた）三次の非線形性よりも、二次の非
線形性の方がずっと強いので、位相歪みを通じたパルス
の歪みは、一般に避けることができる。得られ得る最大
エネルギーは、所定の材料の損傷閾値（ダメージ・スレ
ショルド）によってのみ制限される。要求される励起波
長と利用可能な増幅帯域幅とは、既存の複屈折位相整合
における干渉波長での屈折率楕円体の方向および大きさ
など、所定の結晶の基礎的な光学特性によって決定され
る。これらの基礎的な光学特性は、利用可能な結晶の向
きをも定めるとともに、その結果、利用可能な非線形性
の大きさをも決定する。実際上は、このことにより、使
用可能な非線形材料に到達可能な励起波長および励起帯
域幅が制限され、それゆえ通常は、このような増幅器を
励起するには高いエネルギーが必要とされる。このよう
ないくつもの制限の結果として、現時点でのパラメトリ
ックな干渉は、通常、光信号の波長を変換する手段とし
て使用されており、エネルギー増幅の手段としては使用
されていない。
【００１３】本明細書で参照する「ＢＢＯ結晶中でのチ
ャープされ伸張されたパルスのパラメトリック増幅によ
る大出力フェムト秒パルスの生成」（"Powerful Femtos
econd Pulse generation Chirped and Stretched Pulse
Parametric Amplificationin BBO Cristals", A. Dubi
etis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Com
m. 88, 473(1992)）には、在来の量子増幅器の代わりに
パラメトリック光学増幅を使用して、高エネルギーの超
短光パルスが得られるかもしれない旨が示唆されてい
る。この記事によれば、励起源から信号に至るまでの効
率的なエネルギー変換を行うためには、超短光パルス
は、励起パルス（ポンプパルス）の持続時間に相当する
ように引き伸ばされなければならない。この業績では、
（約５ｐｓの）短い引き伸ばされた励起パルスを使用し
て、波長０．５３μｍでの３ｍＪの励起パルスから波長
１．０６μｍでの１００μＪの信号へと、１：３０の変
換をして見せている。
ャープされ伸張されたパルスのパラメトリック増幅によ
る大出力フェムト秒パルスの生成」（"Powerful Femtos
econd Pulse generation Chirped and Stretched Pulse
Parametric Amplificationin BBO Cristals", A. Dubi
etis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Com
m. 88, 473(1992)）には、在来の量子増幅器の代わりに
パラメトリック光学増幅を使用して、高エネルギーの超
短光パルスが得られるかもしれない旨が示唆されてい
る。この記事によれば、励起源から信号に至るまでの効
率的なエネルギー変換を行うためには、超短光パルス
は、励起パルス（ポンプパルス）の持続時間に相当する
ように引き伸ばされなければならない。この業績では、
（約５ｐｓの）短い引き伸ばされた励起パルスを使用し
て、波長０．５３μｍでの３ｍＪの励起パルスから波長
１．０６μｍでの１００μＪの信号へと、１：３０の変
換をして見せている。
【００１４】しかしながら、上記文献での業績では、低
い輝度から高い輝度へのエネルギー変換については分か
らず、また、ダイオード、ファイバーまたはマイクロチ
ップのレーザーのような小型の励起源を使用して、高エ
ネルギーの超短パルスを生成する小型発生源をどうやっ
て作るべきかについても分からない。（当面するであろ
う問題の一つは、ナノ秒程度のもっと長い励起パルスを
もって同程度の変換効率が得られるかどうかということ
であり、ジュール程度のエネルギーが得られるように、
約１００倍の倍率でパルスエネルギーを増大させなけれ
ばならなくなるかもしれないということである。現況で
は、小型パルス源からこんなに高いエネルギーを得るこ
とは困難である。）同様に、この業績では、超短パルス
増幅器の励起帯域幅および利得帯域幅に関する限界を取
り去ることはできない。そのうえこの業績では、励起パ
ルスと増幅されたパルスとの両方が、同一のレーザー源
からのものである。すなわち、長パルス励起源と短パル
ス源との同期方法については、示唆されていない。モー
ド同期源からの超短光パルスに対して、在来型のＱスイ
ッチ励起用レーザーからのパルスを同期させることは、
なかなかの難問である。
い輝度から高い輝度へのエネルギー変換については分か
らず、また、ダイオード、ファイバーまたはマイクロチ
ップのレーザーのような小型の励起源を使用して、高エ
ネルギーの超短パルスを生成する小型発生源をどうやっ
て作るべきかについても分からない。（当面するであろ
う問題の一つは、ナノ秒程度のもっと長い励起パルスを
もって同程度の変換効率が得られるかどうかということ
であり、ジュール程度のエネルギーが得られるように、
約１００倍の倍率でパルスエネルギーを増大させなけれ
ばならなくなるかもしれないということである。現況で
は、小型パルス源からこんなに高いエネルギーを得るこ
とは困難である。）同様に、この業績では、超短パルス
増幅器の励起帯域幅および利得帯域幅に関する限界を取
り去ることはできない。そのうえこの業績では、励起パ
ルスと増幅されたパルスとの両方が、同一のレーザー源
からのものである。すなわち、長パルス励起源と短パル
ス源との同期方法については、示唆されていない。モー
ド同期源からの超短光パルスに対して、在来型のＱスイ
ッチ励起用レーザーからのパルスを同期させることは、
なかなかの難問である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる課題
は、高エネルギーの超短光パルスの小型増幅器を提供す
ることである。本発明のさらなる課題は、励起波長と増
幅帯域幅との制限を受けることなしに超短パルス増幅器
を提供することである。
は、高エネルギーの超短光パルスの小型増幅器を提供す
ることである。本発明のさらなる課題は、励起波長と増
幅帯域幅との制限を受けることなしに超短パルス増幅器
を提供することである。
【００１６】本発明の他の課題は、超短パルス増幅のた
めのパラメトリック光学増幅装置を効率的に励起するた
めに、ダイオードレーザー、ファイバーレーザーまたは
固体レーザーなどの連続波またはパルスの小型レーザー
源を実用化することである。本発明のさらなる課題は、
回折限界のシングルモードビームをパラメトリックに増
幅するために、広域ダイオードまたはダイオード・アレ
イ、マルチモードのファイバーレーザーおよび増幅器、
マイクロチップ・レーザーアレイまたはその他のマルチ
モード固体レーザーなど、空間的にマルチモードの小型
レーザー源を実用化することである。
めのパラメトリック光学増幅装置を効率的に励起するた
めに、ダイオードレーザー、ファイバーレーザーまたは
固体レーザーなどの連続波またはパルスの小型レーザー
源を実用化することである。本発明のさらなる課題は、
回折限界のシングルモードビームをパラメトリックに増
幅するために、広域ダイオードまたはダイオード・アレ
イ、マルチモードのファイバーレーザーおよび増幅器、
マイクロチップ・レーザーアレイまたはその他のマルチ
モード固体レーザーなど、空間的にマルチモードの小型
レーザー源を実用化することである。
【００１７】本発明のもう一つの課題は、励起光パルス
と引き伸ばされた超短パルスとを、パラメトリック利得
媒体の中で時間的に重ね合わせるために、両パルスのタ
イミングを適正に取るための方法および手段を提供する
ことである。
と引き伸ばされた超短パルスとを、パラメトリック利得
媒体の中で時間的に重ね合わせるために、両パルスのタ
イミングを適正に取るための方法および手段を提供する
ことである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の一面によれば、
超短パルスのパラメトリック・チャープパルス増幅（Ｐ
ＣＰＡ）のためのパラメトリックな利得媒体として、準
位相整合（ＱＰＭ：quasi-phase-matched ）非線形材料
が使用される。ＱＰＭ材料の位相整合特性は、製造過程
で仕立て上げることができる。その結果、励起波長と達
成可能な利得帯域幅とに関する制限を取り払うことが本
質的に可能になる。そればかりではなく、位相整合特性
を仕立て上げることができるということは、有利な結晶
形状を選択することを可能にする。それゆえ、所定の光
学材料の中で得られる最高の非線形係数の利用と、空間
的なビームのウォークオフの除去とにより、干渉長を増
大させることが可能になる。その結果、ＱＰＭパラメト
リック増幅器の中で高い変換効率と高い利得とを達成す
るために必要とされる励起エネルギーを、在来型のパラ
メトリック増幅器と比較して十分に低減することができ
る。通常は、このことにより、比較的長いマルチモード
の励起パルスを効率的に利用することが可能になる。こ
こで、比較的長いマルチモードの励起パルスは、各種の
比較的単純で小型のダイオード励起されたレーザー源を
使用して得られる。Dubietisらによる上記文献に記載さ
れている在来型の非線形結晶を使用しては、このような
ことは不可能である。
超短パルスのパラメトリック・チャープパルス増幅（Ｐ
ＣＰＡ）のためのパラメトリックな利得媒体として、準
位相整合（ＱＰＭ：quasi-phase-matched ）非線形材料
が使用される。ＱＰＭ材料の位相整合特性は、製造過程
で仕立て上げることができる。その結果、励起波長と達
成可能な利得帯域幅とに関する制限を取り払うことが本
質的に可能になる。そればかりではなく、位相整合特性
を仕立て上げることができるということは、有利な結晶
形状を選択することを可能にする。それゆえ、所定の光
学材料の中で得られる最高の非線形係数の利用と、空間
的なビームのウォークオフの除去とにより、干渉長を増
大させることが可能になる。その結果、ＱＰＭパラメト
リック増幅器の中で高い変換効率と高い利得とを達成す
るために必要とされる励起エネルギーを、在来型のパラ
メトリック増幅器と比較して十分に低減することができ
る。通常は、このことにより、比較的長いマルチモード
の励起パルスを効率的に利用することが可能になる。こ
こで、比較的長いマルチモードの励起パルスは、各種の
比較的単純で小型のダイオード励起されたレーザー源を
使用して得られる。Dubietisらによる上記文献に記載さ
れている在来型の非線形結晶を使用しては、このような
ことは不可能である。
【００１９】本発明のより広い面によれば、シングルモ
ードまたはマルチモードのレーザーダイオードの連続波
またはパルスの出力を、増幅された超短光パルスのエネ
ルギーに変換する一般的な方法が開示される。一般的
に、この変換は、次の二つのステップによって実行され
る。第１に、ダイオードレーザーの出力が、直接的にま
たは他のレーザー媒体を使用して、伸張された信号パル
スの持続時間と整合する適正な持続時間の高エネルギー
励起パルスへと変換される。伸張された信号パルスは、
超短パルスからパルス伸張器を用いて生成される。第２
に、伸張された信号は、励起信号パルスによって励起さ
れる非線形結晶の中で、パラメトリックに増幅される。
所定の条件下においては、パラメトリック増幅器は、た
とえ空間的にマルチモードである励起ビームに対してで
あっても、回折限界のシングルモードビームの歪みのな
い増幅を可能にする。増幅された信号は、最後にパルス
圧縮器を使用して再圧縮され、持続時間が極めて短い超
短パルスに変換される。
ードまたはマルチモードのレーザーダイオードの連続波
またはパルスの出力を、増幅された超短光パルスのエネ
ルギーに変換する一般的な方法が開示される。一般的
に、この変換は、次の二つのステップによって実行され
る。第１に、ダイオードレーザーの出力が、直接的にま
たは他のレーザー媒体を使用して、伸張された信号パル
スの持続時間と整合する適正な持続時間の高エネルギー
励起パルスへと変換される。伸張された信号パルスは、
超短パルスからパルス伸張器を用いて生成される。第２
に、伸張された信号は、励起信号パルスによって励起さ
れる非線形結晶の中で、パラメトリックに増幅される。
所定の条件下においては、パラメトリック増幅器は、た
とえ空間的にマルチモードである励起ビームに対してで
あっても、回折限界のシングルモードビームの歪みのな
い増幅を可能にする。増幅された信号は、最後にパルス
圧縮器を使用して再圧縮され、持続時間が極めて短い超
短パルスに変換される。
【００２０】本発明はさらに、パラメトリック増幅器を
励起するための小型装置の設計をも含んでいる。同装置
には、マルチモードコア・ファイバーやマイクロチップ
固体レーザーおよび同レーザーアレイが含まれている。
励起するための小型装置の設計をも含んでいる。同装置
には、マルチモードコア・ファイバーやマイクロチップ
固体レーザーおよび同レーザーアレイが含まれている。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の光パルス増幅装
置の実施の形態における一般的な構成を例示するブロッ
ク図である。図１に示すように、この増幅装置は、高エ
ネルギーパルス源１２０を励起（ポンピング）するため
の励起ダイオード１１０をもつ励起源１００を含んでい
る。信号源１３０は、超短パルスを生成する発振器１４
０と、パルス伸張器１５０とを含んでいる。ビームスプ
リッター１６０は、高エネルギー励起パルスと伸張され
た超短パルスとを結合させるために使用されている。結
合された信号はパラメトリック増幅器１７０に導入さ
れ、ここで増幅された信号はパルス圧縮器１８０に導入
される。本装置を構成する他の構成要素としては、効率
的な非線形干渉に必要な偏光状態を設定する複数の波長
板１０５と、適正な合焦点光学装置１０６とがある。ま
た、トリガー電子回路１９０が、励起パルスと超短パル
スとを同期させるために装置されている。励起信号パル
スと伸張された信号パルスとは、パラメトリック増幅器
１７０の非線形結晶の中で、時間的空間的に重ね合わさ
れる。
置の実施の形態における一般的な構成を例示するブロッ
ク図である。図１に示すように、この増幅装置は、高エ
ネルギーパルス源１２０を励起（ポンピング）するため
の励起ダイオード１１０をもつ励起源１００を含んでい
る。信号源１３０は、超短パルスを生成する発振器１４
０と、パルス伸張器１５０とを含んでいる。ビームスプ
リッター１６０は、高エネルギー励起パルスと伸張され
た超短パルスとを結合させるために使用されている。結
合された信号はパラメトリック増幅器１７０に導入さ
れ、ここで増幅された信号はパルス圧縮器１８０に導入
される。本装置を構成する他の構成要素としては、効率
的な非線形干渉に必要な偏光状態を設定する複数の波長
板１０５と、適正な合焦点光学装置１０６とがある。ま
た、トリガー電子回路１９０が、励起パルスと超短パル
スとを同期させるために装置されている。励起信号パル
スと伸張された信号パルスとは、パラメトリック増幅器
１７０の非線形結晶の中で、時間的空間的に重ね合わさ
れる。
【００２２】パラメトリック増幅を利用したことによ
り、次のようないくつかの重要な利点が得られる。第１
に、マルチモードの長いパルスの励起源の開発が可能に
なる。通常、このような励起源は、あまり複雑ではない
にもかかわらず、直接的な超短パルスの生成および増幅
のために、小型の励起源よりも十分に高いエネルギーを
生成することができる。
り、次のようないくつかの重要な利点が得られる。第１
に、マルチモードの長いパルスの励起源の開発が可能に
なる。通常、このような励起源は、あまり複雑ではない
にもかかわらず、直接的な超短パルスの生成および増幅
のために、小型の励起源よりも十分に高いエネルギーを
生成することができる。
【００２３】第２に、準位相整合非線形材料の使用によ
り、量子増幅器には固有の問題である利得帯域幅および
励起波長に関する制限が、完全に取り除かれる。すなわ
ち、チャープ周期準位相整合バルク材料の使用により、
いかなる要求にも応じて適正な利得帯域幅を設定するこ
とができる。また、励起波長は、パラメトリック増幅器
の適正な準位相整合周期の設定により、選定される。そ
れが適当な場合には、二次高調波の生成により、励起波
長を増幅された信号の波長よりも短く変換することも可
能である。
り、量子増幅器には固有の問題である利得帯域幅および
励起波長に関する制限が、完全に取り除かれる。すなわ
ち、チャープ周期準位相整合バルク材料の使用により、
いかなる要求にも応じて適正な利得帯域幅を設定するこ
とができる。また、励起波長は、パラメトリック増幅器
の適正な準位相整合周期の設定により、選定される。そ
れが適当な場合には、二次高調波の生成により、励起波
長を増幅された信号の波長よりも短く変換することも可
能である。
【００２４】第３に、パラメトリック増幅装置は、本
来、簡素でありかつさらに小型である。単段（シングル
ステージ）でのパラメトリック増幅によれば、約９０ｄ
Ｂまでの高利得が得られる（利得の限界は、光学的パラ
メトリック生成（ＯＰＤ：optical parametric generat
ion ）の閾値によってのみ制限される）。したがって、
どんなファイバー、レーザーダイオードまたはソリッド
ステート発振器からでも得られる最小エネルギーである
約１０ｐＪからスタートしても、単段ないし二段の増幅
段を使用するだけで、１ｍＪ〜１Ｊの範囲の高パルスエ
ネルギーが達成される。その結果、再生増幅やマルチパ
ス増幅は必要でなくなる。
来、簡素でありかつさらに小型である。単段（シングル
ステージ）でのパラメトリック増幅によれば、約９０ｄ
Ｂまでの高利得が得られる（利得の限界は、光学的パラ
メトリック生成（ＯＰＤ：optical parametric generat
ion ）の閾値によってのみ制限される）。したがって、
どんなファイバー、レーザーダイオードまたはソリッド
ステート発振器からでも得られる最小エネルギーである
約１０ｐＪからスタートしても、単段ないし二段の増幅
段を使用するだけで、１ｍＪ〜１Ｊの範囲の高パルスエ
ネルギーが達成される。その結果、再生増幅やマルチパ
ス増幅は必要でなくなる。
【００２５】このような増幅装置を実用化するために
は、パラメトリックゲインと、励起源からパラメトリッ
ク増幅器内での信号への最大エネルギー変換率とは、十
分に高く（後者についてはおおよそ１０〜５０％で）な
ければならない。この変換率は、励起源のピーク密度と
非線形結晶の特性とによって定まる。複屈折位相整合結
晶を使用する場合、このように高い変換率を達成するた
めには、非常に高いピーク密度が要求される。このよう
な高いピーク密度は、小型のダイオード励起源からのマ
ルチモードまたはシングルモードの持続時間がナノ秒台
の励起パルス（１００ｍＪを超える程度）によって実用
上実現可能なピーク密度よりも、ずっと高い。本発明に
よれば、周期性ポーリング・ニオブ酸リチウム＝ＬｉＮ
ｂＯ3 （ＰＰＬＮ）などの新規な準位相整合（ＱＰＭ）
材料を使用して、小型のダイオード励起源からの低密度
かつ低輝度のナノ秒出力を、伸張された超短パルスの効
率的なパラメトリック増幅のために、有効に使用するこ
とができる。
は、パラメトリックゲインと、励起源からパラメトリッ
ク増幅器内での信号への最大エネルギー変換率とは、十
分に高く（後者についてはおおよそ１０〜５０％で）な
ければならない。この変換率は、励起源のピーク密度と
非線形結晶の特性とによって定まる。複屈折位相整合結
晶を使用する場合、このように高い変換率を達成するた
めには、非常に高いピーク密度が要求される。このよう
な高いピーク密度は、小型のダイオード励起源からのマ
ルチモードまたはシングルモードの持続時間がナノ秒台
の励起パルス（１００ｍＪを超える程度）によって実用
上実現可能なピーク密度よりも、ずっと高い。本発明に
よれば、周期性ポーリング・ニオブ酸リチウム＝ＬｉＮ
ｂＯ3 （ＰＰＬＮ）などの新規な準位相整合（ＱＰＭ）
材料を使用して、小型のダイオード励起源からの低密度
かつ低輝度のナノ秒出力を、伸張された超短パルスの効
率的なパラメトリック増幅のために、有効に使用するこ
とができる。
【００２６】ＰＰＬＮおよび関連材料とそれらの特性と
についてさらに考察するためには、次の参考文献を参照
されたい。 （１）米国特許出願の第０８／７６３，３８１号および
第０８／７８９，９９５号（いずれも本願出願人による
先願であり、位相増幅装置でのＰＰＬＮ結晶の使用につ
いて開示） （２）メイヤーズ、他「バルクＰＰＬＮ中での準位相整
合パラメトリック光学発振器」（Myers et al., "Quasi
-phase-matched optical parametric oscillators in b
ulk periodically poled lithium niobate", J. Opt. S
oc. Am. B, 22, 2102 (1995)） 非線形効果を除去するために超短パルスが引き伸ばされ
る伝統的なチャープパルス増幅機構とは対照的に、本発
明のアプローチは、長い励起パルスから最大引き出し効
率を得ることだけを目的として、超短パルスの引き伸ば
しを必要としている。通常、使用される励起パルスおよ
び伸張パルスが長ければ長いほど、与えられた励起パル
スのピーク密度に対して増幅されたパルスのエネルギー
は、より高くなる。使用可能な励起パルスの最大持続時
間は、非線形結晶の損傷閾値（ダメージ・スレショル
ド）と、増幅された種パルス（シードパルス）を再圧縮
しうる最大パルス幅とによって定まる。たとえば、励起
