JPWO2020160116A5 - - Google Patents

Description

図３Ｃは、出力青色光および赤色光の両方の偏波を利用する、出力青色光生成ＯＰＡ段の別の例を示す。特に、出力ＯＰＡ段は、光経路に沿って互いから離間される２つのＳＨＧで構成され、２重１／２波長板を含む第４のＴＤＣ４の側面に位置する。モジュール１８の出力において、交差偏波した青色光と残りの赤色光は、図２の発生源１０の出力においてこれらの光を分離する後続のダイクロイックミラーに入射する。図３Ｂおよび図３ＣのＮＬＯモジュール１８の概略図は、下で開示されるようなＲＧＢエンジンで有利に利用される、緑色光、赤色光、および青色光それぞれ用に別個の出力を設けることに留意されたい。

図３Ｅは、図３Ｃのように、有利なことに、赤色光線、青色光線、およびＩＲ光線の直交偏波方向を利用する可能性を提供する。これは、離間した上流出力と下流出力、ＬＢＯ ＳＦＧ１およびＬＢＯ ＳＦＧ２およびＴＤＣ４の組合せによって実現される。後者は、３重１／２波長板ならびに他のミラーを含み、ＳＦＧ１とＳＦＧ２の間に配置される。上流出力ＳＦＧは、ＩＲ光線と赤色光線を混合し、青色光線出力がもたらされる。３つの光すべては、直線偏波光の偏波方向を偏移させる３重１／２波長板に入射する。下流ＳＦＧは、このＳＦＧの入力における青色光の偏波に直交する偏波方向を有する青色光の和周波数発生を実現する。下流ＳＦＧの出力において、交差偏波した光が、青色光線を反射し赤色／ＩＲ光線を透過する出力ダイクロイックミラーに入射する。

示されるように、それぞれポンプλ_３波長および信号λ_ｆ波長の残りの赤色光およびＩＲ光をさらに使用することができる。この光は、ＮＬＯ４６を通して反対方向に曲面鏡４８から反射され、平面鏡５０に入射する青色光を再び生成し、出力段の平面鏡５４に向けてさらに反射される。１／２波長板５６は、ミラー５４と光連通しており、青色光の偏波を、ミラー４８を通して通過した青色光の偏波に直交するように変えるように構成される。１／２波長板５６から下流で、薄膜偏光器（ＴＦＰ）５８が、所望の４４３ｎｍまたは４６７ｎｍの中心波長の青色光出力を組み合わせる。一般的な出力ＯＰＡ段は、様々なパラメトリックデバイスを単独で、または所望の出力波長を作り出すものと組み合わせて有することができる。したがって、和周波数、差周波数を含むすべてのタイプのパラメトリック生成、和周波数、差周波数を含む変換のタイプ、および２次高調波発生を、当業者が実現できる出力段を適切に構成することによって使用することができる。

１ スプリッタ
９ ミラー
１０ 光源、発生源、ＲＧＢ、高効率ＲＧＢ発生源
１２ ファイバレーザ発生源モジュール、レーザモジュール、Ｙｂファイバレーザ
１４ ポンプ、ＳＨＧ
１６ ポンプモジュール、ＮＬＯ
１７ 光信号
１８ 光信号、パラメトリックＮＬＯモジュール、ＯＰＡモジュール、多段ＮＬＯモジュール
１９ 光信号
２０ 光信号
２６ 第１のＮＬＯ、第１の非線形結晶、ＯＰＧ
２８ 第１のダイクロイックミラー、ダイクロイック凹面鏡
３０ ダイクロイック平面鏡
３４ 凹面鏡
３６ 第２のＮＬＯ
３８ ダイクロイック曲面鏡
４０ 平面鏡
４２ 平面鏡
４４ 曲面鏡
４６ ＳＦＳ、ＬＢＯ ＮＬＯ
４８ 曲面鏡
５０ 平面鏡
５２ 平面鏡
５４ 平面鏡
５６ １／２波長板
５８ 薄膜偏光器、ＴＦＰ
１００ ｐｓファイバ発生源
１１２ 入力レーザパルス、初期パルス列
１２０ 曲線
１２２ 曲線
１２４ 曲線
１３０ パルス伸張器
１３２ 伸張レーザパルス
１４０ パルス複製モジュール、パルス複製器
１４８ 修正パルス列
１５０ 増幅器、ブースタ、ファイバブースタ
１５３ チャープ増幅パルス
１５４ 前置増幅器
１６０ アイソレータ
１７０ パルス圧縮器
１７４ 増幅圧縮レーザパルス
４３４ 入力
４３６ 出力
４４０ パルス複製モジュール、複製器
４４２ 入力溶融ファイバ光カプラ、光ビームスプリッタ、入力スプリッタ
４４３ 出力ファイバ光カプラ、コンバイナ
４４４ ファイバ光カプラ
４４５ 光ファイバ遅延線、足、出力セグメント
４４５_１ 出力ファイバ、遅延線
４４５_２ 遅延線
４４５_３ 遅延線
４４５_４ 遅延線、出力、最終段
４４６ 足
４４６_１ 出力ファイバ
４４６_４ 出力、最終段
４４９ 段
４４９_１ 段
４４９_２ 段
４４９_３ 段
４４９_４ 段
５４０ パルス複製モジュール
５４２ 入力溶融ファイバ光カプラ
５４３ 出力ファイバ光カプラ、出力コンバイナ
５４４ 中間ファイバカプラ
５４５_４ 遅延線
５４７ａ 中間ファイバカプラ
５４７ｂ 中間ファイバカプラ
５４９ 段
５４９_１ 第１の段
５４９_２ 第２の段
５４９_３ 第３の段
５４９_４ 第４の段