パルスのピーク密度をＰＰＬＮの損傷閾値より低く保つ
ためには、持続時間が５００ピコ秒未満の励起パルスを
使用することが望ましい。また、現存するパルス圧縮器
およびパルス伸張器の設計では、伸張パルスの持続時間
はナノ秒のスケールに制約される。それゆえ、利用可能
な励起パルスの持続時間は、１００ピコ秒から２〜３ナ
ノ秒までの範囲に限定される。このようなパルスは、レ
ーザーダイオードに励起されるＮｄ：ＹＡＧ装置または
アレキサンドライト装置、小型のレーザーダイオードに
励起されるマイクロレーザー装置、またはファイバー増
幅装置などのような、受動Ｑスイッチまたは能動Ｑスイ
ッチまたはマスター発振器パワー増幅器（ＭＯＰＡ：Ma
ster-Oscillator-Power-Amplifier ）の多種多様の装置
から得ることができる。提供されうる励起エネルギー
は、１μＪから１Ｊ超までの範囲にあり、同範囲で増幅
された信号パルスに使用できる。
についてさらに考察するためには、次の参考文献を参照
されたい。 （１）米国特許出願の第０８／７６３，３８１号および
第０８／７８９，９９５号（いずれも本願出願人による
先願であり、位相増幅装置でのＰＰＬＮ結晶の使用につ
いて開示） （２）メイヤーズ、他「バルクＰＰＬＮ中での準位相整
合パラメトリック光学発振器」（Myers et al., "Quasi
-phase-matched optical parametric oscillators in b
ulk periodically poled lithium niobate", J. Opt. S
oc. Am. B, 22, 2102 (1995)） 非線形効果を除去するために超短パルスが引き伸ばされ
る伝統的なチャープパルス増幅機構とは対照的に、本発
明のアプローチは、長い励起パルスから最大引き出し効
率を得ることだけを目的として、超短パルスの引き伸ば
しを必要としている。通常、使用される励起パルスおよ
び伸張パルスが長ければ長いほど、与えられた励起パル
スのピーク密度に対して増幅されたパルスのエネルギー
は、より高くなる。使用可能な励起パルスの最大持続時
間は、非線形結晶の損傷閾値（ダメージ・スレショル
ド）と、増幅された種パルス（シードパルス）を再圧縮
しうる最大パルス幅とによって定まる。たとえば、励起
パルスのピーク密度をＰＰＬＮの損傷閾値より低く保つ
ためには、持続時間が５００ピコ秒未満の励起パルスを
使用することが望ましい。また、現存するパルス圧縮器
およびパルス伸張器の設計では、伸張パルスの持続時間
はナノ秒のスケールに制約される。それゆえ、利用可能
な励起パルスの持続時間は、１００ピコ秒から２〜３ナ
ノ秒までの範囲に限定される。このようなパルスは、レ
ーザーダイオードに励起されるＮｄ：ＹＡＧ装置または
アレキサンドライト装置、小型のレーザーダイオードに
励起されるマイクロレーザー装置、またはファイバー増
幅装置などのような、受動Ｑスイッチまたは能動Ｑスイ
ッチまたはマスター発振器パワー増幅器（ＭＯＰＡ：Ma
ster-Oscillator-Power-Amplifier ）の多種多様の装置
から得ることができる。提供されうる励起エネルギー
は、１μＪから１Ｊ超までの範囲にあり、同範囲で増幅
された信号パルスに使用できる。
【００２７】発振器１４０には、モード同期レーザー、
ゲインスイッチド・レーザーまたは高速周波数変調半導
体レーザーを使用することができる。後者の場合には、
上記発振器は直接的に伸張パルスを生成することができ
るので、パルス伸張器を省略することが可能になる。パ
ルス伸張器１５０およびパルス圧縮器１８０には、既存
技術で知られている多種多様なデバイスを適用すること
ができる。たとえば、回折格子に基づくデバイスや、ハ
イブリッド・コンビネーション（たとえば、パルス伸張
器としてのファイバーまたはファイバー格子と、パルス
圧縮器としての回折格子対となど）を使用することがで
きる。しかしながら通常、現存する実用化されたパルス
伸張器からの伸張パルスの最大持続時間は、おおよそナ
ノ秒の範囲に限定されている。パラメトリック増幅の効
率を最大化し、結晶の損傷などのような有害な影響を最
小限に抑制するためには、励起パルスの持続時間を信号
パルスの持続時間と整合させるべきである。したがっ
て、本発明においては、励起パルスの持続時間の最も適
正な値は、ナノ秒およびサブナノ秒の範囲にある。
ゲインスイッチド・レーザーまたは高速周波数変調半導
体レーザーを使用することができる。後者の場合には、
上記発振器は直接的に伸張パルスを生成することができ
るので、パルス伸張器を省略することが可能になる。パ
ルス伸張器１５０およびパルス圧縮器１８０には、既存
技術で知られている多種多様なデバイスを適用すること
ができる。たとえば、回折格子に基づくデバイスや、ハ
イブリッド・コンビネーション（たとえば、パルス伸張
器としてのファイバーまたはファイバー格子と、パルス
圧縮器としての回折格子対となど）を使用することがで
きる。しかしながら通常、現存する実用化されたパルス
伸張器からの伸張パルスの最大持続時間は、おおよそナ
ノ秒の範囲に限定されている。パラメトリック増幅の効
率を最大化し、結晶の損傷などのような有害な影響を最
小限に抑制するためには、励起パルスの持続時間を信号
パルスの持続時間と整合させるべきである。したがっ
て、本発明においては、励起パルスの持続時間の最も適
正な値は、ナノ秒およびサブナノ秒の範囲にある。
【００２８】本発明の重要な点の一つは、この増幅機構
の実際的な利点は、使用される励起源の有利な特性によ
って専ら定まるという点である。なぜならば、準位相整
合パラメトリック媒体によれば、必要な励起エネルギー
を低減することができ、パルスの長さを増すことがで
き、マルチモードの励起ビームを使用することができ、
多種多様な実用的な励起源の適用が可能になるからであ
る。それゆえ本発明は、以下のように異なったタイプの
励起源を使用する所定の複数の実施例を含むものであ
る。
の実際的な利点は、使用される励起源の有利な特性によ
って専ら定まるという点である。なぜならば、準位相整
合パラメトリック媒体によれば、必要な励起エネルギー
を低減することができ、パルスの長さを増すことがで
き、マルチモードの励起ビームを使用することができ、
多種多様な実用的な励起源の適用が可能になるからであ
る。それゆえ本発明は、以下のように異なったタイプの
励起源を使用する所定の複数の実施例を含むものであ
る。
【００２９】
［実施例１］本発明の代表的な実施例としての実施例１
は、図２に示すように、マルチファイバーに基づくパラ
メトリック・チャープパルス増幅装置（ＰＣＰＡ：para
metric chirped pulse amplification system）であ
る。
は、図２に示すように、マルチファイバーに基づくパラ
メトリック・チャープパルス増幅装置（ＰＣＰＡ：para
metric chirped pulse amplification system）であ
る。
【００３０】パラメトリック・チャープパルス増幅装置
中にファイバー利得媒体を使用することは、次のような
ことを考慮してのことである。前述の考察のように、フ
ァイバー利得媒体の小さな断面寸法は、パルスエネルギ
ーの最大値に限界を生じる。信号がシングルモードであ
る（ファイバーの出力側で空間的に正規分布している）
ためには、ファイバーコアの断面の直径の最大値は約１
５μｍである。シングルモードのコアの直径をもっと大
きくすると、コアとクラッディングとの間の屈折率の差
を非現実的なほど小さくしなくてはならなくなるであろ
うし、受け入れられないほど大きな曲げ損失を生じるよ
うになるであろう。エルビウムドープ・ファイバー利得
媒体においては、この制約によって得られるパルスエネ
ルギーの最大値は、おおよそ１００μＪのレベルに限定
される。
中にファイバー利得媒体を使用することは、次のような
ことを考慮してのことである。前述の考察のように、フ
ァイバー利得媒体の小さな断面寸法は、パルスエネルギ
ーの最大値に限界を生じる。信号がシングルモードであ
る（ファイバーの出力側で空間的に正規分布している）
ためには、ファイバーコアの断面の直径の最大値は約１
５μｍである。シングルモードのコアの直径をもっと大
きくすると、コアとクラッディングとの間の屈折率の差
を非現実的なほど小さくしなくてはならなくなるであろ
うし、受け入れられないほど大きな曲げ損失を生じるよ
うになるであろう。エルビウムドープ・ファイバー利得
媒体においては、この制約によって得られるパルスエネ
ルギーの最大値は、おおよそ１００μＪのレベルに限定
される。
【００３１】マルチモードのファイバー増幅器を採用す
ると、十分に大きな直径のコアを使用することが可能で
ある。３０μｍ〜１００μｍの直径のコアをもつマルチ
モード増幅器では、１００μＪから１０ｍＪまでの範囲
のパルスエネルギーを達成することが可能である。しか
しながら、モード間の分散が（１〜１０ｐｓ／ｍ程度
に）大きくなるので、フェムト秒パルスの在来通りのチ
ャープパルス増幅へのマルチモード・ファイバー増幅器
の使用は、実際上成り立たない。モード間の分散が大き
いと、再圧縮されたパルスの時間的な歪みがひどくなる
からである。マルチモード・ファイバーを使用した超短
パルスの直接的な生成には、その他にも致命的な短所が
ある。それは、マルチモード・ビームの非正規プロフィ
ールであって、本質的にビームの輝度および空間的なコ
ヒーレンスが低減される。
ると、十分に大きな直径のコアを使用することが可能で
ある。３０μｍ〜１００μｍの直径のコアをもつマルチ
モード増幅器では、１００μＪから１０ｍＪまでの範囲
のパルスエネルギーを達成することが可能である。しか
しながら、モード間の分散が（１〜１０ｐｓ／ｍ程度
に）大きくなるので、フェムト秒パルスの在来通りのチ
ャープパルス増幅へのマルチモード・ファイバー増幅器
の使用は、実際上成り立たない。モード間の分散が大き
いと、再圧縮されたパルスの時間的な歪みがひどくなる
からである。マルチモード・ファイバーを使用した超短
パルスの直接的な生成には、その他にも致命的な短所が
ある。それは、マルチモード・ビームの非正規プロフィ
ールであって、本質的にビームの輝度および空間的なコ
ヒーレンスが低減される。
【００３２】直接的なチャープパルス増幅を励起するの
ではなく、むしろ伸張された超短パルスのパラメトリッ
ク増幅器を励起するために、マルチモード・ファイバー
を使用すれば、前述のようなマルチモード・ファイバー
増幅器の制約を乗り越えることができる。本実施例のマ
ルチモード・ファイバーに基づくパラメトリック・チャ
ープパルス増幅（ＰＣＰＡ）装置は、図２に示すよう
に、伸張された超短パルスを提供する信号源２００と、
長い高エネルギーの励起パルスを提供する励起源２１０
と、パラメトリック増幅器２２０と、パルス圧縮器２３
０と、励起信号と増幅された信号とを同期させるトリガ
ー電子回路２４０とを含んでいる。
ではなく、むしろ伸張された超短パルスのパラメトリッ
ク増幅器を励起するために、マルチモード・ファイバー
を使用すれば、前述のようなマルチモード・ファイバー
増幅器の制約を乗り越えることができる。本実施例のマ
ルチモード・ファイバーに基づくパラメトリック・チャ
ープパルス増幅（ＰＣＰＡ）装置は、図２に示すよう
に、伸張された超短パルスを提供する信号源２００と、
長い高エネルギーの励起パルスを提供する励起源２１０
と、パラメトリック増幅器２２０と、パルス圧縮器２３
０と、励起信号と増幅された信号とを同期させるトリガ
ー電子回路２４０とを含んでいる。
【００３３】信号源２００は、モード同期発振器２０２
（たとえばモード同期ファイバー発振器）と、パルス伸
張器２０４とを有する。あるいはこの信号源は、広帯域
の伸張パルスを直接的に生成するファーストチューンド
・レーザーダイオード（図略）から構成されていても良
い。前述のように、多種多様な伸張器と圧縮器との組み
合わせが可能である。
（たとえばモード同期ファイバー発振器）と、パルス伸
張器２０４とを有する。あるいはこの信号源は、広帯域
の伸張パルスを直接的に生成するファーストチューンド
・レーザーダイオード（図略）から構成されていても良
い。前述のように、多種多様な伸張器と圧縮器との組み
合わせが可能である。
【００３４】励起源２１０は、レーザーダイオード２１
６により種（シード）パルスを供給されポンプダイオー
ド２１８によって励起される多段式またはマルチパスの
ファイバー増幅器２１２，２１４を有する。たとえば標
準的な電子パルス発生器であるトリガー電子回路２４０
を使用して種ダイオード２１６が励起され、種光パルス
の持続時間は、１００ｐｓから始まっていくらでも長く
仕立て上げることができる。マスター発振器パワーアン
プ機構（ＭＯＰＡ）によれば、要求に応じていかなる反
復率のいかなる長さの励起パルスでも生成することがで
きる。重要なことには、この機構によれば、ジッターが
無視できるほど小さい伸張された超短パルスに、励起パ
ルスを同期させることができる。たとえば、ナノ秒台の
電子パルス発生器は、高速光ダイオードを通じて超短パ
ルス列によって誘発（トリガー）されることができる。
生成された励起パルスのタイミング・ジッターは、伸張
されたパルスを考慮すると３０ｐｓ未満に過ぎなくする
ことができ、この値は励起パルスの持続時間に比べると
ごくわずかにしか過ぎない。
６により種（シード）パルスを供給されポンプダイオー
ド２１８によって励起される多段式またはマルチパスの
ファイバー増幅器２１２，２１４を有する。たとえば標
準的な電子パルス発生器であるトリガー電子回路２４０
を使用して種ダイオード２１６が励起され、種光パルス
の持続時間は、１００ｐｓから始まっていくらでも長く
仕立て上げることができる。マスター発振器パワーアン
プ機構（ＭＯＰＡ）によれば、要求に応じていかなる反
復率のいかなる長さの励起パルスでも生成することがで
きる。重要なことには、この機構によれば、ジッターが
無視できるほど小さい伸張された超短パルスに、励起パ
ルスを同期させることができる。たとえば、ナノ秒台の
電子パルス発生器は、高速光ダイオードを通じて超短パ
ルス列によって誘発（トリガー）されることができる。
生成された励起パルスのタイミング・ジッターは、伸張
されたパルスを考慮すると３０ｐｓ未満に過ぎなくする
ことができ、この値は励起パルスの持続時間に比べると
ごくわずかにしか過ぎない。
【００３５】マルチパスまたは多段のファイバー増幅器
は、通常約１０ｐＪのレーザーダイオード２１６の出力
から始めて、ｍＪオーダーのパルスに達するための９０
ｄＢにも及ぶ利得（ゲイン）を得るために必要である。
エルビウムドープ・ファイバーにおいて、通常のシング
ルパスの利得は２０〜３０ｄＢである。したがって、所
望のエネルギーレベルに達するには、４〜５段の増幅段
が必要である。直列に接続された複数の線形増幅器を使
用した多段増幅器の概念的を、図３に例示する。増幅さ
れた自然放出（ＡＳＥ：amplified spontaneous emissi
on）による各増幅段間での相互飽和を防ぐためには、音
響光学変調器（ＡＯＭ：acousto-opticmodurator ）３
００が必要である。全体のチェーンは、マルチモード・
ファイバーで構成可能である。あるいは、シングルモー
ド・ファイバー増幅器をパルスエネルギーがまだ低い初
段に使用し、マルチモード・ファイバー増幅器を最後の
方の増幅段にだけ使用しても良い。最終段には、ファイ
バーコア内の非線形効果とファイバーの長さとを最小限
に抑えるために、濃くドーピングされたファイバーを使
用すると有利である。非線形効果は、増幅器の効率を低
下させ、励起パルスのスペクトルを拡げてしまう。この
スペクトルの拡がりは、非線形結晶を励起する上で好ま
しくない。
は、通常約１０ｐＪのレーザーダイオード２１６の出力
から始めて、ｍＪオーダーのパルスに達するための９０
ｄＢにも及ぶ利得（ゲイン）を得るために必要である。
エルビウムドープ・ファイバーにおいて、通常のシング
ルパスの利得は２０〜３０ｄＢである。したがって、所
望のエネルギーレベルに達するには、４〜５段の増幅段
が必要である。直列に接続された複数の線形増幅器を使
用した多段増幅器の概念的を、図３に例示する。増幅さ
れた自然放出（ＡＳＥ：amplified spontaneous emissi
on）による各増幅段間での相互飽和を防ぐためには、音
響光学変調器（ＡＯＭ：acousto-opticmodurator ）３
００が必要である。全体のチェーンは、マルチモード・
ファイバーで構成可能である。あるいは、シングルモー
ド・ファイバー増幅器をパルスエネルギーがまだ低い初
段に使用し、マルチモード・ファイバー増幅器を最後の
方の増幅段にだけ使用しても良い。最終段には、ファイ
バーコア内の非線形効果とファイバーの長さとを最小限
に抑えるために、濃くドーピングされたファイバーを使
用すると有利である。非線形効果は、増幅器の効率を低
下させ、励起パルスのスペクトルを拡げてしまう。この
スペクトルの拡がりは、非線形結晶を励起する上で好ま
しくない。
【００３６】図３に示すようなファイバー増幅器を直列
に連結する「線形」なやり方は、経済的ではなく、励起
源の価格およびサイズは、増幅段の数に比例して増大す
る。もっと有利な代替案は、図４に示すように、マルチ
パス配置を使用することである。この場合には、単段か
多くとも二段の増幅段で十分である。音響光学変調器３
０１は、種パルスをファイバー増幅器２１２ｃへ注入
し、同ファイバー内での数回のパスのあとで十分なエネ
ルギーに達してからだけ、出力へと増幅されたパルスを
振り向けるスイッチとして作用する。通常、変調器のス
ピード（ゲート幅）は、通常のファイバー増幅器２１２
ｃを一周してくる時間（おおよそ２０〜５０ｎｓ）に整
合するように、１００〜２００ｎｓであることが要求さ
れる。音響光学変調器は通常、偏光には不感であり、シ
ングルモード・ファイバーでもマルチモード・ファイバ
ーでも、このようなマルチパス設計に採用することがで
きる。種信号の平均パワーが低いので、二段増幅段のう
ち一方は線形増幅器とし他方はマルチパス増幅器とした
二段機構が有利である。
に連結する「線形」なやり方は、経済的ではなく、励起
源の価格およびサイズは、増幅段の数に比例して増大す
る。もっと有利な代替案は、図４に示すように、マルチ
パス配置を使用することである。この場合には、単段か
多くとも二段の増幅段で十分である。音響光学変調器３
０１は、種パルスをファイバー増幅器２１２ｃへ注入
し、同ファイバー内での数回のパスのあとで十分なエネ
ルギーに達してからだけ、出力へと増幅されたパルスを
振り向けるスイッチとして作用する。通常、変調器のス
ピード（ゲート幅）は、通常のファイバー増幅器２１２
ｃを一周してくる時間（おおよそ２０〜５０ｎｓ）に整
合するように、１００〜２００ｎｓであることが要求さ
れる。音響光学変調器は通常、偏光には不感であり、シ
ングルモード・ファイバーでもマルチモード・ファイバ
ーでも、このようなマルチパス設計に採用することがで
きる。種信号の平均パワーが低いので、二段増幅段のう
ち一方は線形増幅器とし他方はマルチパス増幅器とした
二段機構が有利である。
【００３７】ファイバー増幅器は、レーザーダイオード
ＭＯＰＡのようなシングルモード・ダイオードにより励
起されうる。しかし、シングルモード励起源は、かなり
高価であるうえに、比較的低いパワーしか供給しない。
それゆえ、マルチモード励起源かマルチプル・ダイオー
ド励起源を使用することが望ましい。この励起源は、シ
ングルモード・ファイバー増幅器およびマルチモード・
ファイバー増幅器の両方のダブルクラッド・ジオメトリ
ーを通して装置される。重要なことには、マルチモード
コア・ファイバーのコア断面積が大きいので、ダブルク
ラッド・シングルモードコア・ファイバーに比べて、ク
ラッディング励起における励起吸収が促進される。ま
た、十分に大きなコアの直径（通常は１００μｍ超）を
もつマルチモード・ファイバーでは、ブロードストライ
プ・ダイオードレーザーまたはマルチモード・ダイオー
ドレーザーを直接インコア励起に使用することができ
る。通常、マルチモード・レーザーダイオードを使用す
ると、励起源を小型かつロバストに設計することが容易
になり、その結果、装置全体を小型かつロバストに設計
することが容易になるので有利である。
ＭＯＰＡのようなシングルモード・ダイオードにより励
起されうる。しかし、シングルモード励起源は、かなり
高価であるうえに、比較的低いパワーしか供給しない。
それゆえ、マルチモード励起源かマルチプル・ダイオー
ド励起源を使用することが望ましい。この励起源は、シ
ングルモード・ファイバー増幅器およびマルチモード・
ファイバー増幅器の両方のダブルクラッド・ジオメトリ
ーを通して装置される。重要なことには、マルチモード
コア・ファイバーのコア断面積が大きいので、ダブルク
ラッド・シングルモードコア・ファイバーに比べて、ク
ラッディング励起における励起吸収が促進される。ま
た、十分に大きなコアの直径（通常は１００μｍ超）を
もつマルチモード・ファイバーでは、ブロードストライ
プ・ダイオードレーザーまたはマルチモード・ダイオー
ドレーザーを直接インコア励起に使用することができ
る。通常、マルチモード・レーザーダイオードを使用す
ると、励起源を小型かつロバストに設計することが容易
になり、その結果、装置全体を小型かつロバストに設計
することが容易になるので有利である。
【００３８】パラメトリック増幅器の励起波長は、信号
の波長より短くなければならない。もし、励起源を構成
するファイバー増幅器が、超短パルス源よりも短い波長
で作動するならば、唯一必要なことは、適正な非線形材
料を選ぶことによって（たとえば、周期性ポーリングＬ
ｉＮｂＯ3 （ＰＰＬＮ）結晶内での準位相整合周期を適
正に選ぶことによって）、パラメトリック結晶の位相整
合を適正に行えるようにすることである。その一例とし
ては、フェムト秒発振器に基づくエルビウムドープ・フ
ァイバー（波長１５５０ｎｍで作動）とネオジムドープ
・グラスファイバー（波長１０６０ｎｍで作動）を使用
した励起源との組み合わせがある。仮に励起源と信号源
とが同じタイプのドープファイバー（たとえば両方とも
エルビウムドープ・ファイバー）を使用するとしたなら
ば、ＱＰＭ（準位相整合）または他の既知の倍調波器２
６０（図２参照）を使用して励起ビームの周波数を二倍
にする必要がある。縮退準位において位相の影響を受け
やすいパラメトリック増幅を避けるためには、信号の波
長（たとえば１５３０ｎｍおよび約１５６０ｎｍ）より
もやや短い基本波長で励起源を作動させると有利であ
る。
の波長より短くなければならない。もし、励起源を構成
するファイバー増幅器が、超短パルス源よりも短い波長
で作動するならば、唯一必要なことは、適正な非線形材
料を選ぶことによって（たとえば、周期性ポーリングＬ
ｉＮｂＯ3 （ＰＰＬＮ）結晶内での準位相整合周期を適
正に選ぶことによって）、パラメトリック結晶の位相整
合を適正に行えるようにすることである。その一例とし
ては、フェムト秒発振器に基づくエルビウムドープ・フ
ァイバー（波長１５５０ｎｍで作動）とネオジムドープ
・グラスファイバー（波長１０６０ｎｍで作動）を使用
した励起源との組み合わせがある。仮に励起源と信号源
とが同じタイプのドープファイバー（たとえば両方とも
エルビウムドープ・ファイバー）を使用するとしたなら
ば、ＱＰＭ（準位相整合）または他の既知の倍調波器２
６０（図２参照）を使用して励起ビームの周波数を二倍
にする必要がある。縮退準位において位相の影響を受け
やすいパラメトリック増幅を避けるためには、信号の波
長（たとえば１５３０ｎｍおよび約１５６０ｎｍ）より
もやや短い基本波長で励起源を作動させると有利であ
る。
【００３９】パラメトリック増幅器２２０（図２参照）
は、一段または多段の増幅段からなる。すなわち、再び
図２に示すように、二段増幅器を使用することが望まし
い。単段ではなく二段の増幅器を使用すると、伸張され
たパルスの９０ｄＢを超える（約１０ｐＪから約１０ｍ
Ｊまでの）増幅を達成することが容易になる。パラメト
リック増幅器の最大利得は、パラメトリック生成の徴候
によって制限される。パラメトリック生成は、単段増幅
では約９０ｄＢの利得から起こり始める。約９０ｄＢの
利得は、巨視的なレベルで自発的な真空変動を増幅する
のに十分な値である。通常、マルチモード・ファイバー
の出力は偏光していない。この場合、二段パラメトリッ
ク増幅を実施するために好ましい構成は、二つの励起チ
ャンネルを生成するために、励起源２１０の出力側に偏
光ビームスプリッター２５０を配設することである。こ
こで、二つの励起チャンネルとは、すなわち各パラメト
リック増幅段２２０Ａ，２２０Ｂのことである。この構
成によれば、励起パワーが最大限に使用されることが確
実になる。
は、一段または多段の増幅段からなる。すなわち、再び
図２に示すように、二段増幅器を使用することが望まし
い。単段ではなく二段の増幅器を使用すると、伸張され
たパルスの９０ｄＢを超える（約１０ｐＪから約１０ｍ
Ｊまでの）増幅を達成することが容易になる。パラメト
リック増幅器の最大利得は、パラメトリック生成の徴候
によって制限される。パラメトリック生成は、単段増幅
では約９０ｄＢの利得から起こり始める。約９０ｄＢの
利得は、巨視的なレベルで自発的な真空変動を増幅する
のに十分な値である。通常、マルチモード・ファイバー
の出力は偏光していない。この場合、二段パラメトリッ
ク増幅を実施するために好ましい構成は、二つの励起チ
ャンネルを生成するために、励起源２１０の出力側に偏
光ビームスプリッター２５０を配設することである。こ
こで、二つの励起チャンネルとは、すなわち各パラメト
リック増幅段２２０Ａ，２２０Ｂのことである。この構
成によれば、励起パワーが最大限に使用されることが確
実になる。
【００４０】本実施例のその他の構成要素としては、励
起ビームと信号ビームとを結合させる二枚のダイクロイ
ックミラー２２１と、効率的な非線形干渉に必要な偏光
状態を設定する二枚の波長板２２２と、複数の適正な合
焦点光学系２２３とがある。フェムト秒の信号は、増幅
に先立って励起パルスとおおよそ同程度の持続時間にま
で伸張されるべきである。励起パルスと信号パルスと
は、パラメトリック結晶増幅器２２４の中で、時間的に
も空間的にも重なっていなくてはならない。結晶の損傷
を避けるために、スポットサイズは十分に大きくなけれ
ばならない。
起ビームと信号ビームとを結合させる二枚のダイクロイ
ックミラー２２１と、効率的な非線形干渉に必要な偏光
状態を設定する二枚の波長板２２２と、複数の適正な合
焦点光学系２２３とがある。フェムト秒の信号は、増幅
に先立って励起パルスとおおよそ同程度の持続時間にま
で伸張されるべきである。励起パルスと信号パルスと
は、パラメトリック結晶増幅器２２４の中で、時間的に
も空間的にも重なっていなくてはならない。結晶の損傷
を避けるために、スポットサイズは十分に大きくなけれ
ばならない。
【００４１】パラメトリック結晶２２４は、損傷閾値未
満のピーク密度に対して効率的な増幅を達成するため
に、たとえばＰＰＬＮ、ＰＰＬＴまたは他の準位相整合
材料などのように、高い非線形性を持っていることが望
ましい。スポットサイズが大きいということも、空間的
にマルチモードな励起ビームを使用して高い効率でパラ
メトリック増幅を達成するために望ましいことである。
ＰＰＬＮのような高効率の非線形結晶を使用すること
は、ファイバーに基づく増幅装置を実現するうえで不可
欠である。通常使用されている既存の複屈折整合結晶を
使用しては、コアが大きなマルチモード・ファイバーを
もってしても、要求された高いピークパワーを受け入れ
ることはできない。
満のピーク密度に対して効率的な増幅を達成するため
に、たとえばＰＰＬＮ、ＰＰＬＴまたは他の準位相整合
材料などのように、高い非線形性を持っていることが望
ましい。スポットサイズが大きいということも、空間的
にマルチモードな励起ビームを使用して高い効率でパラ
メトリック増幅を達成するために望ましいことである。
ＰＰＬＮのような高効率の非線形結晶を使用すること
は、ファイバーに基づく増幅装置を実現するうえで不可
欠である。通常使用されている既存の複屈折整合結晶を
使用しては、コアが大きなマルチモード・ファイバーを
もってしても、要求された高いピークパワーを受け入れ
ることはできない。
【００４２】以上の記述から明らかなように、伸張され
たフェムト秒パルスを直接増幅する代わりに、ファイバ
ー増幅器を励起源として使用すれば、モード間の分散の
影響を取り除くことができる。そればかりではなく、高
エネルギー・ファイバー増幅器からのマルチモード出力
のビームの質の低下をも防止することができる。さら
に、高いパルスエネルギーにおいて、シングルモードで
あり変換制限された（transform-limited ）出力を供給
することも可能になる。
たフェムト秒パルスを直接増幅する代わりに、ファイバ
ー増幅器を励起源として使用すれば、モード間の分散の
影響を取り除くことができる。そればかりではなく、高
エネルギー・ファイバー増幅器からのマルチモード出力
のビームの質の低下をも防止することができる。さら
に、高いパルスエネルギーにおいて、シングルモードで
あり変換制限された（transform-limited ）出力を供給
することも可能になる。
【００４３】以上詳述したように、得られる最大エネル
ギーは、マルチモード・ファイバーのコアのサイズによ
って異なる。直径約１００μｍのコアのファイバーによ
れば、１０ｍＪを超える出力が得られる。倍調波化（fr
equency-doubling）とパラメトリック増幅効率とを考慮
すれば、１０ｍＪのパルスから１ｍＪを超える増幅され
たパルスが十分に得られる。そのうえ、さらに大きなフ
ァイバーを使用すれば、エネルギーの調整も可能であ
る。あるいは、出力パルスのエネルギーを、マルチプル
励起源の出力と結合させることも可能である。
ギーは、マルチモード・ファイバーのコアのサイズによ
って異なる。直径約１００μｍのコアのファイバーによ
れば、１０ｍＪを超える出力が得られる。倍調波化（fr
equency-doubling）とパラメトリック増幅効率とを考慮
すれば、１０ｍＪのパルスから１ｍＪを超える増幅され
たパルスが十分に得られる。そのうえ、さらに大きなフ
ァイバーを使用すれば、エネルギーの調整も可能であ
る。あるいは、出力パルスのエネルギーを、マルチプル
励起源の出力と結合させることも可能である。
【００４４】［実施例２］本発明の実施例２およびその
変形態様１として、受動型または能動型のＱスイッチ固
体レーザー装置を使用したパラメトリック・パルス増幅
装置を、それぞれ図５および図６に示す。レーザーダイ
オードに励起される固体材料（solid state materials
）としてはいくつかがあり、このような固体材料を使
用することにより、伸張されたパルスのパラメトリック
増幅器を励起するための小型でロバストな固体材料に基
づく励起源を設計することが可能になる。
変形態様１として、受動型または能動型のＱスイッチ固
体レーザー装置を使用したパラメトリック・パルス増幅
装置を、それぞれ図５および図６に示す。レーザーダイ
オードに励起される固体材料（solid state materials
）としてはいくつかがあり、このような固体材料を使
用することにより、伸張されたパルスのパラメトリック
増幅器を励起するための小型でロバストな固体材料に基
づく励起源を設計することが可能になる。
【００４５】Ｑスイッチングは、高いピークパワーをも
つパルスを発生させる技術として、すでに十分に確立さ
れた技術である。光学キャビティーのＱパラメーター
は、一回の周回ごとに失われるエネルギーに対する光学
キャビティーに保存されるエネルギーの比率として定義
される。光学キャビティー内での損失を変化させること
により、Ｑパラメーターを変化させることができる。損
失を制御するには、二通りの方法がある。すなわち、能
動Ｑスイッチングと受動Ｑスイッチングとである。能動
Ｑスイッチングは、キャビティー内である種の能動的な
変調器（たとえばポッケルスセル）を必要とする。受動
Ｑスイッチングは、飽和吸収器のような受動的なデバイ
スを使用して実施される。受動Ｑスイッチング・レーザ
ーには不可避な短所がある。それは、その誘発を外部か
ら調整できないということと、パルスからパルスへのジ
ッター（pulse-to-pulse jitter ）が非常に大きいとい
うことである。後者のジッターの大きさは、パルス自体
の持続時間を超えてしまうことがあるほどである。それ
ゆえ、モード同期レーザーと受動Ｑスイッチング・レー
ザーとの同期は、非常に難しい問題である。しかしなが
ら、本発明者らは、この問題を回避することが可能であ
り、パラメトリック増幅機構のために受動Ｑスイッチン
グ・レーザーのエネルギーを使用することが可能である
ことを発見した。すなわち、上記パラメトリック増幅機
構は、たとえばファーストチューンド・レーザーダイオ
ードのような外部から同期可能なレーザーを、伸張され
た広帯域パルスのパルス源として使用することができ
る。このようなレーザーダイオードは、受動Ｑスイッチ
・レーザーによっても能動Ｑスイッチ・レーザーによっ
ても容易に誘発することが可能であり、無視できるほど
の小さなタイミング・ジッターしか生じない。普通、フ
ァーストチューンド・レーザーダイオードの代わりに、
どのようなレーザーであっても外部から同期可能であれ
ば（たとえば利得スイッチ・レーザーダイオードで
も）、使用することができる。
つパルスを発生させる技術として、すでに十分に確立さ
れた技術である。光学キャビティーのＱパラメーター
は、一回の周回ごとに失われるエネルギーに対する光学
キャビティーに保存されるエネルギーの比率として定義
される。光学キャビティー内での損失を変化させること
により、Ｑパラメーターを変化させることができる。損
失を制御するには、二通りの方法がある。すなわち、能
動Ｑスイッチングと受動Ｑスイッチングとである。能動
Ｑスイッチングは、キャビティー内である種の能動的な
変調器（たとえばポッケルスセル）を必要とする。受動
Ｑスイッチングは、飽和吸収器のような受動的なデバイ
スを使用して実施される。受動Ｑスイッチング・レーザ
ーには不可避な短所がある。それは、その誘発を外部か
ら調整できないということと、パルスからパルスへのジ
ッター（pulse-to-pulse jitter ）が非常に大きいとい
うことである。後者のジッターの大きさは、パルス自体
の持続時間を超えてしまうことがあるほどである。それ
ゆえ、モード同期レーザーと受動Ｑスイッチング・レー
ザーとの同期は、非常に難しい問題である。しかしなが
ら、本発明者らは、この問題を回避することが可能であ
り、パラメトリック増幅機構のために受動Ｑスイッチン
グ・レーザーのエネルギーを使用することが可能である
ことを発見した。すなわち、上記パラメトリック増幅機
構は、たとえばファーストチューンド・レーザーダイオ
ードのような外部から同期可能なレーザーを、伸張され
た広帯域パルスのパルス源として使用することができ
る。このようなレーザーダイオードは、受動Ｑスイッチ
・レーザーによっても能動Ｑスイッチ・レーザーによっ
ても容易に誘発することが可能であり、無視できるほど
の小さなタイミング・ジッターしか生じない。普通、フ
ァーストチューンド・レーザーダイオードの代わりに、
どのようなレーザーであっても外部から同期可能であれ
ば（たとえば利得スイッチ・レーザーダイオードで
も）、使用することができる。
【００４６】Ｑスイッチングされた固体レーザーを使用
した実施例（実施例２）を、図５に示す。励起源７１０
は、レーザーダイオード７１６と、レーザーダイオード
７１６によって励起される受動Ｑスイッチ・パルス源７
１５とからなる。可変波長（tunable ）レーザーダイオ
ード７４０を制御する可変波長ダイオード電子回路７０
０は、Ｑスイッチ・パルス源７１５からの光学出力の小
さな変動が高速光ダイオード７２０によって検知され
て、誘発される。なお、上記変動は、高エネルギーパル
スでは１％で十分である。
した実施例（実施例２）を、図５に示す。励起源７１０
は、レーザーダイオード７１６と、レーザーダイオード
７１６によって励起される受動Ｑスイッチ・パルス源７
１５とからなる。可変波長（tunable ）レーザーダイオ
ード７４０を制御する可変波長ダイオード電子回路７０
０は、Ｑスイッチ・パルス源７１５からの光学出力の小
さな変動が高速光ダイオード７２０によって検知され
て、誘発される。なお、上記変動は、高エネルギーパル
スでは１％で十分である。
【００４７】レーザーダイオード７４０を駆動する電子
回路７００の時間遅れが許容できないほど大きく、時間
遅れの補正が必要である場合には、励起パルスは遅延線
に注入されてもよい。この遅延線は、本実施例ではマル
チモード・ファイバー７３０として装置されている。マ
ルチモード・ファイバー７３０のコアのサイズは、非線
形歪みを避けることができ、良好なファイバー内のカッ
プリング効率が得られるように、十分に大きくなければ
ならない。このようなファイバーを使用すれば本実施例
の実施が容易になるが、このようなファイバーの使用は
不可欠というほどのことでもない。
回路７００の時間遅れが許容できないほど大きく、時間
遅れの補正が必要である場合には、励起パルスは遅延線
に注入されてもよい。この遅延線は、本実施例ではマル
チモード・ファイバー７３０として装置されている。マ
ルチモード・ファイバー７３０のコアのサイズは、非線
形歪みを避けることができ、良好なファイバー内のカッ
プリング効率が得られるように、十分に大きくなければ
ならない。このようなファイバーを使用すれば本実施例
の実施が容易になるが、このようなファイバーの使用は
不可欠というほどのことでもない。
【００４８】本実施例の変形態様１として、能動Ｑスイ
ッチング励起源を採用した実施例を図６に示す。このよ
うな励起源７１５’は、外部から誘発することができ、
無視できるほどのジッターしか生じないので、モード同
期信号源７０５の使用が可能になる。図５および図６の
いずれにおいても、励起パルスエネルギーを増大させる
ために、Ｑスイッチング励起パルスをさらに固体増幅器
によってさらに増幅させても良い（図略）。
ッチング励起源を採用した実施例を図６に示す。このよ
うな励起源７１５’は、外部から誘発することができ、
無視できるほどのジッターしか生じないので、モード同
期信号源７０５の使用が可能になる。図５および図６の
いずれにおいても、励起パルスエネルギーを増大させる
ために、Ｑスイッチング励起パルスをさらに固体増幅器
によってさらに増幅させても良い（図略）。
【００４９】小型のＱスイッチング固体レーザーを製造
することの特に魅力的なコンセプトは、半導体パッケー
ジング技術を駆使したマイクロチップ・レーザーであ
る。固体レーザーの材料ウエハーの一枚から、何千個も
のマイクロチップ・レーザーを製造することが可能であ
る。その際、上記ウエハーの両面が互いに平行な平面に
なるように磨き上げ、そのうえで両面を誘電体ミラーで
コーティングして、標準的な半導体ダイシング技術をも
ってこのウエハーをダイシングすることにより、多数の
マイクロチップ・レーザーが製造される。このような
「チップレーザー」は、おおよそ１〜３ｍｍ3 程度の大
きさであり、単モードまたはマルチモードのレーザーダ
イオードによっても、あるいはダイオードアレイによっ
ても励起されうる。このようなマイクロチップ・レーザ
ーの典型的な材料としては、ＹＡＧのような材料にＮｄ
ドーピングが施されているものがあり、波長１０６４ｎ
ｍおよび１３１９ｎｍで作動し、約８０９ｎｍでレーザ
ーダイオードにより励起されて作動する。Ｑスイッチン
グは、電気光学素子（能動デバイス）または飽和吸収媒
体（受動デバイス）のいずれかをＮｄ：ＹＡＧまたはＮ
ｄ：ＶＯ4 のマイクロチップに接合して、複合キャビテ
ィーを形成することにより成し遂げられる。単一のマイ
クロチップ・レーザーのＱスイッチング出力では、数十
μＪに及ぶエネルギーと、たとえば２００ｐｓ〜３ｎｓ
などの数百ピコ秒から数ナノ秒までの持続時間とが得ら
れる。マイクロチップ・レーザーの使用により、極めて
安価で小型のマイクロジュール・フェムト秒パルス源が
得られる。そればかりではなく、マイクロチップ・レー
ザーアレイを使用すれば、パワーもエネルギーも倍増さ
れ、約１００ｍＪの出力エネルギーの達成も可能にな
る。
することの特に魅力的なコンセプトは、半導体パッケー
ジング技術を駆使したマイクロチップ・レーザーであ
る。固体レーザーの材料ウエハーの一枚から、何千個も
のマイクロチップ・レーザーを製造することが可能であ
る。その際、上記ウエハーの両面が互いに平行な平面に
なるように磨き上げ、そのうえで両面を誘電体ミラーで
コーティングして、標準的な半導体ダイシング技術をも
ってこのウエハーをダイシングすることにより、多数の
マイクロチップ・レーザーが製造される。このような
「チップレーザー」は、おおよそ１〜３ｍｍ3 程度の大
きさであり、単モードまたはマルチモードのレーザーダ
イオードによっても、あるいはダイオードアレイによっ
ても励起されうる。このようなマイクロチップ・レーザ
ーの典型的な材料としては、ＹＡＧのような材料にＮｄ
ドーピングが施されているものがあり、波長１０６４ｎ
ｍおよび１３１９ｎｍで作動し、約８０９ｎｍでレーザ
ーダイオードにより励起されて作動する。Ｑスイッチン
グは、電気光学素子（能動デバイス）または飽和吸収媒
体（受動デバイス）のいずれかをＮｄ：ＹＡＧまたはＮ
ｄ：ＶＯ4 のマイクロチップに接合して、複合キャビテ
ィーを形成することにより成し遂げられる。単一のマイ
クロチップ・レーザーのＱスイッチング出力では、数十
μＪに及ぶエネルギーと、たとえば２００ｐｓ〜３ｎｓ
などの数百ピコ秒から数ナノ秒までの持続時間とが得ら
れる。マイクロチップ・レーザーの使用により、極めて
安価で小型のマイクロジュール・フェムト秒パルス源が
得られる。そればかりではなく、マイクロチップ・レー
ザーアレイを使用すれば、パワーもエネルギーも倍増さ
れ、約１００ｍＪの出力エネルギーの達成も可能にな
る。
【００５０】本実施例にしたがって準位相整合（ＱＰ
Ｍ）パラメトリック結晶を使用すれば、マイクロチップ
・レーザーのようにパラメトリック・チャープパルス増
幅（ＰＣＰＡ）装置を励起する比較的低い出力エネルギ
ーを生成するデバイスを、小型励起源として使用するこ
とが可能になる。これとは対照的に、在来型の非線形材
料（たとえばＢＢＯなど）を使用した場合には、励起ビ
ームの焦点をタイトに絞っても、効率的な出力変換に十
分なパラメトリック利得を得ることはできない。
Ｍ）パラメトリック結晶を使用すれば、マイクロチップ
・レーザーのようにパラメトリック・チャープパルス増
幅（ＰＣＰＡ）装置を励起する比較的低い出力エネルギ
ーを生成するデバイスを、小型励起源として使用するこ
とが可能になる。これとは対照的に、在来型の非線形材
料（たとえばＢＢＯなど）を使用した場合には、励起ビ
ームの焦点をタイトに絞っても、効率的な出力変換に十
分なパラメトリック利得を得ることはできない。
【００５１】［実施例３］本発明の実施例３としてのパ