Claims (22)

1. ポンプ波長λ_ｐの直線偏波ポンプビームを受け取り、波長λ _３ の信号ビームおよび波長λ _４ のアイドラビームを発生させるように構成される、上流光パラメトリック増幅（ＯＰＡ）段であって、ポンプビーム、信号ビーム、およびアイドラビームが単一の光経路に沿って伝播する、上流光パラメトリック増幅（ＯＰＡ）段と、
   前記光経路に沿って互いに光学的に結合される複数の中間ＯＰＡ段であって、各後続ＯＰＡ段が、先行するＯＰＡ段からの前記ポンプビームの次第に弱くなる部分、および先行するＯＰＡ段からの増幅信号ビームを受け取る、複数の中間ＯＰＡ段と、
   前記光経路に沿って前記中間ＯＰＡ段と交番する複数の時間遅延補償（ＴＤＣ）組立体であって、ポンプビームと信号ビームの間の群速度の不整合を補償し、前記ポンプビームおよび信号ビームを前記光経路に沿って案内する一方で、各パラメトリック相互作用後に前記アイドラビームの伝播を防ぐように構成される、複数の時間遅延補償（ＴＤＣ）組立体と、
   ポンプビームおよび増幅信号ビームを受け取り、前記信号ビームの前記波長λ_３と異なる所望の出力波長λ_ｏで出力ビームを生成するように構成される出力ＯＰＡ段と、
   を備える、多段光パラメトリック（ＯＰ）モジュール。
2. 前記信号ビームが、各々が光パラメトリック増幅器で構成される少なくとも２つ以上の中間ＯＰＡ段で次第に増幅され、前記光パラメトリック増幅器が、ＬＢＯ、ＢＢＯ、ＢｉＢＯ、ＫＴＰ、ＫＴＡ、周期分極ＬｉＮｂＯ_３（ＰＰＬＮ）、または周期分極ＬｉＴａＯ_３（ＰＰＬＴ）から選択される非線形結晶を各々が含む、請求項１に記載のＯＰモジュール。
3. 前記出力ビームを生成する前記出力ＯＰＡ段は、少なくとも１つまたは複数の和周波数発生（ＳＦＧ）パラメトリックデバイス、少なくとも１つまたは複数の２次高調波発生（ＳＨＧ）パラメトリックデバイス、または前記ＳＦＧパラメトリックデバイスとＳＨＧパラメトリックデバイスの組合せを含み、前記パラメトリックデバイスが前記非線形結晶を各々含む、請求項２に記載のＯＰモジュール。
4. 前記出力ＯＰＡ段が、前記出力ビームの偏波を変更する１／２波長板で構成される、請求項１に記載のＯＰモジュール。
5. 前記出力ＯＰＡ段が、２つの離間した上流ＳＦＧデバイスおよび下流ＳＦＧデバイス、ならびに前記上流および下流ＳＦＧデバイス間の１／２波長板で構成される、請求項１に記載のＯＰモジュール。
6. 前記ＴＤＣ組立体が、チャープミラー、ダイクロイックミラー、もしくは複屈折窓、または前記ミラーと複屈折窓の組合せで各々構成される、請求項１に記載のＯＰモジュール。
7. 前記ポンプ波長λ_ｐが５１５ｎｍ波長に中心がある緑色光範囲にあって前記出力波長λ_ｏが４４３～４６７ｎｍ波長範囲の青色光にある、または前記ポンプ波長λ_ｐが１０３０ｎｍ波長に中心があるＩＲ光範囲にあって前記出力波長λ_ｏが１７００～２５００ｎｍ範囲にある、請求項１に記載のＯＰモジュール。
8. 前記上流ＯＰＡ段、中間ＯＰＡ段、および出力ＯＰＡ段ならびにＴＤＣ組立体が、角がある前記単一の光経路に沿って配置される、または、真っ直ぐな単一光に沿ってすべて直列である、請求項１に記載のＯＰモジュール。