ラメトリック・チャープパルス増幅（ＰＣＰＡ）装置
は、図７および図８に示すように、固体レーザーを基本
にしたパルス増幅装置である。前述のような在来の複屈
折位相整合ＢＢＯ結晶を非線形形態で使用した旧来の技
術によっては、３ｍＪのエネルギーで５ｐｓの持続時間
の励起パルスによって１：３０のエネルギー変換効率が
得られている。しかしながら、同程度のピークパワーが
要求されながらナノ秒台の励起パルスをしようするもの
とすると、励起エネルギーを百倍から千倍に増大させな
くてはならないであろう。ということは、ジュール台の
出力エネルギーを出しうるパルス源を採用することが必
要になるということである。現時点では、当業者には周
知であるように、このような装置は、重くてかさばるう
えに扱いにくく高価である。また、このようなパルス源
のパルスエネルギーの密度は、普通、非線形媒体の破損
閾値を越えている。ところが、本発明にしたがって準位
相整合（ＱＰＭ）材料を使用すれば、励起エネルギーに
対する要求をマイクロジュール台ないしミリジュール台
へと低減することができ、それに伴って非線形結晶の損
傷閾値未満の水準にパワー密度を低減することができ
る。このエネルギー水準では、パラメトリック・チャー
プパルス増幅（ＰＣＰＡ）装置に供給するのに必要とさ
れる励起パルスを、各種の実用的な固体レーザー装置か
ら得ることができる。
ラメトリック・チャープパルス増幅（ＰＣＰＡ）装置
は、図７および図８に示すように、固体レーザーを基本
にしたパルス増幅装置である。前述のような在来の複屈
折位相整合ＢＢＯ結晶を非線形形態で使用した旧来の技
術によっては、３ｍＪのエネルギーで５ｐｓの持続時間
の励起パルスによって１：３０のエネルギー変換効率が
得られている。しかしながら、同程度のピークパワーが
要求されながらナノ秒台の励起パルスをしようするもの
とすると、励起エネルギーを百倍から千倍に増大させな
くてはならないであろう。ということは、ジュール台の
出力エネルギーを出しうるパルス源を採用することが必
要になるということである。現時点では、当業者には周
知であるように、このような装置は、重くてかさばるう
えに扱いにくく高価である。また、このようなパルス源
のパルスエネルギーの密度は、普通、非線形媒体の破損
閾値を越えている。ところが、本発明にしたがって準位
相整合（ＱＰＭ）材料を使用すれば、励起エネルギーに
対する要求をマイクロジュール台ないしミリジュール台
へと低減することができ、それに伴って非線形結晶の損
傷閾値未満の水準にパワー密度を低減することができ
る。このエネルギー水準では、パラメトリック・チャー
プパルス増幅（ＰＣＰＡ）装置に供給するのに必要とさ
れる励起パルスを、各種の実用的な固体レーザー装置か
ら得ることができる。
【００５２】マスター発振器パワー増幅（ＭＯＰＡ）機
構では、特に前述のファイバー増幅器を使用するもので
は、バルクな固体材料を使用することもまた可能であ
る。しかしながら、固体媒体ではシングルパス利得が低
いので、マルチパス機構または再生機構を採用すること
が望ましい。本実施例としてのマスター発振器パワー増
幅（ＭＯＰＡ）型のアレキサンドライトに基づくパルス
増幅装置の一般的な構成を図７に示す。
構では、特に前述のファイバー増幅器を使用するもので
は、バルクな固体材料を使用することもまた可能であ
る。しかしながら、固体媒体ではシングルパス利得が低
いので、マルチパス機構または再生機構を採用すること
が望ましい。本実施例としてのマスター発振器パワー増
幅（ＭＯＰＡ）型のアレキサンドライトに基づくパルス
増幅装置の一般的な構成を図７に示す。
【００５３】励起源４０１は、アレキサンドライト再生
増幅器４１０と、励起ダイオード４２０と、種ダイオー
ド４３０とを有する。ランプによって励起されるマルチ
モード・アレキサンドライト・レーザーは、励起用レー
ザー４２０として使用されている。励起用レーザー４２
０は、図８に示すように、波長７８０ｎｍ〜８００ｎｍ
で作動しているアレキサンドライト再生増幅器４１０を
励起するために使用されている。アレキサンドライト再
生増幅器４１０は、標準的な半導体レーザー種ダイオー
ド４３０の波長７８６ｎｍで持続時間が可変のパルスに
より、シーディングされている。このダイオード・パル
スの持続時間は、標準的なナノ秒パルス生成器であるト
リガー電子回路４００（図７参照）からの電気パルスの
持続時間によって定まる。アレキサンドライト装置の反
復率は、１０Ｈｚである。増幅された出力は、（種パル
スの持続時間によって定まる）持続時間が３５０ｐｓ〜
１ｎｓのパルスであり、そのエネルギーは、８ｍＪにも
達することが明らかになった。レーザーキャビティー
は、所定の回数の周回の後、スイッチアウトされる。こ
のことは、種ダイオードが外部から誘発される事実から
して、信号パルスに対して励起パルスのタイミングを取
ることを、大いに容易にしてくれる。
増幅器４１０と、励起ダイオード４２０と、種ダイオー
ド４３０とを有する。ランプによって励起されるマルチ
モード・アレキサンドライト・レーザーは、励起用レー
ザー４２０として使用されている。励起用レーザー４２
０は、図８に示すように、波長７８０ｎｍ〜８００ｎｍ
で作動しているアレキサンドライト再生増幅器４１０を
励起するために使用されている。アレキサンドライト再
生増幅器４１０は、標準的な半導体レーザー種ダイオー
ド４３０の波長７８６ｎｍで持続時間が可変のパルスに
より、シーディングされている。このダイオード・パル
スの持続時間は、標準的なナノ秒パルス生成器であるト
リガー電子回路４００（図７参照）からの電気パルスの
持続時間によって定まる。アレキサンドライト装置の反
復率は、１０Ｈｚである。増幅された出力は、（種パル
スの持続時間によって定まる）持続時間が３５０ｐｓ〜
１ｎｓのパルスであり、そのエネルギーは、８ｍＪにも
達することが明らかになった。レーザーキャビティー
は、所定の回数の周回の後、スイッチアウトされる。こ
のことは、種ダイオードが外部から誘発される事実から
して、信号パルスに対して励起パルスのタイミングを取
ることを、大いに容易にしてくれる。
【００５４】再び図７に示すように、信号源４４０は、
約１５５０ｎｍの波長で作動するエルビウムドープ・フ
ァイバー増幅装置である。受動的にモード同期されたエ
ルビウムドープ・ファイバーレーザー源４４５から得ら
れるフェムト秒パルスは、正の分散をもった回折格子伸
張器４５０のより伸張され、ダイオードに励起されるエ
ルビウムドープ・ファイバー増幅器の連鎖（図略）によ
り増幅される。増幅後、（利得を狭めることによって決
定される）帯域幅約７ｎｍで持続時間３００〜３５０ｐ
ｓのパルスが得られる。この装置４４０は、１０μＪま
でのエネルギーの種パルスを生成することができる。こ
のような高エネルギーは、単段のパラメトリック増幅器
と協調して作動するために使用するのに極めて都合がよ
い。発振器およびパルス伸張器からの出力の直接的な増
幅によってミリジュールのエネルギーに達するために
は、普通、二段のパラメトリック増幅段が必要であろ
う。量子増幅器と比較すると、パラメトリック増幅器の
シーディングに必要なエネルギーは、かなり低い。なぜ
ならば、パラメトリック結晶に注入された低エネルギー
のパルスは、量子増幅器の自己発光とは対照的に、真空
度の変動に対して競合することになるからである。
約１５５０ｎｍの波長で作動するエルビウムドープ・フ
ァイバー増幅装置である。受動的にモード同期されたエ
ルビウムドープ・ファイバーレーザー源４４５から得ら
れるフェムト秒パルスは、正の分散をもった回折格子伸
張器４５０のより伸張され、ダイオードに励起されるエ
ルビウムドープ・ファイバー増幅器の連鎖（図略）によ
り増幅される。増幅後、（利得を狭めることによって決
定される）帯域幅約７ｎｍで持続時間３００〜３５０ｐ
ｓのパルスが得られる。この装置４４０は、１０μＪま
でのエネルギーの種パルスを生成することができる。こ
のような高エネルギーは、単段のパラメトリック増幅器
と協調して作動するために使用するのに極めて都合がよ
い。発振器およびパルス伸張器からの出力の直接的な増
幅によってミリジュールのエネルギーに達するために
は、普通、二段のパラメトリック増幅段が必要であろ
う。量子増幅器と比較すると、パラメトリック増幅器の
シーディングに必要なエネルギーは、かなり低い。なぜ
ならば、パラメトリック結晶に注入された低エネルギー
のパルスは、量子増幅器の自己発光とは対照的に、真空
度の変動に対して競合することになるからである。
【００５５】励起パルスおよび信号パルスは、ＩＲ（赤
外線）ビームスプリッタ４６０によって結合され、共通
の線上を伝搬するようになる。両ビームは、ＰＰＬＮ
（周期性ポーリングニオブ酸リチウム）ＱＰＭ（準位相
整合）結晶４７０に焦点を当てて注入される。同結晶の
厚さは０．５ｍｍであり、３〜５ｍｍの範囲での長さが
採用されている。なお、必要とされる励起エネルギーが
さらに低くなり、結晶の損傷問題が緩和されるので、も
っと長い結晶を使用しても良い。本実施例でのＰＰＬＮ
結晶の準位相整合周期は、１９．７５μｍであった。一
般的にいって、ＱＰＮ（準位相整合）周期Λは、与えら
れた干渉により次の数１に従って算出される。
外線）ビームスプリッタ４６０によって結合され、共通
の線上を伝搬するようになる。両ビームは、ＰＰＬＮ
（周期性ポーリングニオブ酸リチウム）ＱＰＭ（準位相
整合）結晶４７０に焦点を当てて注入される。同結晶の
厚さは０．５ｍｍであり、３〜５ｍｍの範囲での長さが
採用されている。なお、必要とされる励起エネルギーが
さらに低くなり、結晶の損傷問題が緩和されるので、も
っと長い結晶を使用しても良い。本実施例でのＰＰＬＮ
結晶の準位相整合周期は、１９．７５μｍであった。一
般的にいって、ＱＰＮ（準位相整合）周期Λは、与えら
れた干渉により次の数１に従って算出される。
【００５６】
【数１】 １／Λ＝ｎp／λp−ｎs／λs−ｎi／
λi ここで、ｎk およびλk （ｋ＝ｐ，ｓ，ｉ）は、それぞ
れ励起波（ｐ）、信号波（ｓ）およびアイドラー波
（ｉ）の屈折率（ｎ）および波長（λ）である。上記数
１から明らかなように、パラメトリック増幅器のための
適正な準位相整合周期を選ぶことにより、励起波長を選
定することが可能である。同様に、光学的ビーム経路に
沿ってＱＰＭ（準位相整合）周期をチャープさせるなら
ば、与えられた非線形干渉のための位相整合帯域幅を拡
げる効果がある。上記結晶の選定された形状により、非
臨界的な位相整合が得られ、その結果、光線の空間的な
ウォークオフが除去される。励起パルスから信号パルス
への最適な変換効率は、上記結晶中での励起ビームと種
ビームとの空間的な重なりの度合いと同軸性の度合いと
に決定的に依存している。励起ビームおよび信号ビーム
のスポットサイズの直径は、たとえば、３００〜４００
μｍの範囲にある。上記結晶で大きな直径のスポットを
形成することは、結晶の損傷を防ぐためにも、励起ビー
ムおよび信号ビームの単モードとマルチモードとの空間
的な整合を取るためにも、不可欠なことである。上記結
晶中では、励起ビームと信号ビームとの波頭の曲率を整
合させるために特別な手当を必要とはしない。増幅され
たパルスは、標準的な負の分散をもつ回折格子圧縮器４
８０によって再圧縮される。
λi ここで、ｎk およびλk （ｋ＝ｐ，ｓ，ｉ）は、それぞ
れ励起波（ｐ）、信号波（ｓ）およびアイドラー波
（ｉ）の屈折率（ｎ）および波長（λ）である。上記数
１から明らかなように、パラメトリック増幅器のための
適正な準位相整合周期を選ぶことにより、励起波長を選
定することが可能である。同様に、光学的ビーム経路に
沿ってＱＰＭ（準位相整合）周期をチャープさせるなら
ば、与えられた非線形干渉のための位相整合帯域幅を拡
げる効果がある。上記結晶の選定された形状により、非
臨界的な位相整合が得られ、その結果、光線の空間的な
ウォークオフが除去される。励起パルスから信号パルス
への最適な変換効率は、上記結晶中での励起ビームと種
ビームとの空間的な重なりの度合いと同軸性の度合いと
に決定的に依存している。励起ビームおよび信号ビーム
のスポットサイズの直径は、たとえば、３００〜４００
μｍの範囲にある。上記結晶で大きな直径のスポットを
形成することは、結晶の損傷を防ぐためにも、励起ビー
ムおよび信号ビームの単モードとマルチモードとの空間
的な整合を取るためにも、不可欠なことである。上記結
晶中では、励起ビームと信号ビームとの波頭の曲率を整
合させるために特別な手当を必要とはしない。増幅され
たパルスは、標準的な負の分散をもつ回折格子圧縮器４
８０によって再圧縮される。
【００５７】本実施例では、５ｍＪの励起パルスと１０
０ｎＪの信号パルスとの入力によって、実験的に１ｍＪ
の増幅信号出力の最大値が得られた。また、５ｎＪ以下
のエネルギーの入力パルスに対し、小信号に対する利得
としては１０4 もの利得が計測された。励起パルスから
信号パルスへの変換効率は、３５％にも達することが明
らかになった。本実施例の装置では励起ビームは単モー
ドであるが、両ビームの波頭の曲率の差違において、ま
た、パラメトリック結晶の中での両ビームの大きなサイ
ズにおいて、マルチモード・ビームで励起しているのと
同様である。すなわち、大きなスポットサイズと高いモ
ード数とによって、単モードのビーム・プロフィールと
マルチモードのビーム・プロフィールとの間に、空間的
な差違はない。
０ｎＪの信号パルスとの入力によって、実験的に１ｍＪ
の増幅信号出力の最大値が得られた。また、５ｎＪ以下
のエネルギーの入力パルスに対し、小信号に対する利得
としては１０4 もの利得が計測された。励起パルスから
信号パルスへの変換効率は、３５％にも達することが明
らかになった。本実施例の装置では励起ビームは単モー
ドであるが、両ビームの波頭の曲率の差違において、ま
た、パラメトリック結晶の中での両ビームの大きなサイ
ズにおいて、マルチモード・ビームで励起しているのと
同様である。すなわち、大きなスポットサイズと高いモ
ード数とによって、単モードのビーム・プロフィールと
マルチモードのビーム・プロフィールとの間に、空間的
な差違はない。
【００５８】ニオブ酸リチウムの材料特性により、上記
結晶の損傷閾値未満の励起密度で効率的なパラメトリッ
ク変換が可能になる。３００〜５００ｐｓの持続時間の
励起パルスで増幅した場合には、最大の励起エネルギー
が８ｍＪに達しても何の損傷も見つけられなかった。し
かしながら、励起パルスのパルス幅が１ｎｓよりも長く
なると、パルス当たりのエネルギーが２ｍＪで、前述の
パラメトリック結晶の入力側の小面に光学的損傷が発見
された。この際のエネルギー密度は、３．８ＧＷ／ｃｍ
2 に相当する。たとえば５ｎｓなどのより長いパルス幅
では、パラメトリック利得がほとんど無視できる程度に
しか生じない０．８ＧＷ／ｃｍ2 のかなり低いピークの
エネルギー密度であっても、結晶表面に損傷を生じる。
このように観測された励起パルスの持続時間に関する損
傷閾値の従属性は、熱効果によるバルクＬｉＮｂＯ
3 （ニオブ酸リチウム）の表面損傷と一致している。こ
のことから、１ｎｓよりも短い励起パルスで励起するこ
とが、最も高いパラメトリック利得および変換効率を得
るうえで、ＬｉＮｂＯ3 結晶には有利であることが分か
る。
結晶の損傷閾値未満の励起密度で効率的なパラメトリッ
ク変換が可能になる。３００〜５００ｐｓの持続時間の
励起パルスで増幅した場合には、最大の励起エネルギー
が８ｍＪに達しても何の損傷も見つけられなかった。し
かしながら、励起パルスのパルス幅が１ｎｓよりも長く
なると、パルス当たりのエネルギーが２ｍＪで、前述の
パラメトリック結晶の入力側の小面に光学的損傷が発見
された。この際のエネルギー密度は、３．８ＧＷ／ｃｍ
2 に相当する。たとえば５ｎｓなどのより長いパルス幅
では、パラメトリック利得がほとんど無視できる程度に
しか生じない０．８ＧＷ／ｃｍ2 のかなり低いピークの
エネルギー密度であっても、結晶表面に損傷を生じる。
このように観測された励起パルスの持続時間に関する損
傷閾値の従属性は、熱効果によるバルクＬｉＮｂＯ
3 （ニオブ酸リチウム）の表面損傷と一致している。こ
のことから、１ｎｓよりも短い励起パルスで励起するこ
とが、最も高いパラメトリック利得および変換効率を得
るうえで、ＬｉＮｂＯ3 結晶には有利であることが分か
る。
【００５９】通常、与えられたパルスの持続時間に対し
て、使用可能な励起エネルギー（およびその結果として
得られうる信号エネルギー）は、スポット面積を増減す
ることにより同面積に比例して増減させることができ
る。これは、励起パルスのエネルギー密度を一定にする
ためである。実際上の得られうる最大エネルギーを制限
するものは、パラメトリック結晶の最大断面寸法のみで
ある。現在のところ、電場ポーリングの制限から定まる
大きさとして、厚さ０．５ｍｍのＰＰＬＮ（周期性ポー
リングニオブ酸リチウム）が標準的である。この制限を
越えるスポットサイズのスケーリングは、制限されない
結晶の幅を実現するために、非対称なビームの拡散を必
要とする。しかしながら、ＱＰＭ（準位相整合）結晶の
厚さは、たとえばＰＰＬＮプレートを拡散接合して垂直
に積み上げるなどの技法により、要求に応じ必要に応じ
て増大させることができる。
て、使用可能な励起エネルギー（およびその結果として
得られうる信号エネルギー）は、スポット面積を増減す
ることにより同面積に比例して増減させることができ
る。これは、励起パルスのエネルギー密度を一定にする
ためである。実際上の得られうる最大エネルギーを制限
するものは、パラメトリック結晶の最大断面寸法のみで
ある。現在のところ、電場ポーリングの制限から定まる
大きさとして、厚さ０．５ｍｍのＰＰＬＮ（周期性ポー
リングニオブ酸リチウム）が標準的である。この制限を
越えるスポットサイズのスケーリングは、制限されない
結晶の幅を実現するために、非対称なビームの拡散を必
要とする。しかしながら、ＱＰＭ（準位相整合）結晶の
厚さは、たとえばＰＰＬＮプレートを拡散接合して垂直
に積み上げるなどの技法により、要求に応じ必要に応じ
て増大させることができる。
【００６０】励起パルスと信号パルスとの間で起こるパ
ラメトリック干渉により、増幅された伸張パルスの位相
歪みが誘発していないことを確認することは重要であ
る。増幅された出力のチャーピング特性を調べるため
に、再視準された同出力が格子モノクロメーター内でス
ペクトル分光され、ストリークカメラで計測された。ス
トリークカメラにより撮像されたイメージによれば、未
増幅の信号ビームは、図９に示すように線形チャープを
示しており、このチャープは、図１０に示すように増幅
された信号にも完全に移行しており、７ｎｍの帯域幅を
形成している。一方、励起パルスの非線形チャープは、
図１２に示すように、増幅された信号中に新たにチャー
プを生じることは全くなく、むしろ、図１１に示すよう
に、そのままアイドラー波のチャープに移行している。
ラメトリック干渉により、増幅された伸張パルスの位相
歪みが誘発していないことを確認することは重要であ
る。増幅された出力のチャーピング特性を調べるため
に、再視準された同出力が格子モノクロメーター内でス
ペクトル分光され、ストリークカメラで計測された。ス
トリークカメラにより撮像されたイメージによれば、未
増幅の信号ビームは、図９に示すように線形チャープを
示しており、このチャープは、図１０に示すように増幅
された信号にも完全に移行しており、７ｎｍの帯域幅を
形成している。一方、励起パルスの非線形チャープは、
図１２に示すように、増幅された信号中に新たにチャー
プを生じることは全くなく、むしろ、図１１に示すよう
に、そのままアイドラー波のチャープに移行している。
【００６１】ここで、励起パルスからアイドラー波まで
移行する間に位相の符号が逆転しており、インパルス保
存則に合致していることに注意されたい。励起パルスお
よび信号パルスで約１００ｐｓの一時的なジッターが観
測されたが、同ジッターは増幅作用には影響しなかっ
た。再圧縮された信号パルスは、シングルショット自己
相関器により計測された。図１３には、増幅済みのパル
スのシングルショット自己相関と未増幅のパルスのシン
グルショット自己相関とが示されている。未増幅のパル
スおよび増幅済みのパルスはともに約６８０ｆｓに圧縮
され、同一の線図を描いている。すなわち、４０ｄＢも
のパラメトリック増幅にもかかわらず、位相の歪みはほ
とんど起こっていないことが分かる。
移行する間に位相の符号が逆転しており、インパルス保
存則に合致していることに注意されたい。励起パルスお
よび信号パルスで約１００ｐｓの一時的なジッターが観
測されたが、同ジッターは増幅作用には影響しなかっ
た。再圧縮された信号パルスは、シングルショット自己
相関器により計測された。図１３には、増幅済みのパル
スのシングルショット自己相関と未増幅のパルスのシン
グルショット自己相関とが示されている。未増幅のパル
スおよび増幅済みのパルスはともに約６８０ｆｓに圧縮
され、同一の線図を描いている。すなわち、４０ｄＢも
のパラメトリック増幅にもかかわらず、位相の歪みはほ
とんど起こっていないことが分かる。
【００６２】前述のアレキサンドライト増幅器は、たと
えば倍調波モード同期ファイバー発振器などからの伸張
された超短パルスの直接的な増幅に使用することもでき
る。しかし、パラメトリック増幅機構を使用することに
よって得られる本質的な利点は、大きなパラメトリック
増幅帯域幅によって起こる利得減少効果を取り除くこと
にある。
えば倍調波モード同期ファイバー発振器などからの伸張
された超短パルスの直接的な増幅に使用することもでき
る。しかし、パラメトリック増幅機構を使用することに
よって得られる本質的な利点は、大きなパラメトリック
増幅帯域幅によって起こる利得減少効果を取り除くこと
にある。
【００６３】［付記］本明細書の「発明の詳細な説明」
の欄で複数の実施例によって開示された本発明は、「特
許請求の範囲」の欄に定義された本発明の技術的思想か
ら逸脱しない範囲で、当業者により形状や細部を変更さ
れうるものと解されたい。
の欄で複数の実施例によって開示された本発明は、「特
許請求の範囲」の欄に定義された本発明の技術的思想か
ら逸脱しない範囲で、当業者により形状や細部を変更さ
れうるものと解されたい。
【図１】本発明の実施の形態を一般的に示すブロック図
【図２】実施例１としてのパラメトリック・チャープパ
ルス増幅装置の構成を示すブロック図
ルス増幅装置の構成を示すブロック図
【図３】直列線形増幅を使用した励起源の一例の構成を
示すブロック図
示すブロック図
【図４】マルチパス増幅器を使用した励起源の一例の構
成を示すブロック図
成を示すブロック図
【図５】実施例２としての受動的Ｑスイッチ固体レーザ
ーに基づく光パルス増幅装置の構成を示すブロック図
ーに基づく光パルス増幅装置の構成を示すブロック図
【図６】実施例２の変形態様１としての能動的Ｑスイッ
チ固体レーザーに基づく光パルス増幅装置の構成を示す
ブロック図
チ固体レーザーに基づく光パルス増幅装置の構成を示す
ブロック図
【図７】実施例３としてのＭＯＰＡ型アレキサンドライ
トに基づく光パルス増幅装置の構成を示すブロック図
トに基づく光パルス増幅装置の構成を示すブロック図
【図８】実施例３のアレキサンドライト再生増幅器の構
成を示すブロック図
成を示すブロック図
【図９】実施例３の装置によって生成された伸張されて
いない信号ビームのストリークイメージを示すグラフ
いない信号ビームのストリークイメージを示すグラフ
【図１０】実施例３の装置によって生成された増幅され
た信号ビームのストリークイメージを示すグラフ
た信号ビームのストリークイメージを示すグラフ
【図１１】実施例３の装置のアイドラーフェーズのスト
リークイメージを示すグラフ
リークイメージを示すグラフ
【図１２】実施例３の装置の励起信号のストリークイメ
ージを示すグラフ
ージを示すグラフ
【図１３】実施例３の装置の増幅されたパルスと未増幅
のパルスとのシングルショット自己相関を示すグラフ
のパルスとのシングルショット自己相関を示すグラフ
１００：励起源（ポンプソース） １１０：励起ダイオード １２０：高エネルギーパル
ス源 １３０：信号源（シグナルソース） １４０：発振器 １５０：パルス伸張器 １６０：ビームスプリッター １０５：波長板 １０６：合焦点光学装置（光学レン
ズ） １７０：パラメトリック増幅器（非線形結晶である準位
相整合結晶を含む） １８０：パルス圧縮器 １９０：トリガー電子回路（誘発電子回路、誘発手段と
して） ２００：信号源 ２０２：モード同期発振器 ２０４：パルス伸張器 ２１０：励起源 ２１２，２１４，２１２ｃ：多段式またはマルチパスの
ファイバー増幅器 ２１６：レーザーダイオード（種ダイオード） ２１８：ポンプダイオード（励起ダイオード） ３００，３０１：音響光学変調器（ＡＯＭ） ２２０：多段式のパラメトリック増幅器 ２０Ａ，２０Ｂ：パラメトリック増幅段 ２２１：ダイクロイック・ミラー（二色鏡） ２２２：波長板 ２２３：合焦点光学系（光学レンズ
系） ２２４：パラメトリック増幅器／結晶（準位相整合結
晶） ２３０：パルス圧縮器 ２４０：トリガー電子回路（誘発手段として） ２５０：偏光ビームスプリッター ２６０：準位相整合倍調波器（ＱＰＭダブラー） ４００：トリガー電子回路（誘発手段として） ４０１：励起源 ４１０：アレキサンドライト再生増幅器 ４２０：励起用レーザー（ポンプ） ４３０：半導体レーザー種ダイオード ４４０：信号源 ４４５：受動モード同期エルビウムドープ・ファイバー
レーザー源 ４５０：回折格子伸張器 ４６０：赤外線ビームスプリッター ４７０：ＰＰＬＮ準位相整合結晶 ４８０：回折格子圧縮器 ７００：電子回路 ７２０：光ダイオード（７００，
７２０：誘発手段） ７０５，７１０：励起源 ７１５：受動的にＱスイッチングされるパルス源 ７１５’：能動的にＱスイッチングされるパルス源 ７１６：レーザーダイオード（励起ダイオード） ７２０：高速光ダイオード ７３０：マルチモード・ファイバー（遅延線） ７４０：可変波長（チューナブル）レーザーダイオード
ス源 １３０：信号源（シグナルソース） １４０：発振器 １５０：パルス伸張器 １６０：ビームスプリッター １０５：波長板 １０６：合焦点光学装置（光学レン
ズ） １７０：パラメトリック増幅器（非線形結晶である準位
相整合結晶を含む） １８０：パルス圧縮器 １９０：トリガー電子回路（誘発電子回路、誘発手段と
して） ２００：信号源 ２０２：モード同期発振器 ２０４：パルス伸張器 ２１０：励起源 ２１２，２１４，２１２ｃ：多段式またはマルチパスの
ファイバー増幅器 ２１６：レーザーダイオード（種ダイオード） ２１８：ポンプダイオード（励起ダイオード） ３００，３０１：音響光学変調器（ＡＯＭ） ２２０：多段式のパラメトリック増幅器 ２０Ａ，２０Ｂ：パラメトリック増幅段 ２２１：ダイクロイック・ミラー（二色鏡） ２２２：波長板 ２２３：合焦点光学系（光学レンズ
系） ２２４：パラメトリック増幅器／結晶（準位相整合結
晶） ２３０：パルス圧縮器 ２４０：トリガー電子回路（誘発手段として） ２５０：偏光ビームスプリッター ２６０：準位相整合倍調波器（ＱＰＭダブラー） ４００：トリガー電子回路（誘発手段として） ４０１：励起源 ４１０：アレキサンドライト再生増幅器 ４２０：励起用レーザー（ポンプ） ４３０：半導体レーザー種ダイオード ４４０：信号源 ４４５：受動モード同期エルビウムドープ・ファイバー
レーザー源 ４５０：回折格子伸張器 ４６０：赤外線ビームスプリッター ４７０：ＰＰＬＮ準位相整合結晶 ４８０：回折格子圧縮器 ７００：電子回路 ７２０：光ダイオード（７００，
７２０：誘発手段） ７０５，７１０：励起源 ７１５：受動的にＱスイッチングされるパルス源 ７１５’：能動的にＱスイッチングされるパルス源 ７１６：レーザーダイオード（励起ダイオード） ７２０：高速光ダイオード ７３０：マルチモード・ファイバー（遅延線） ７４０：可変波長（チューナブル）レーザーダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド ジェー ハーター アメリカ合衆国 ミシガン州 アンアーバ ー サルグレイブ プレイス3535番地
Claims (57)
- 【請求項１】所定の持続時間で励起（ポンプ）光パルス
を生成する励起源と、 信号光パルスを生成する信号源と、 該励起光パルスおよび該信号光パルスを受光して両該光
パルスを結合し、もって結合光パルスを生成する光学的
結合手段と、 該結合光パルスを受光し、該励起光パルスのエネルギー
を用いて該信号光パルスを増幅する準位相整合結晶をも
つパラメトリック増幅器と、を有することを特徴とする
光パルス増幅装置。 - 【請求項２】請求項１記載の前記光パルス増幅装置と、 前記パラメトリック増幅器により増幅された前記信号光
パルスを受光して圧縮する圧縮器と、を有することを特
徴とするチャープパルス増幅装置。 - 【請求項３】前記励起源は、少なくとも一つの励起ダイ
オードと、少なくとも一つのパルス源とを有する、 請求項１記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項４】前記励起源は、ファイバー増幅器を有す
る、 請求項３記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項５】前記パラメトリック増幅器により増幅され
た前記信号光パルスを受光して圧縮する圧縮器をさらに
有する、 請求項４記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項６】前記信号源は、信号パルス発生器と、該信
号パルス発生器によって生成された信号パルスを受光し
て引き伸ばす伸張器とを有する、 請求項１記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項７】前記パラメトリック増幅器は、少なくとも
二つの準位相整合非線形結晶をもつ多段式の増幅装置を
有する、 請求項１記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項８】前記励起源は、アレキサンドライト再生増
幅装置を有する、 請求項１記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項９】前記信号源は、増幅光ファイバーパルス源
と、該増幅光ファイバーパルス源から供給された光パル
スを受光して引き伸ばす伸張器とを有する、 請求項８記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項１０】前記パラメトリック増幅器によって増幅
された前記信号光パルスを受光し、圧縮する圧縮器をさ
らに有する、 請求項９記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項１１】前記励起源は、Ｑスイッチ・パルス源を
有する、 請求項１記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項１２】前記信号源は、可変波長（チューナブ
ル）レーザーダイオードを有する、 請求項１１記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項１３】前記パラメトリック増幅器によって増幅
された前記信号光パルスを受光して圧縮する圧縮器をさ
らに有する、 請求項１２記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項１４】前記励起光パルスのパルス幅は、２００
ピコ秒から５ナノ秒までの範囲にある、請求項１１記載
の光パルス増幅装置。 - 【請求項１５】前記光学的結合手段において前記励起光
パルスの到着と前記信号光パルスの到着とを同期させる
トリガー電子回路をさらに有する、 請求項１１記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項１６】前記トリガー電子回路は、前記信号源か
ら受信した信号により前記Ｑスイッチ・パルス源を誘発
（トリガー）する、 請求項１５記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項１７】前記Ｑスイッチ・パルス源は、能動的に
Ｑスイッチングされるパルス源であり、前記信号源は、
モード同期信号源である、 請求項１６記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項１８】前記トリガー電子回路は、前記Ｑスイッ
チ・パルス源から受信した信号により前記信号源を誘発
する、 請求項１５記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項１９】前記Ｑスイッチ・パルス源は、受動的に
Ｑスイッチングされるパルス源であり、前記信号源は、
外部からの同期が可能なレーザーである、 請求項１８記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項２０】前記準位相整合結晶は、周期的にポーリ
ングされる非線形結晶である、 請求項１記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項２１】種パルス（シードパルス）を生成する種
パルス発生器と、励起（ポンプ）エネルギーを生成する
励起ダイオード（ポンプダイオード）と、該種パルスお
よび該励起エネルギーを受け取り増幅された励起パルス
（ポンプパルス）を生成するファイバー増幅器とをも
ち、該増幅された励起パルスを生成する励起源と、 信号パルスを生成する信号源と、 該増幅された励起パルスと該信号パルスとを受光して結
合し、もって結合パルスを生成する光学的結合手段と、 該結合パルスを受光し該増幅された励起パルスのエネル
ギーを用いて該信号パルスを増幅する少なくとも一つの
準位相整合結晶もつパラメトリック増幅器と、を有する
ことを特徴とするパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項２２】前記パラメトリック増幅器により増幅さ
れた前記信号パルスを受光して圧縮する圧縮器をさらに
有する、 請求項２１記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項２３】前記励起源はさらに、 前記ファイバー増幅器に直列に接続された少なくとも一
つの付加的なファイバー増幅器と、 該付加的なファイバー増幅器を励起（ポンプ）する少な
くとも一つの付加的な励起ダイオードと、 各該ファイバー増幅器の間に挿置された音響光学変調器
とを有する、 請求項２１記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項２４】前記ファイバー増幅器は、単モードファ
イバー増幅器であり、 前記付加的なファイバー増幅器は、マルチモード・ファ
イバー増幅器である、 請求項２３記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項２５】前記励起源は、 音響光学変調器をさらに有し、 前記ファイバー増幅器の入出力が該音響光学変調器によ
って制御されるマルチパス形態に形成されている、 請求項２１記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項２６】付加的な音響光学変調器と、 該付加的な音響光学変調器によって制御される付加的な
ファイバー増幅器と、 該付加的な音響光学変調器および該付加的なファイバー
増幅器をもちマルチパス形態に形成されている付加的な
励起源とをさらに有する、 請求項２５記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項２７】ループファイバー増幅器と、該ループフ
ァイバー増幅器に接続されたポンプと、該ループファイ
バー増幅器の入出力を制御する音響光学変調器とをもつ
マルチパス増幅器をさらに有し、 前記ファイバー増幅器は、線形増幅器であって該マルチ
パス増幅器に接続されている、 請求項２１記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項２８】前記励起源は、前記信号パルスの波長よ
りも短い波長の前記励起エネルギーを生成する、 請求項２１記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項２９】前記励起源は、前記増幅された励起パル
スを受光してその周波数を二倍にする倍調波器をさらに
有する、 請求項２１記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項３０】前記パラメトリック増幅器は、第１準位
相整合結晶および第２準位相整合結晶をもつ二段増幅器
であり、 前記励起源は、該励起源からの出力を一方と他方とに分
割して該一方を該第１準位相整合結晶に供給し該他方を
該第２準位相整合結晶に供給する偏光ビームスプリッタ
ーをさらに有する、 請求項２１記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項３１】前記準位相整合結晶は、周期的にポーリ
ングされる非線形結晶である、 請求項２１記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項３２】種ダイオードと、励起用レーザーと、該
種ダイオードおよび該励起用レーザーに応答して励起パ
ルスを生成する再生増幅器とをもち、増幅された励起パ
ルスを生成する励起源と、 信号パルスを生成する信号源と、 該励起パルスと該信号パルスとを受光して結合し、もっ
て結合パルスを生成する光学的結合手段と、 該結合パルスを受光し該励起パルスのエネルギーを用い
て該信号パルスを増幅する少なくとも一つの準位相整合
結晶をもつパラメトリック増幅器と、を有することを特
徴とするパラメトリック・チャープパルス増幅装置。 - 【請求項３３】前記励起用レーザーは、アレキサンドラ
イト励起用レーザーをもち、 前記再生増幅器は、アレキサンドライト再生増幅器をも
つ、 請求項３２記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項３４】前記パラメトリック増幅器によって増幅
された前記信号パルスを受光して圧縮する圧縮器をさら
に有する、 請求項３２記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項３５】前記種ダイオードを外部から誘発（トリ
ガー）するトリガー電子回路をさらに有する、 請求項３２記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項３６】前記準位相整合結晶は、周期的にポーリ
ングされる非線形結晶である、 請求項３２記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項３７】励起ダイオードおよびＱスイッチ・パル
ス源をもち、励起パルスを生成する励起源と、 信号パルスを生成する信号源と、 該励起パルスおよび該信号パルスを受光して結合し、も
って結合パルスを生成する光学的結合手段と、 前記結合パルスを受光し、該励起パルスのエネルギーを
用いて該信号パルスを増幅するパラメトリック増幅器
と、を有することを特徴とするパラメトリック・チャー
プパルス増幅装置。 - 【請求項３８】前記光学的結合手段において、前記励起
パルスの到着と前記信号パルスの到着とを同期させる誘
発手段をさらに有する、 請求項３７記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項３９】前記誘発手段は、前記信号源からの信号
によって前記Ｑスイッチ・パルス源を誘発する、 請求項３８記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項４０】前記Ｑスイッチ・パルス源は、能動的に
Ｑスイッチングされるパルス源であり、前記信号源は、
モード同期信号源である、 請求項３９記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項４１】前記誘発手段は、前記Ｑスイッチ・パル
ス源から受信した信号によって前記信号源を誘発する、 請求項３８記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項４２】前記Ｑスイッチ・パルス源は、受動的に
Ｑスイッチングされるパルス源であり、前記信号源は、
可変波長（チューナブル）レーザーダイオードである、 請求項４１記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項４３】前記誘発手段は、 前記受動的にＱスイッチングされるパルス源の前記励起
パルスを検出し、誘発信号（トリガー信号）を生成する
光ダイオードと、 該誘発手段に応答して前記可変波長レーザーダイオード
を制御する可変波長ダイオード制御手段とを有する、 請求項４２記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項４４】前記励起源と前記パラメトリック増幅器
との間に挿置された遅延線をさらに有する、 請求項４３記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項４５】前記励起光パルス（励起パルス）のパル
ス幅は、２００ピコ秒から５ナノ秒までの範囲にある、 請求項３６記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項４６】前記パラメトリック増幅器によって増幅
された前記信号光パルスを受光して圧縮する圧縮器をさ
らに有する、 請求項３７記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項４７】前記パラメトリック増幅器は、非線形結
晶を有する、 請求項３７記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項４８】励起パルスを生成するファイバーに基づ
く励起源と、 信号パルスを生成する信号源と、 該励起パルスを第１励起チャンネルと第２励起チャンネ
ルとに分割する偏光ビームスプリッターと、 該信号パルスと該第１励起チャンネルからの該励起パル
スとを受光して結合し、もって第１結合パルスを供給す
る第１コンバイナーと、 該第１結合パルスを受光し、該第１励起チャンネルから
の該励起パルスのエネルギーを用いて該信号パルスを増
幅する第１準位相整合結晶をもつ第１パラメトリック増
幅器と、 該信号パルスと該第２励起チャンネルからの該励起パル
スとを受光して結合し、もって第２結合パルスを供給す
る第２コンバイナーと、 該第２結合パルスを受光し、該第２励起チャンネルから
の該励起パルスのエネルギーを用いて該信号パルスを増
幅する第２準位相整合結晶をもつ第２パラメトリック増
幅器と、を有することを特徴とするパラメトリック・チ
ャープパルス増幅装置。 - 【請求項４９】前記励起源は、直列に結合された複数の
ファイバー増幅器と、少なくとも一つの音響光学変調器