9. 信号ビームからポンプビームおよび出力ビームを分離することを実現する、少なくとも１つの波長フィルタをさらに備える、請求項１に記載のＯＰモジュール。
10. 前記上流ＯＰＡ段および中間ＯＰＡ段が、角がある前記単一の光経路に沿って互いに離間され、
    前記上流ＯＰＡ段および中間ＯＰＡ段が、前記単一の角がある光経路に沿った１つの方向および反対の平行でない方向に、前記ポンプビームおよび信号ビームが通過する光パラメトリック増幅器（ＯＰＡ）を各々含み、
    前記出力ＯＰＡ段が、少なくとも１つまたは複数の和周波数発生（ＳＦＧ）パラメトリックデバイス、少なくとも１つまたは複数の２次高調波発生（ＳＨＧ）パラメトリックデバイス、または前記ＳＦＧパラメトリックデバイスとＳＨＧパラメトリックデバイスの組合せを含み、前記出力ＯＰＡ段が前記出力波長λｏの２つの出力ビームを生成し、偏波組立体が、前記出力ビームのうちの１つの直線偏波を偏移して、組み合わせた交差偏波した出力ビームを設けるように、異なる偏波と前記出力ビームをさらに組み合わせるように構成される、請求項１に記載のＯＰモジュール。
11. 単一の光経路に沿ってポンプ波長λ_ｐの直線偏波パルスポンプビームを発生するように動作可能な、ｐｓファイバレーザベース光ポンプと、
    前記光ポンプから下流でポンプビームを受け取る波長変換パラメトリックモジュールであって、
    前記波長変換パラメトリックモジュールは、
    ポンプ波長λ_ｐの直線偏波ポンプビームを受け取り、前記単一の光経路に沿って同軸で伝播する、波長λ _３ の信号ビームおよび波長λ _４ のアイドラビームを発生させるように構成される、上流光パラメトリック増幅（ＯＰＡ）段、
    前記光経路に沿って互いに光学的に結合される複数の中間ＯＰＡ段であって、各後続ＯＰＡ段が、先行するＯＰＡ段からの前記ポンプビームの次第に弱くなる部分、および先行するＯＰＡ段からの増幅信号ビームを受け取る、複数の中間ＯＰＡ段、
    前記光経路に沿って前記中間ＯＰＡ段と交番する複数の時間遅延補償（ＴＤＣ）組立体であって、ポンプビームと信号ビームの間の群速度の不整合を補償し、前記ポンプビームおよび信号ビームを前記光経路に沿って案内する一方で、各パラメトリック相互作用後に前記アイドラビームの伝播を防ぐように構成される、複数の時間遅延補償（ＴＤＣ）組立体
    で構成される、波長変換パラメトリックモジュールと、
    ポンプビームおよび増幅信号ビームの一部を受け取り、所望の出力波長λｏで出力ビームを生成するように構成される出力ＯＰＡ段と、
    を備える、ピコ秒（ｐｓ）単一モード（ＳＭ）パルスレーザ発生源。
12. 前記信号ビームが、各々が光パラメトリック増幅器で構成される少なくとも２つ以上の中間ＯＰＡ段で次第に増幅され、前記光パラメトリック増幅器が、ＬＢＯまたはＢＢＯまたはＢｉＢＯから選択される非線形結晶を各々が含む、請求項１１に記載のｐｓＳＭパルスレーザ発生源。
13. 前記出力ビームを生成する前記出力ＯＰＡ段は、少なくとも１つまたは複数の和周波数発生（ＳＦＧ）パラメトリックデバイス、少なくとも１つまたは複数の２次高調波発生（ＳＨＧ）パラメトリックデバイス、または前記ＳＦＧパラメトリックデバイスとＳＨＧパラメトリックデバイスの組合せを含み、前記パラメトリックデバイスが非線形結晶を各々含む、請求項１１に記載のｐｓＳＭパルスレーザ発生源。