とを有する、 請求項４８記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項５０】前記励起源は、ポンプに結合され音響光
学変調器に制御される少なくとも一つのマルチパス・フ
ァイバー増幅器を有する、 請求項４８記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項５１】前記準位相整合結晶は、周期的にポーリ
ングされる非線形結晶である、 請求項４８記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項５２】前記信号光パルスの持続時間は、前記励
起光パルスの所定の持続時間に対しておおむね同等以下
である、 請求項１記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項５３】前記Ｑスイッチ・パルス源は、受動的に
Ｑスイッチングされるパルス源であり、前記信号源は、
可変波長レーザーダイオードである、 請求項１８記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項５４】前記準位相整合結晶は、周期的にポーリ
ングされるニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）である、 請求項１記載の光パルス増幅装置。 - 【請求項５５】前記Ｑスイッチ・パルスを増幅する固体
増幅器をさらに有する、 請求項３７記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項５６】前記誘発手段は、前記信号源からの前記
信号光パルスと前記励起源からの励起パルスとのうち一
方を検出して該信号源および該励起源のうち他方に向け
られた誘発信号を発生する光ダイオードを有する、 請求項３８記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。 - 【請求項５７】前記誘発手段は、前記モード同期信号源
からの前記信号パルスを検出して能動的にＱスイッチン
グされるパルス源に向けられた誘発信号を生成する光ダ
イオードを有する、 請求項４０記載のパラメトリック・チャープパルス増幅
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/822967 | 1997-03-21 | ||
| US08/822,967 US6181463B1 (en) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | Quasi-phase-matched parametric chirped pulse amplification systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10268369A true JPH10268369A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3598216B2 JP3598216B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=25237434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6889298A Expired - Fee Related JP3598216B2 (ja) | 1997-03-21 | 1998-03-18 | 光パルス増幅装置、チャープパルス増幅装置およびパラメトリック・チャープパルス増幅装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6181463B1 (ja) |
| JP (1) | JP3598216B2 (ja) |
| DE (1) | DE19812203A1 (ja) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002021645A1 (fr) * | 2000-09-04 | 2002-03-14 | Mitsubishi Cable Industries,Ltd. | Source lumineuse a impulsion de sortie elevee |
| JP2003502875A (ja) * | 1999-06-24 | 2003-01-21 | ロッキード マーティン コーポレイション | 超音波の高速レーザを検出するシステムと方法 |
| JP2003502700A (ja) * | 1999-06-15 | 2003-01-21 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 疑似単色の光学パルスをプログラミング可能な時間プロファイル整形するための方法及び装置 |
| JP2006229079A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Japan Atomic Energy Agency | レーザー光のコントラスト向上法及びレーザー発生装置 |
| JP2007516600A (ja) * | 1997-03-21 | 2007-06-21 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 先進材料処理応用のためのピコ秒−ナノ秒パルス用高エネルギ光ファイバ増幅器 |
| WO2008007707A1 (fr) * | 2006-07-12 | 2008-01-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Amplificateur optique |
| JP2008503949A (ja) * | 2004-06-22 | 2008-02-07 | テールズ | 確実な同期信号を生成するための電子装置 |
| JP2008536096A (ja) * | 2005-02-14 | 2008-09-04 | デジタル シグナル コーポレイション | レーザレーダシステム、及びチャープされた電磁波を提供するシステム及び方法 |
| JP2008235340A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Fujikura Ltd | 光パルス発生装置及び光ファイバレーザ装置 |
| US7564879B2 (en) | 2005-04-08 | 2009-07-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser system |
| JP2009526999A (ja) * | 2006-02-14 | 2009-07-23 | デジタル シグナル コーポレイション | チャープされた電磁放射を提供するシステムおよび方法 |
| JP2009544038A (ja) * | 2006-07-18 | 2009-12-10 | ロッキード マーティン コーポレイション | 超音波レーザー検査のためのファイバー・レーザー |
| US7907332B2 (en) | 2006-05-26 | 2011-03-15 | Osaka University | Wide-band ultrashort-pulse optical oscillator utilizing chirped pulse amplification |
| US8177363B2 (en) | 2005-12-14 | 2012-05-15 | Digital Signal Corporation | System and method for tracking eyeball motion |
| JP2013156650A (ja) * | 2003-05-14 | 2013-08-15 | Imra America Inc | 高エネルギ超高速レーザ用の安価な繰り返し周波数可変光源 |
| JP2014504802A (ja) * | 2010-12-30 | 2014-02-24 | ロッキード・マーチン・コーポレーション | 小型高エネルギー中波ｏｐｃｐａレーザ |
| WO2014051573A1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-04-03 | Utah State University Research Foundation | High-energy, broadband, rapid tuning frequency converter |
| US8717545B2 (en) | 2009-02-20 | 2014-05-06 | Digital Signal Corporation | System and method for generating three dimensional images using lidar and video measurements |
| US8837538B2 (en) | 2010-06-30 | 2014-09-16 | Utah State University Research Foundation | High-energy, broadband, rapid tuning frequency converter |
| JP2015502562A (ja) * | 2011-10-18 | 2015-01-22 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション | 再循環光学遅延を生成および／または提供するための装置および方法 |
| US8988767B2 (en) | 2010-06-30 | 2015-03-24 | Utah State University Research Foundation | Method and system for non-mechanical rapid tuning of an optical parametric oscillator |
| US9872639B2 (en) | 2004-09-21 | 2018-01-23 | Digital Signal Corporation | System and method for remotely monitoring physiological functions |
| WO2023032357A1 (ja) * | 2021-09-01 | 2023-03-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ増幅装置及びレーザ増幅方法 |
Families Citing this family (101)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6150630A (en) * | 1996-01-11 | 2000-11-21 | The Regents Of The University Of California | Laser machining of explosives |
| US7576909B2 (en) * | 1998-07-16 | 2009-08-18 | Imra America, Inc. | Multimode amplifier for amplifying single mode light |
| US6208458B1 (en) | 1997-03-21 | 2001-03-27 | Imra America, Inc. | Quasi-phase-matched parametric chirped pulse amplification systems |
| US6275512B1 (en) | 1998-11-25 | 2001-08-14 | Imra America, Inc. | Mode-locked multimode fiber laser pulse source |
| US7723642B2 (en) * | 1999-12-28 | 2010-05-25 | Gsi Group Corporation | Laser-based system for memory link processing with picosecond lasers |
| US7190705B2 (en) | 2000-05-23 | 2007-03-13 | Imra America. Inc. | Pulsed laser sources |
| US7394591B2 (en) | 2000-05-23 | 2008-07-01 | Imra America, Inc. | Utilization of Yb: and Nd: mode-locked oscillators in solid-state short pulse laser systems |
| US7088756B2 (en) * | 2003-07-25 | 2006-08-08 | Imra America, Inc. | Polarization maintaining dispersion controlled fiber laser source of ultrashort pulses |
| US6885683B1 (en) | 2000-05-23 | 2005-04-26 | Imra America, Inc. | Modular, high energy, widely-tunable ultrafast fiber source |
| US20020118439A1 (en) * | 2000-11-16 | 2002-08-29 | Lightbit Corporation | Optical frequency synthesizing structure |
| US6570704B2 (en) * | 2001-03-14 | 2003-05-27 | Northrop Grumman Corporation | High average power chirped pulse fiber amplifier array |
| US6954575B2 (en) * | 2001-03-16 | 2005-10-11 | Imra America, Inc. | Single-polarization high power fiber lasers and amplifiers |
| US6775053B2 (en) * | 2001-04-12 | 2004-08-10 | The Regents Of The University Of California | High gain preamplifier based on optical parametric amplification |
| JP2002372731A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 波長変換用、光演算用素子 |
| US6782016B2 (en) * | 2001-11-30 | 2004-08-24 | Ut-Battelle, L.L.C. | Master laser injection of broad area lasers |
| US6741388B2 (en) * | 2001-12-13 | 2004-05-25 | The Regents Of The University Of California | Coherent white light amplification |
| US6870664B2 (en) * | 2001-12-13 | 2005-03-22 | The Regents Of The University Of California | Nondegenerate optical parametric chirped pulse amplifier |
| US6791743B2 (en) * | 2001-12-13 | 2004-09-14 | The Regents Of The University Of California | High average power scaling of optical parametric amplification through cascaded difference-frequency generators |
| US6873454B2 (en) | 2001-12-13 | 2005-03-29 | The Regents Of The University Of California | Hybrid chirped pulse amplification system |
| WO2003096495A1 (en) * | 2002-05-10 | 2003-11-20 | The Regents Of The University Of Colorado | Pulse amplification with stretcher providing negative dispersion |
| DE10220871A1 (de) * | 2002-05-10 | 2003-11-20 | Univ Bonn | Optisch-Parametrischer Oszillator und Verstärker |
| US6693927B1 (en) * | 2002-09-13 | 2004-02-17 | Intralase Corp. | Method and apparatus for oscillator start-up control for mode-locked laser |
| US7224518B2 (en) * | 2003-02-25 | 2007-05-29 | Toptica Photonics Ag | Fiber-optic amplification of light pulses |
| DE102004009066B4 (de) * | 2003-02-25 | 2007-01-25 | Toptica Photonics Ag | Vorrichtung zur Erzeugung abstimmbarer Lichtimpulse |
| US7361171B2 (en) * | 2003-05-20 | 2008-04-22 | Raydiance, Inc. | Man-portable optical ablation system |
| US7095772B1 (en) | 2003-05-22 | 2006-08-22 | Research Foundation Of The University Of Central Florida, Inc. | Extreme chirped/stretched pulsed amplification and laser |
| US7113327B2 (en) * | 2003-06-27 | 2006-09-26 | Imra America, Inc. | High power fiber chirped pulse amplification system utilizing telecom-type components |
| US20050065502A1 (en) * | 2003-08-11 | 2005-03-24 | Richard Stoltz | Enabling or blocking the emission of an ablation beam based on color of target |
| US7115514B2 (en) * | 2003-10-02 | 2006-10-03 | Raydiance, Inc. | Semiconductor manufacturing using optical ablation |
| US9022037B2 (en) * | 2003-08-11 | 2015-05-05 | Raydiance, Inc. | Laser ablation method and apparatus having a feedback loop and control unit |
| US8921733B2 (en) | 2003-08-11 | 2014-12-30 | Raydiance, Inc. | Methods and systems for trimming circuits |
| US20050038487A1 (en) * | 2003-08-11 | 2005-02-17 | Richard Stoltz | Controlling pulse energy of an optical amplifier by controlling pump diode current |
| US8173929B1 (en) | 2003-08-11 | 2012-05-08 | Raydiance, Inc. | Methods and systems for trimming circuits |
| US7367969B2 (en) * | 2003-08-11 | 2008-05-06 | Raydiance, Inc. | Ablative material removal with a preset removal rate or volume or depth |
| US7143769B2 (en) * | 2003-08-11 | 2006-12-05 | Richard Stoltz | Controlling pulse energy of an optical amplifier by controlling pump diode current |