14. 前記出力ＯＰＡ段が、前記出力ビームの偏波を変更する１／２波長板で構成される、請求項１１に記載のｐｓＳＭパルスレーザ発生源。
15. 前記出力ＯＰＡ段が、２つの離間した上流ＳＦＧデバイスおよび下流ＳＦＧデバイス、ならびに前記上流および下流ＳＦＧデバイス間の１／２波長板で構成される、請求項１１に記載のｐｓＳＭパルスレーザ発生源。
16. 前記ＴＤＣ組立体が、チャープミラー、ダイクロイックミラー、もしくは複屈折窓、または前記ミラーと複屈折窓の組合せで各々構成される、請求項１１に記載のｐｓＳＭパルスレーザ発生源。
17. 前記ポンプ波長λ_ｐが５１５ｎｍ波長に中心がある緑色光範囲にあって前記出力波長λ_ｏが４４３～４６７ｎｍ波長範囲の青色光にあり、または前記ポンプ波長λ_ｐが１０３０ｎｍ波長に中心があるＩＲ光範囲にあって前記出力波長λ_ｏが１７００～２５００ｎｍ範囲にあり、前記出力波長λ_ｏの青色光ｐｓパルスが最高１０００Ｗの平均パワーおよび１．５～３ｎｍスペクトル線幅範囲を各々有する、請求項１１に記載のｐｓＳＭパルスレーザ発生源。
18. 前記上流ＯＰＡ段、中間ＯＰＡ段、および出力ＯＰＡ段ならびにＴＤＣ組立体が、互いに直列である、または角がある前記単一の光経路の光に沿っている、請求項１１に記載のｐｓＳＭパルスレーザ発生源。
19. 信号ビームからポンプビームおよび出力ビームを分離することを実現する、少なくとも１つの波長フィルタをさらに備える、請求項１１に記載のｐｓＳＭパルスレーザ発生源。
20. 前記ファイバレーザベース光ポンプが、
    基本波長λ_ｆのｐｓパルスの入力列を提供するパルス領域またはバースト領域で動作するように構成される、Ｙｂモードロックファイバレーザと、
    パルス持続時間を伸ばし、伸張パルスの列を生成するように構成される、光パルス伸張器と、
    前記光パルス伸張器に光学的に結合され、各パルスを複数の複製へとセグメント化するように構成される、パルス複製モジュールと、
    前記パルス複製モジュールに光学的に結合され、各複製を増幅するように構成される、ファイバパワー増幅器と、
    前記ファイバパワー増幅器に光学的に結合され、前記増幅した複製を前記基本波長のそれぞれのｐｓパルスに時間的に圧縮するように構成される、パルス圧縮器と、
    前記ポンプ波長λ_ｐの前記直線偏波パルスポンプビームを出力する、２次高調波発生器（ＳＨＧ）と、
    を備える、請求項１１に記載のｐｓＳＭパルスレーザ発生源。
21. 前記パルス複製モジュールが、１つまたは複数の時間遅延段を含み、各遅延段が、入力ビームスプリッタ、出力溶融ファイバ光カプラ、およびその間に配設されて隣接する複製間に時間遅延をもたらす光ファイバ遅延線を含み、前記時間遅延が各連続段で予め規定された量だけ増減され、前記予め規定された量がすべての段で均一であるまたは少なくとも１つの段で異なる、請求項２０に記載のｐｓＳＭパルスレーザ発生源。
22. 前記光ポンプがファイバマスタ発振器およびパワー増幅器（ＭＯＰＡ）アーキテクチャを有し、前記ファイバマスタ発振器がリング共振器を有するＹｂモードロックファイバレーザであり、パワー増幅器がファイバ増幅器またはＹｂ：ＹＡＧである、請求項２０に記載のｐｓＳＭパルスレーザ発生源。