| US7738514B2 (en) * | 2003-12-04 | 2010-06-15 | Optical Air Data Systems, Llc | Very high power pulsed fiber laser |
| US7413847B2 (en) * | 2004-02-09 | 2008-08-19 | Raydiance, Inc. | Semiconductor-type processing for solid-state lasers |
| WO2005094275A2 (en) | 2004-03-25 | 2005-10-13 | Imra America, Inc. | Optical parametric amplification, optical parametric generation, and optical pumping in optical fibers systems |
| US7804864B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-09-28 | Imra America, Inc. | High power short pulse fiber laser |
| US7711013B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-05-04 | Imra America, Inc. | Modular fiber-based chirped pulse amplification system |
| US20050254035A1 (en) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Chromaplex, Inc. | Multi-photon lithography |
| US20050271094A1 (en) * | 2004-05-14 | 2005-12-08 | Miller Robert J D | Method and apparatus for high power optical amplification in the infrared wavelength range (0.7-20 mum) |
| US20060013272A1 (en) * | 2004-06-24 | 2006-01-19 | High Q Laser Production Gmbh | Laser system with optical parametric amplifier |
| US8068522B2 (en) * | 2004-06-24 | 2011-11-29 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Hyper dispersion pulse compressor for chirped pulse amplification systems |
| US20060000814A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-05 | Bo Gu | Laser-based method and system for processing targeted surface material and article produced thereby |
| US7570851B2 (en) * | 2004-07-21 | 2009-08-04 | Purdue Research Foundation | Ultrashort photonic waveform measurement using quasi-phase-matched non-linear optics |
| US7508853B2 (en) | 2004-12-07 | 2009-03-24 | Imra, America, Inc. | Yb: and Nd: mode-locked oscillators and fiber systems incorporated in solid-state short pulse laser systems |
| US7349452B2 (en) * | 2004-12-13 | 2008-03-25 | Raydiance, Inc. | Bragg fibers in systems for the generation of high peak power light |
| WO2006088841A1 (en) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Ultra-fast laser system |
| US7495824B2 (en) * | 2005-05-02 | 2009-02-24 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Infrared waveguide optical parametric oscillator |
| US8135050B1 (en) | 2005-07-19 | 2012-03-13 | Raydiance, Inc. | Automated polarization correction |
| US7245419B2 (en) * | 2005-09-22 | 2007-07-17 | Raydiance, Inc. | Wavelength-stabilized pump diodes for pumping gain media in an ultrashort pulsed laser system |
| US7308171B2 (en) * | 2005-11-16 | 2007-12-11 | Raydiance, Inc. | Method and apparatus for optical isolation in high power fiber-optic systems |
| US8618470B2 (en) * | 2005-11-30 | 2013-12-31 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser based identification of molecular characteristics |
| US7436866B2 (en) | 2005-11-30 | 2008-10-14 | Raydiance, Inc. | Combination optical isolator and pulse compressor |
| GB2434483A (en) | 2006-01-20 | 2007-07-25 | Fianium Ltd | High-Power Short Optical Pulse Source |
| US7444049B1 (en) * | 2006-01-23 | 2008-10-28 | Raydiance, Inc. | Pulse stretcher and compressor including a multi-pass Bragg grating |
| US9130344B2 (en) * | 2006-01-23 | 2015-09-08 | Raydiance, Inc. | Automated laser tuning |
| US8189971B1 (en) | 2006-01-23 | 2012-05-29 | Raydiance, Inc. | Dispersion compensation in a chirped pulse amplification system |
| US8232687B2 (en) | 2006-04-26 | 2012-07-31 | Raydiance, Inc. | Intelligent laser interlock system |
| US7822347B1 (en) | 2006-03-28 | 2010-10-26 | Raydiance, Inc. | Active tuning of temporal dispersion in an ultrashort pulse laser system |
| EP2763247A3 (en) * | 2006-05-11 | 2014-09-17 | SPI Lasers UK Limited | Apparatus for providing optical radiation |
| US9029731B2 (en) | 2007-01-26 | 2015-05-12 | Electro Scientific Industries, Inc. | Methods and systems for laser processing continuously moving sheet material |
| US7817685B2 (en) * | 2007-01-26 | 2010-10-19 | Electro Scientific Industries, Inc. | Methods and systems for generating pulse trains for material processing |
| US7903326B2 (en) | 2007-11-30 | 2011-03-08 | Radiance, Inc. | Static phase mask for high-order spectral phase control in a hybrid chirped pulse amplifier system |
| GB0800936D0 (en) | 2008-01-19 | 2008-02-27 | Fianium Ltd | A source of optical supercontinuum generation having a selectable pulse repetition frequency |
| JP4834718B2 (ja) * | 2008-01-29 | 2011-12-14 | キヤノン株式会社 | パルスレーザ装置、テラヘルツ発生装置、テラヘルツ計測装置及びテラヘルツトモグラフィー装置 |
| US8023538B2 (en) * | 2008-03-27 | 2011-09-20 | Imra America, Inc. | Ultra-high power parametric amplifier system at high repetition rates |
| US20090289382A1 (en) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | Raydiance, Inc. | System and method for modifying characteristics of a contact lens utilizing an ultra-short pulsed laser |
| US8125704B2 (en) * | 2008-08-18 | 2012-02-28 | Raydiance, Inc. | Systems and methods for controlling a pulsed laser by combining laser signals |
| FR2937470B1 (fr) * | 2008-10-16 | 2010-12-10 | Fibercryst | Systeme amplificateur optique pour laser impulsionnel a base d'un milieu a gain guidant et laser impulisionnel le comprenant |
| IL195050A (en) * | 2008-11-02 | 2015-03-31 | Elbit Sys Electro Optics Elop | Modulation of frequency difference generator is pumped by fiber laser |
| US8498538B2 (en) * | 2008-11-14 | 2013-07-30 | Raydiance, Inc. | Compact monolithic dispersion compensator |
| US8675699B2 (en) * | 2009-01-23 | 2014-03-18 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser pulse synthesis system |
| US8861075B2 (en) | 2009-03-05 | 2014-10-14 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser amplification system |
| WO2012037465A1 (en) | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Raydiance, Inc. | Laser based processing of layered materials |
| US8554037B2 (en) | 2010-09-30 | 2013-10-08 | Raydiance, Inc. | Hybrid waveguide device in powerful laser systems |
| JP5851138B2 (ja) * | 2011-07-20 | 2016-02-03 | 株式会社フジクラ | 高パワーパルス光発生装置 |
| JP2014530493A (ja) | 2011-09-14 | 2014-11-17 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 制御可能多波長ファイバ・レーザ光源 |
| US10239160B2 (en) | 2011-09-21 | 2019-03-26 | Coherent, Inc. | Systems and processes that singulate materials |
| US9287987B2 (en) * | 2011-12-01 | 2016-03-15 | Futurewei Technologies, Inc. | Self-seeded colorless burst-mode transmitter using reflective semiconductor optical amplifier and injection locked Fabry-Perot laser |
| FR2989294B1 (fr) * | 2012-04-13 | 2022-10-14 | Centre Nat Rech Scient | Dispositif et methode de nano-usinage par laser |
| US9590385B2 (en) * | 2012-07-18 | 2017-03-07 | Cubic Corporation | Compact laser source |
| WO2014120292A1 (en) | 2012-10-19 | 2014-08-07 | Imra America, Inc. | Noise detection, diagnostics, and control of mode-locked lasers |
| CN104076574B (zh) * | 2013-03-29 | 2017-02-08 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种光学图像增强装置及方法 |
| LT6122B (lt) | 2013-07-17 | 2015-03-25 | Uab "Ekspla" | Dviejų bangos ilgių optiškai sinchronizuotų ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir lazerinis šaltinis |
| US10203399B2 (en) | 2013-11-12 | 2019-02-12 | Big Sky Financial Corporation | Methods and apparatus for array based LiDAR systems with reduced interference |
| FR3017219B1 (fr) * | 2014-01-31 | 2016-03-11 | Commissariat Energie Atomique | Amplificateur parametrique optique d'impulsions ultra-courtes |
| US9360554B2 (en) | 2014-04-11 | 2016-06-07 | Facet Technology Corp. | Methods and apparatus for object detection and identification in a multiple detector lidar array |
| US10036801B2 (en) | 2015-03-05 | 2018-07-31 | Big Sky Financial Corporation | Methods and apparatus for increased precision and improved range in a multiple detector LiDAR array |
| CN106654838B (zh) * | 2015-07-21 | 2019-04-05 | 清华大学 | 基于受激拉曼散射的激光脉冲尖峰抑制方法及装置 |
| KR102550608B1 (ko) * | 2015-10-06 | 2023-06-30 | 아이피지 포토닉스 코포레이션 | 나노초-이하의 확장 스펙트럼 발생 레이저 시스템 |
| US9866816B2 (en) | 2016-03-03 | 2018-01-09 | 4D Intellectual Properties, Llc | Methods and apparatus for an active pulsed 4D camera for image acquisition and analysis |
| KR102126322B1 (ko) * | 2016-04-19 | 2020-06-25 | 에이에스엠엘 홀딩 엔.브이. | 테이퍼드 광섬유를 이용한 초연속체 발생에 의한 광폭 스펙트럼 방사선 |
| CN106410577B (zh) * | 2016-10-19 | 2018-11-02 | 上海交通大学 | 温度和波长不敏感光参量啁啾脉冲放大器 |
| RU2650854C1 (ru) * | 2016-12-19 | 2018-04-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Устройство для измерения переходных характеристик оптических усилителей |
| US11009773B2 (en) | 2017-08-11 | 2021-05-18 | Shenzhen University | Dual-chirped spectral optical parametric amplifier and amplification method |
| CN108649419A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-10-12 | 上海交通大学 | 超高平均功率光参量啁啾脉冲放大器 |
| CN111490444B (zh) * | 2020-04-08 | 2022-07-15 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 脉冲光纤放大器及光信号功率放大方法 |
| US11349276B1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-05-31 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Ultra-short pulse mid and long wave infrared laser |
| CN112618013B (zh) * | 2021-02-10 | 2022-03-08 | 福建师范大学 | 一种基于温度和图像双模监测与反馈的光热治疗系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07170009A (ja) * | 1993-12-15 | 1995-07-04 | Nikon Corp | 光源装置 |
| JPH07231131A (ja) * | 1994-02-16 | 1995-08-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバレ−ザ装置 |
| JPH08171104A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-07-02 | Aisin Seiki Co Ltd | チャープ・ブラッグ格子による光パルス増幅方法および増幅装置 |
| JPH08190112A (ja) * | 1995-01-09 | 1996-07-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器および前置増幅器 |
| WO1996031023A1 (en) * | 1995-03-24 | 1996-10-03 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical network |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5355247A (en) * | 1993-03-30 | 1994-10-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford, Jr. University | Method using a monolithic crystalline material for producing radiation by quasi-phase-matching, diffusion bonded monolithic crystalline material for quasi-phase-matching, and method for fabricating same |
| US5499256A (en) * | 1995-02-14 | 1996-03-12 | Deacon Research | Polarized frequency-selective optical source |
| US5640480A (en) * | 1995-08-07 | 1997-06-17 | Northrop Grumman Corporation | Zig-zag quasi-phase-matched wavelength converter apparatus |
| US5805626A (en) * | 1995-09-20 | 1998-09-08 | Mitsubishi Materials Corporation | Single-crystal lithium tetraborate and method making the same, optical converting method and converter device using the single-crystal lithium tetraborate, and optical apparatus using the optical converter device |
| US5787102A (en) * | 1996-11-20 | 1998-07-28 | Lightwave Electronics Corporation | Light generating device and method using a periodically structured non-linear material and orthogonal optical interaction |
-
1997
- 1997-03-21 US US08/822,967 patent/US6181463B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-03-18 JP JP6889298A patent/JP3598216B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-03-19 DE DE19812203A patent/DE19812203A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07170009A (ja) * | 1993-12-15 | 1995-07-04 | Nikon Corp | 光源装置 |
| JPH07231131A (ja) * | 1994-02-16 | 1995-08-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバレ−ザ装置 |
| JPH08171104A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-07-02 | Aisin Seiki Co Ltd | チャープ・ブラッグ格子による光パルス増幅方法および増幅装置 |
| JPH08190112A (ja) * | 1995-01-09 | 1996-07-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器および前置増幅器 |
| WO1996031023A1 (en) * | 1995-03-24 | 1996-10-03 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical network |
Cited By (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010283392A (ja) * | 1997-03-21 | 2010-12-16 | Imra America Inc | 先進材料処理応用のためのピコ秒−ナノ秒パルス用高エネルギ光ファイバ増幅器 |
| JP2007516600A (ja) * | 1997-03-21 | 2007-06-21 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 先進材料処理応用のためのピコ秒−ナノ秒パルス用高エネルギ光ファイバ増幅器 |
| JP2003502700A (ja) * | 1999-06-15 | 2003-01-21 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 疑似単色の光学パルスをプログラミング可能な時間プロファイル整形するための方法及び装置 |
| JP4689118B2 (ja) * | 1999-06-15 | 2011-05-25 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 疑似単色の光学パルスをプログラミング可能な時間プロファイル整形するための方法及び装置 |
| JP2003502875A (ja) * | 1999-06-24 | 2003-01-21 | ロッキード マーティン コーポレイション | 超音波の高速レーザを検出するシステムと方法 |
| JP2002076484A (ja) * | 2000-09-04 | 2002-03-15 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 高出力パルス光源 |
| WO2002021645A1 (fr) * | 2000-09-04 | 2002-03-14 | Mitsubishi Cable Industries,Ltd. | Source lumineuse a impulsion de sortie elevee |
| JP2013156650A (ja) * | 2003-05-14 | 2013-08-15 | Imra America Inc | 高エネルギ超高速レーザ用の安価な繰り返し周波数可変光源 |
| JP2008503949A (ja) * | 2004-06-22 | 2008-02-07 | テールズ | 確実な同期信号を生成するための電子装置 |
| US9872639B2 (en) | 2004-09-21 | 2018-01-23 | Digital Signal Corporation | System and method for remotely monitoring physiological functions |
| JP2008536096A (ja) * | 2005-02-14 | 2008-09-04 | デジタル シグナル コーポレイション | レーザレーダシステム、及びチャープされた電磁波を提供するシステム及び方法 |
| JP2006229079A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Japan Atomic Energy Agency | レーザー光のコントラスト向上法及びレーザー発生装置 |
| JP4526409B2 (ja) * | 2005-02-18 | 2010-08-18 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | レーザー光のコントラスト向上法及びレーザー発生装置 |
| US7564879B2 (en) | 2005-04-08 | 2009-07-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser system |
| US8177363B2 (en) | 2005-12-14 | 2012-05-15 | Digital Signal Corporation | System and method for tracking eyeball motion |
| JP2009526999A (ja) * | 2006-02-14 | 2009-07-23 | デジタル シグナル コーポレイション | チャープされた電磁放射を提供するシステムおよび方法 |
| US7907332B2 (en) | 2006-05-26 | 2011-03-15 | Osaka University | Wide-band ultrashort-pulse optical oscillator utilizing chirped pulse amplification |
| JP2008021798A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Hamamatsu Photonics Kk | 光増幅装置 |
| US8947771B2 (en) | 2006-07-12 | 2015-02-03 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical amplifying device |
| WO2008007707A1 (fr) * | 2006-07-12 | 2008-01-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Amplificateur optique |
| JP2009544038A (ja) * | 2006-07-18 | 2009-12-10 | ロッキード マーティン コーポレイション | 超音波レーザー検査のためのファイバー・レーザー |
| KR101351118B1 (ko) * | 2006-07-18 | 2014-01-14 | 록히드 마틴 코포레이션 | 초음파 레이저 테스트용 광섬유 레이저 |
| JP2008235340A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Fujikura Ltd | 光パルス発生装置及び光ファイバレーザ装置 |
| US8717545B2 (en) | 2009-02-20 | 2014-05-06 | Digital Signal Corporation | System and method for generating three dimensional images using lidar and video measurements |
| US8837538B2 (en) | 2010-06-30 | 2014-09-16 | Utah State University Research Foundation | High-energy, broadband, rapid tuning frequency converter |
| US8988767B2 (en) | 2010-06-30 | 2015-03-24 | Utah State University Research Foundation | Method and system for non-mechanical rapid tuning of an optical parametric oscillator |
| JP2014504802A (ja) * | 2010-12-30 | 2014-02-24 | ロッキード・マーチン・コーポレーション | 小型高エネルギー中波ｏｐｃｐａレーザ |
| JP2015502562A (ja) * | 2011-10-18 | 2015-01-22 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション | 再循環光学遅延を生成および／または提供するための装置および方法 |
| WO2014051573A1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-04-03 | Utah State University Research Foundation | High-energy, broadband, rapid tuning frequency converter |
| WO2023032357A1 (ja) * | 2021-09-01 | 2023-03-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ増幅装置及びレーザ増幅方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19812203A1 (de) | 1998-09-24 |
| US6181463B1 (en) | 2001-01-30 |
| JP3598216B2 (ja) | 2004-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3598216B2 (ja) | 光パルス増幅装置、チャープパルス増幅装置およびパラメトリック・チャープパルス増幅装置 | |
| JP3567233B2 (ja) | 高エネルギーレベルを有する高ピークパワーを供給する光増幅器 | |
| JP4053619B2 (ja) | 高出力チャープパルス増幅装置およびコンプレッサー | |
| US8817827B2 (en) | Ultraviolet fiber laser system | |
| US6990270B2 (en) | Fiber amplifier for generating femtosecond pulses in single mode fiber | |
| US5530582A (en) | Fiber source for seeding an ultrashort optical pulse amplifier | |
| JP6665106B2 (ja) | 連続波方式および疑似連続波方式で動作する超高出力の単一モード緑色ファイバレーザ | |
| US20220149579A1 (en) | Ultrashort pulse laser source with chirped pulse amplification and tailored pulse train | |
| EP2924500B1 (en) | Method for generation of femtosecond light pulses, and laser source thereof | |
| US7016103B2 (en) | Multiwavelength light source using an optical parametric oscillator | |
| US11955766B2 (en) | Laser system and method for generating laser pulses with very high repetition rate | |
| JP2007129174A (ja) | 高反復率のフェムト秒再生増幅装置 | |
| JP2000089266A (ja) | 擬位相整合パラメトリックチャ―プパルス増幅システム | |
| US20200386676A1 (en) | Multi-stage nonlinear process for efficient wavelength conversion | |
| US7974318B2 (en) | Infra-red multi-wavelength laser source | |
| Yamakawa et al. | Ultrahigh-peak and high-average power chirped-pulse amplification of sub-20-fs pulses with Ti: sapphire amplifiers | |
| EP3182531A1 (en) | Method for generation of ultrashort light pulses | |
| Dupriez et al. | 1 W average power at 589 nm from a frequency doubled pulsed Raman fiber MOPA system | |
| KR100757101B1 (ko) | 고반복률 펨토초 재생 증폭 장치 | |
| US6928090B1 (en) | Device and process for mode-locking a laser | |
| Galvanauskas | Compact ultrahigh-power laser systems | |
| Butterworth et al. | High-power quasi-cw laser pulses via high-gain diode-pumped bulk amplifiers | |
| Galvanauskas et al. | Diode pumped parametric chirped pulse amplification system with mJ output energies | |
| Ouzounov et al. | Fiber-based drive laser systems for the Cornell ERL electron photoinjector | |
| Hugonnot et al. | Nd: glass regenerative amplifier with spatiotemporally shaped pulses for pumping an optical parametric chirped pulse amplification laser system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031216 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040413 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040420 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040611 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040713 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040903 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040913 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080917 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090917 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090917 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100917 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100917 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110917 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110917 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120917 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120917 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130917 Year of fee payment: 9 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S802 | Written request for registration of partial abandonment of right |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R311802 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |