KR20140039145A - 광학적으로 동기화된 고-에너지 ｏｐｏ-ｏｐａ - Google Patents
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Abstract
고-에너지, 피코초 레이저 펄스를 생성하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 시스템 및 방법은 모드-동기화 레이저 광원을 이용하여 OPO(광학적 파라메트릭 발진기) 및 OPA(광학적 파라메트릭 증폭기)를 구동하여, OPA 및 OPO가 별도의 동기화 구성요소 이용없이 자체-동기화되고, 펄스 신장기 또는 펄스 압축기를 요하지 않으면서 고-에너지 출력을 생산할 수 있게 되어, 비용 및 내구성의 관점 모두에서 휴대 및 차량 장착이 가능하게 레이저 시스템을 만든다.
Description
본 발명은 견고하고, 컴팩트하며, 높은 에너지를 갖는, 레이저 펄스 광원에 관한 것이다. 이는 이동 플랫폼 상에서 신뢰가능하게 사용할 수 있고 컴팩트하게 구축될 수 있을 만큼 충분히 튼튼하다.
우선권 주장:
본 출원은 2010년 12월 30일자로 출원된 미국특허가출원 제61/428,368호에 기초하여 35 U.S.C.§ 119(e) 하에 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 여기서 참고자료로 포함된다.
에너지 저장 물질이 존재하지 않는 파장에서의 고-에너지 피코초-클래스 레이저는 흔히 광학적 파라메트릭 증폭(OPA)에 의존한다. 파라메트릭 이득은 순간적인 프로세스로서, 펌프 펄스가 존재할 때만 존재한다. 이는 증폭될 신호 펄스가 펌프 펄스와 우수하게 동기화되는 것을 요한다. 신호와 펌프 사이의 임의의 시간적 지터(jitter)는 진폭 및 스펙트럼 시프트(지터)로 변환된다. 시간적 동기화의 어려움을 쉽게 해소하기 위한 한가지 설계 옵션은 신호 펄스를 나노초 영역으로 신장시켜서 나노초 클래스 펌프 레이저를 이용하는 것이다.
그러나, 펄스 신장기 및 압축기는 자체적으로 특별한 어려움을 갖는다. 전형적인 펄스 신장기 및 압축기는 서브-밀리미터 수준의 정렬 허용공차를 갖는 매우 작은 구성요소들을 갖는 매우 큰 장치다. 작은 펄스 신장기는 최대 8 세제곱피트의 부피를 요할 수 있다. 고-에너지, 피코초-클래스 펄스에 적합한 펄스 신장기는 더 클 것이다. 더욱이, 펄스 신장기에 대한 허용공차가 간섭계의 허용공차에 필적하기 때문에, 그리고 정렬 요건이 장치 전체를 통해 서브-밀리미터 수준이기 때문에, 펄스 신장기는 진동, 먼지, 및 그외 다른 잠재적 외란원에 고도로 민감한, 크고, 성가시며, 비싼 장치다. 이는 랩 환경에서 안정하게 구성 및 유지하기가 어렵고, 임의의 종류의 분야 또는 이동 환경에 사용하기에는 매우 부적당하다.
전형적인 펄스 압축기는 전체 부피, 구성요소, 허용공차, 정렬 요건, 고비용, 저효율, 및 랩 설정과는 다른 곳에 사용하기에 일반적인 부적절성 측면에서 전형적인 펄스 신장기와 유사하다.
광학 파라메트릭 증폭기(OPA)의 이득 효율은 펌프 펄스 강도에 직접 관련된다. 짧은 펌프 펄스를 이용하면, 강도가 증가할 뿐 아니라, 최대 결정 손상 임계치가 증가하는 장점이 있다(손상 임계 플럭스가 대략 펄스 폭의 제곱근에 비례한다). 따라서, 펌프로 피코초-클래스 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이 이는, 이러한 펄스폭에서 시스템 지터가 단일 레이저 펄스의 폭보다 훨씬 크기 때문에, 시간적인 동기화를 극히 어려운 작업으로 만든다.
OPA 펌핑을 위해 나노초 레이저를 이용함에 관한 종래의 작업은 광학적으로 또는 전자적으로 나노초 레이저를 마스터 발진기에 전자적으로 동기화함에 의존하였다. 정밀 전자 지연 박스를 이용하여, 신호를 오버-랩하고, 혼합 결정 내부에서 펄스를 펌핑하였다. 이러한 기술은 레이저 펄스가 복수의 나노초 시간 영역 내에 있을 때 사용될 수 있다. 시딩(seeding)된 나노초 레이저 자체는 나노초 수준의 타이밍 지터를 갖는다. 그러나, 피코초-클래스 레이저의 경우, 타이밍 지터는 약 100 ps 또는 그 이하의 수준일 것이다. 이러한 허용공차 및 지속시간에서, 전자 지연 박스 및 유사 장치들은 유효할 만큼 충분히 빠르지 않다.
더욱이, 이동형 또는 현장형 응용예를 고려할 때, 펄스 신장기 및 펄스 압축기는 레이저 시스템의 신뢰도 또는 안정성에 기여하지 않기 때문에 생략되어야 한다(바람직함). 따라서, 펄스 신장/압축 또는 전자 지연 구성요소를 이용치 않으면서 동기화될 수 있는 레이저 시스템을 생성하는 것이 당 분야의 개선이 될 것이다.
여기서 논의되는 시스템 및 방법의 일부 변형예는 광학적으로 동기화되는 고-에너지 자체-동기화 레이저 증폭 시스템에 관한 것이고, 상기 시스템은,
모드-동기화 레이저 광원과, 상기 펌프 레이저 광원으로부터의 펄스 시퀀스에 의해 구동되는 광학적 파라메트릭 발진기(OPO)와, 광학적 파라메트릭 증폭기(OPA)를 포함하되, 상기 펄스 시퀀스의 타이밍은 OPA 광학 공동의 크기에 기초하고, 상기 OPA는 상기 펄스 시퀀스의 적어도 일부분에 의해 구동되어, 상기 OPO 및 OPA를 자체-동기화시킨다.
일부 변형예에서, 상기 OPA는 제 2 OPA와 직렬로 배치되는 그리고 광학적으로 연결되는 제 1 OPA를 포함한다. 추가적인 변형예에서, 펌프 레이저 광원은 피코초 레이저다. 또 다른 변형예에서, OPA는 더블-패스 OPA다.
일부 변형예에서, 상기 시스템은 제 1 피드백 루프를 더 포함하고, 상기 제 1 피드백 루프는, 상기 펌프 광원과 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 1 광 아이솔레이터와, 상기 OPO와 상기 OPA 사이의 광학적 경로에 배치되는 적어도 하나의 미러와, 상기 미러와 상기 제 1 광 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 2 광 아이솔레이터와, 상기 제 1 광 아이솔레이터와 상기 제 2 광 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 1 레이저 증폭기를 포함한다. 다른 변형예에서, 상기 시스템은 제 2 피드백 루프를 더 포함하며, 상기 제 2 피드백 루프는, 제 1 OPA와 제 2 OPA 사이의 광학적 경로에 배치되는 적어도 하나의 제 2 미러와, 상기 제 2 미러와 상기 제 1 광 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 3 광 아이솔레이터와, 상기 제 1 광 아이솔레이터와 상기 제 3 광 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 2 레이저 증폭기를 포함한다.
일부 변형예에서, 상기 시스템은, 상기 레이저 광원과 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 1 펄스 피커(pulse picker)와, 상기 제 1 펄스 피커와 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 1 빔 스플리터와, 상기 제 1 빔 스플리터와 광-통신하는 제 1 레이저 증폭기와, 상기 제 1 레이저 증폭기와 상기 OPA 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 1 광 아이솔레이터를 더 포함한다. 다른 변형예에서, 상기 시스템은, 상기 제 1 빔 스플리터와 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 2 펄스 피커와, 상기 제 2 펄스 피커와 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 2 빔 스플리터와, 상기 제 2 빔 스플리터와 광-통신하는 제 2 레이저 증폭기와, 상기 제 2 레이저 증폭기와 제 2 OPA 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 2 광 아이솔레이터를 더 포함한다.
일부 변형예에서, 적어도 하나의 광 아이솔레이터는 패러데이 아이솔레이터를 포함한다. 다른 변형예에서, 적어도 하나의 펄스 피커는 포켈스(Pockels) 셀을 포함한다. 또 다른 변형예에서, 펌프 레이저 광원은 Nd:YAG 피코초 레이저다. 다른 변형예에서, 상기 OPO는 동조화가능한, 동기식-펌핑 OPO다. 또 다른 변형예에서, 적어도 하나의 레이저 증폭기는 Nd:YAG 증폭기다. 또 하나의 변형예에서, 상기 시스템은 광학적 구성요소를 에워싸는 내구성 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 광학적 구성요소를 오정렬, 진동, 및 외부 오염물로부터 보호하도록 구성되며, 또한 차량에 장착하도록 구성된다.
여기서 논의되는 기술 및 시스템의 다른 변형예는 고-에너지, 중간파(mid-wave), 초단(ultra-short) 레이저 펄스를 발생시키는 방법에 관한 것일 수 있고, 상기 방법은, 모드-동기화 펌프 레이저 광원으로부터 펄스 시퀀스를 제공하는 단계와, 상기 펄스 시퀀스의 제 1 부분으로 광학적 파라메트릭 발진기(OPO)를 구동하는 단계와, 상기 펄스 시퀀스의 제 2 부분으로 광학적 파라메트릭 증폭기(OPA)를 구동하여, 상기 OPO 및 상기 OPA가 자체 동기화될 수 있는 단계와, 구동된 OPA로 상기 펄스 시퀀스로부터 적어도 하나의 펄스를 초단 레이저 출력 펄스로 증폭시키는 단계를 포함하되, 상기 펄스 시퀀스는 상기 OPA의 광학적 공동 크기에 기초한다.
일부 방법 변형예에서, OPO를 구동하는 단계는, 상기 펌프 레이저 광원과 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 1 아이솔레이터로 펄스 시퀀스를 분리시키는 제 1 분리 단계와, 상기 OPO와 상기 OPA 사이의 광학적 경로에 상기 OPO의 출력의 적어도 일부분을 캡처하는 제 1 캡처 단계와, 제 1 캡처 단계의 출력을 분리하는 제 2 분리 단계와, 상기 제 2 분리 단계의 출력을 증폭하는 제 1 증폭 단계와, 상기 레이저 광원과 상기 제 1 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 상기 제 1 증폭 단계의 출력을 입력하는 단계를 포함한다.
다른 방법 변형예에서, 상기 OPA는 적어도 2개의 직렬-연결 더블-패스 OPA를 포함하고, 적어도 하나의 OPA를 구동하는 단계는, 상기 제 1 OPA와 제 2 OPA 사이의 광학적 경로에 상기 제 1 OPA의 출력의 적어도 일부분을 캡처하는 제 2 캡처 단계와, 제 2 캡처 단계의 출력을 분리하는 제 3 분리 단계와, 상기 제 3 분리 단계의 출력을 증폭하는 제 2 증폭 단계와, 상기 레이저 광원과 상기 제 1 패러데이 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 상기 제 2 증폭 단계의 출력을 입력하는 단계를 포함한다.
여기서 논의되는 기술 및 시스템의 다른 변형예는, 광학적으로 동기화되는 고-에너지 자체-동기화 레이저 증폭 시스템에 관한 것일 수 있고, 상기 시스템은, 모드-동기화 레이저 광원과, 상기 모드-동기화 레이저 광원과 광-통신하는 제 1 포켈스 셀(first Pockels cell)과, 상기 제 1 포켈스 셀과 광-통신하는 제 1 빔 스플리터 - 상기 제 1 포켈스 셀은 상기 빔 스플리터와 상기 모드-동기화 레이저 광원 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와, 상기 제 1 빔 스플리터와 광-통신하는 제 2 포켈스 셀 - 상기 제 1 빔 스플리터는 상기 제 1 및 제 2 포켈스 셀 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 과, 상기 제 2 포켈스 셀과 광-통신하는 제 2 빔 스플리터 - 상기 제 2 포켈스 셀은 상기 제 1 및 제 2 빔 스플리터 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와, 상기 제 2 빔 스플리터와 광-통신하는 동조가능한 광학적 파라메트릭 발진기(OPO) - 상기 제 2 빔 스플리터는 상기 제 2 포켈스 셀과 상기 OPO사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와, 상기 제 1 빔 스플리터와 광-통신하는 제 1 레이저 증폭기 - 상기 제 1 빔 스플리터가 상기 제 1 레이저 증폭기와 상기 제 1 포켈스 셀 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와, 상기 제 1 레이저 증폭기와 광-통신하는 제 1 패러데이 아이솔레이터 - 상기 제 1 레이저 증폭기는 상기 제 1 빔 스플리터와 상기 제 1 패러데이 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와, 상기 제 2 빔 스플리터와 광-통신하는 제 2 레이저 증폭기 - 상기 제 2 빔 스플리터는 상기 제 2 레이저 증폭기와 상기 제 2 포켈스 셀 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와, 상기 제 2 레이저 증폭기와 광-통신하는 제 2 패러데이 아이솔레이터 - 상기 제 2 레이저 증폭기는 상기 제 2 빔 스플리터와 상기 제 2 패러데이 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와, 상기 OPO 및 상기 제 1 패러데이 아이솔레이터와 광-통신하는 제 1 광학적 파라메트릭 증폭기(OPA) - 상기 OPO는 상기 제 2 빔 스플리터와 상기 제 1 OPA 사이의 광학적 경로에 배치되고, 상기 제 1 패러데이 아이솔레이터는 상기 제 1 OPA와 상기 제 1 레이저 증폭기 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와, 상기 제 1 OPA 및 상기 제 2 패러데이 아이솔레이터와 광-통신하는 제 2 OPA - 상기 제 1 OPA는 상기 OPO와 상기 제 2 OPA 사이의 광학적 경로에 배치되고 상기 제 2 패러데이 아이솔레이터는 상기 제 2 OPA와 상기 제 2 레이저 증폭기 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 를 포함한다.
이러한 일부 변형예에서, 적어도 하나의 OPA는 멀티-패스 OPA다. 다른 변형예에서, 모드-동기화된 레이저 광원은 5피코초부터 8피코초까지의 길이를 갖는 펄스를 발생시킨다. 또 다른 변형예에서, 상기 OPO는 2.5 내지 4 마이크로미터에 걸쳐 동조화가능하다(양 끝 지점 포함). 다른 변형예에서, 상기 제 1 및 제 2 레이저 증폭기는 Nd:YAG 증폭기다.
일부 변형예에서, 상기 시스템은 광학적 구성요소를 에워싸는 광-차단 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 광학적 구성요소를 오정렬, 진동, 먼지, 및 외부 오염물로부터 보호하도록 구성되며, 또한 차량에 장착하도록 구성된다.
본 발명의 추가적인 적용가능 범위는 이후 제시되는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 구체적 예들은 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 것으로서, 발명의 사상 및 범위 내에서 상세한 설명으로부터 다양한 변화 및 수정이 당 업자에게 명백해질 것이기 때문에, 예시사항으로 제시되는 것일 뿐이다.
본 발명은 아래 제시되는 상세한 설명과, 예시적인 용도로 제시되는 첨부 도면으로부터 더욱 충분하게 이해될 것이고, 따라서, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다.
a. 도 1은 본 발명의 일 형태에 따른 피코초 레이저에 의해 발생되는 펄스 시퀀스를 도시하고,
b. 도 2a는 본 발명에 따른 기본 시스템 구조의 일례를 도시하며,
c. 도 2b는 본 발명에 따른 기본 시스템 구조의 특정 변형을 도시하고,
d. 도 3a는 본 발명에 따른 시스템 구조의 일례를 도시하며,
e. 도 3b는 본 발명에 따른 시스템 구조의 특정 변형을 도시한다.
도면은 발명의 상세한 설명의 진행 과정 중에 세부적으로 설명될 것이다.
a. 도 1은 본 발명의 일 형태에 따른 피코초 레이저에 의해 발생되는 펄스 시퀀스를 도시하고,
b. 도 2a는 본 발명에 따른 기본 시스템 구조의 일례를 도시하며,
c. 도 2b는 본 발명에 따른 기본 시스템 구조의 특정 변형을 도시하고,
d. 도 3a는 본 발명에 따른 시스템 구조의 일례를 도시하며,
e. 도 3b는 본 발명에 따른 시스템 구조의 특정 변형을 도시한다.
도면은 발명의 상세한 설명의 진행 과정 중에 세부적으로 설명될 것이다.
다음의 발명의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다. 서로 다른 도면 내의 동일한 도면부호는 동일 또는 유사 요소를 식별한다. 또한, 다음의 상세한 설명은 발명을 제한하지 않는다. 대신에 발명의 범위는 첨부 청구범위와 그 등가물에 의해 규정된다.
여기서 논의되는 레이저 시스템의 일부 변형은 중간파(mid wave)의 고-에너지 피코초 및 서브-피코초 레이저 펄스에 관한 것이다. 변형은 이동 플랫폼 및 다른 현장 환경으로부터 작동하도록 구축 및 구성될 수 있는 견고한 레이저에 또한 관련된다. 이러한 레이저 시스템의 관심사항은 중량, 비용, 진동에 대한 민감도, 먼지에 대한 민감도, 구성요소 신뢰도, 및 신호 동기화를 포함한다. `
여기서 논의되는 레이저 시스템의 일 변형예는 펌프 및 시드/아이들러 펄스의 시간 동기화에 관련된다. 동기화는 시스템의 펄스 폭이 시스템의 시간 지터에 접근함에 따라 전자석 수단을 이용하여 시스템을 동기화하려 시도할 때 더 어려워질 수 있다. 동기화된 레이저 시스템의 일부 변형예는 서브 10ps 펌프 펄스를 이용하고, 이는 시스템 지터가 펄프 펄스 폭보다 긴 크기 수준이기 때문에 증폭기에 전자적으로 동기화될 수 없다. 이는, 전자적 구성요소가 효과적일 수 있는 시간 내에 펄스를 검출 및 펄스에 응답할 만큼 충분히 빠르지도 그리고 민감하지도 않다는 것을 의미한다.
여기서 설명되는 시스템의 변형예는 OPA 또는 OPA 체인을 공급하는 모드 정합 광학 파라메트릭 발진기(OPO)에 에너지 및 동기화를 제공하기 위해 펄스들의 모드-동기화 레이저 트레인을 이용함으로써 타이밍 지터를 보상 또는 제거한다. 펄스의 모드-동기화 트레인은 레이저 공동의 라운드-트립 시간에서 이격되어 레이저 발진기를 빠져나가는 펄스들의 그룹이다. 펌프 레이저의 모드-동기화는 능동 또는 수동 모드-동기화를 포함한, 여러 방식으로 실현될 수 있다.
일부 변형예에서, 수동 모드-동기화는 요망 펄스 지속시간이 전기 신호로 변조기를 구동함으로써 실현하기에는 너무 짧을 수 있기 때문에 선호될 수 있다. 수동 모드-동기화는 일부 경우에 다이 셀(dye cell)과 같은 포화성 흡수체로 실현될 수 있지만, 일부 경우에는 도핑된 결정, 반도체, 및 비선형 광학 효과(예를 들어, Kerr-렌즈 모드-동기화)가 이용될 수 있다.
펄스 동기화의 일 변형예에서, 하나의 트레인에 80개 이상의 펄스가 존재할 수 있다. 첫 번째의 약 60개는 모드 정합 OPO를 동기적으로 구동하는데 사용될 수 있다. 나머지 펄스들은 증폭될 수 있고, 하나 이상의 팔로우-온(follow-on) OPA를 구동하는데 사용될 수 있다. 사용되는 모든 펌프 펄스들이 동일 트레인의 펄스로부터 나타나기 때문에, 펄스들의 임계적으로 동기화된다. 따라서 이러한 시스템에 대한 타이밍 지터는 문제가 되지 않는다.
모드-동기화 펄스 트레인의 일례가 도 1에 도시된다. 도시되는 예에서, 많은 펄스들이 레이저를 내보내고, 각각의 펄스는 레이저 공동에 의해 결정되는 정밀한 시간 간격으로 놓인다. 첫 번째 약 60개의 펄스(1001)는 관심 파장에서 짧은 펄스(1010)(1ps 또는 그 미만이 바람직함)를 생성하는 OPO를 구동하는데 사용될 수 있다. 트레인 내 후속의 하나의 펄스(1010) 또는 그 이상의 펄스(1020)가 그 후 증폭되어, OPO에 이어지는 하나 이상의 OPA를 구동하는데 사용될 수 있다. 모드-동기화 트레인 내 모든 펄스가 트레인 내 격번의 펄스에 대해 정밀하게 시간을 맞추기 때문에, OPA는 OPO의 출력과 정밀하게 시간을 맞춘다. 구성요소들 사이의 적절하게 선택된 또는 구성된 광학 지연 라인은 그 후 혼합 결정 내부의 펄스를 오버-랩하도록 적용될 수 있다. 일부 변형예에서, 펌프 레이저 지터는 이러한 기법에 의해 소거된다.
다른 변형예에서, 관심 파장에 따라 OPO를 구동시키는 데 더 많은 또는 더 적은 펄스가 사용될 수 있다. 일부 변형예에서, 펄스 트레인은 50개 또는 그 미만의 펄스만을 가질 수 있다. 이러한 변형예에서, 발진기 내로 유입되는 펄스 중 일부 또는 전부가 재-사용될 수 있다. 이러한 변형예에서, 펄스 트레인은 발진기에 공급될 수 있고, 그 후, 발진기를 빠져나올 때 셔터를 거칠 수 있다. (Pockels 셀일 수 있는) 셔터를 그 후 이용하여, 요망 증폭 체인을 통해 전송할 적절한 펄스를 선택할 수 있다. 다른 변형예에서, 수동 모드-동기화 및 출력 펄스 발생의 작업을 단순화시키기 위해 가장 긴 펄스 트레인이 사용될 수 있다. 발진기가 공진하는 횟수가 많을수록, 생성되는 출력 펄스의 품질이 우수하다.
고효율 OPO-OPA 작동을 위한 이러한 펄스 동기화를 실시하는 기본 구조의 일례가 도 2a에 도시된다. 도시되는 변형예에서, 모드-동기화 광학 펄스 소스(2001)는 발진기(2010) 및 증폭기 체인(2020)에 공급된다. 이러한 구조의 다른 변형예가 도 2b에 도시된다.
도 2b에서, 모드-동기화 피코초 Nd:YAG 펄스 레이저(2101)는 유입 펄스에 대한 주파수 변환을 수행하는 동기적-펌핑 OPO(2110)에 공급되는 고강도 펄스를 생성하고, 이를 일련의 더블-패스 OPA(2120, 2130)에 공급한다. 증폭 체인 내 2개의 OPA는 도 2b의 시스템으로 하여금 130mj 펄스를 발생시킬 수 있게 한다. 다른 변형예에서, 서로 다른 타입의 OPO 및 OPA가 사용될 수 있고, OPA가 더 많을 수도 더 적을 수도 있다. 도 2b에 도시되는 변형예에서, 각각의 OPA(2120, 2130)는 더블-패스 OPA다. 다른 변형예는 싱글-패스 또는 멀티-패스 OPA를 포함할 수 있고, 또는, 증폭 체인 내에 3개 이상의 OPA를 포함할 수 있다.
도시되는 변형예가 ND:YAG 피코초 레이저(2101)를 이용하지만, 소정 범위의 펄스 폭 및 주파수를 발생시킬 수 있는 모드-동기화 TiSapphire 또는 Cr3 +:LiSAF와 같은 다른 레이저 타입도 사용될 수 있다. 더욱이, 도시되는 변형예가 제 1(2120) 및 제 2(2130) 더블-패스 OPA를 증폭기 체인 내에 도시하지만, 다른 변형예는 Er:Glass 또는 Er:YAG와 같은 다른 증폭기 타입을 이용할 수 있고, 더 많은 또는 더 적은 수의 증폭기를 또한 이용할 수 있다. 증폭기 타입은 요망 파장에 의해 결정될 수 있다. OPA는 3-5□m와 같은 파장에 대해 선호될 수 있다. 변형예는 10GW/cm2 또는 그 이상의, 높은 펄스 출력을 발생시킬 수 있다.
피크 강도는 관련 물질의 손상 임계치 하에 놓이는 것이 바람직하다. 손상 임계치는 (개략적으로) 펄스 폭의 제곱근과 함께 증가한다. 따라서, 10-GW/cm2의 피크 강도에서, 1피코초 폭 펄스의 출력 펄스 에너지는 0.8주울로 높을 수 있다.
도 2a 및 2b에 도시되는 시스템의 한가지 특별한 특징은, 펄스 발생/증폭 프로세스에 펄스 시장기 또는 압축기가 없어서, 시스템을 저렴한 방식으로 용이하게 구축할 수 있고, 진동 민감도, 오정렬, 및 광학적 손상의 주 소스를 제거할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전형적인 펄스 신장기 및 압축기는 서브-밀리미터 수준의 정렬 허용공차를 갖는 매우 작은 구성요소들을 갖는 초대형 장치다. 작은 펄스 신장기는 최대 8 세제곱피트의 부피를 요할 수 있다. 고-에너지, 피코초-클래스 펄스용으로 적절한 펄스 신장기는 더 클 수 있다. 더욱이, 펄스 신장기에 대한 허용공차가 간섭계의 허용공차에 필적하기 때문에, 그리고, 정렬 요건이 장치 전체를 통해 서브-밀리미터 수준이기 때문에, 펄스 신장기는 진동, 먼지, 및 그외 다른 잠재적 외란원에 고도로 민감한, 크고, 성가시며, 비싼 장치다. 이는 랩 환경에서 안정하게 구성 및 유지하기가 어렵고, 임의의 종류의 현장 또는 이동 환경에 사용하기에는 매우 부적당하다.
더욱이, 도 2a 및 2b에 도시되는 시스템에 요구되는 펨토초(fs) 발진기가 존재하지 않아, 진동 민감도의 다른 소스를 제거함으로써 시스템 신뢰도를 추가적으로 개선시킨다. 또한, 앞서 제시된 해법은 경량이고, 저렴하며, 더욱 컴팩트하여, 차량와 같은 이동 플랫폼 상에 장착하도록 구축 및 구성가능하다.
일부 변형예에서, 전체 시스템은 오염을 방지하고 및/또는 광-차단 환경을 제공하는 인클로저 내에 수용될 수 있다. 일부 변형예에서, 인클로저 내의 구성요소들은 폼(foam) 또는 몰딩 물질에 추가적으로 둘러싸여서, 구성요소들 사이의 빔-경로만이 인클로저 내의 열린 공간이 된다. 다른 변형예에서, 인클로저는 조립체의 배향 또는 변위에 관계없이 개별 시스템 구성요소의 정렬을 보존하는 자이로스코픽 요소를 포함할 수 있다.
도 2a 및 2b에 도시되는 해법은 1 피코초 미만으로 전체 레이저 시스템을 동기화시켜서, 증폭기 체인에 짧은 펌프 펄스를 사용할 수 있게 한다. 이는 시스템의 이득 계수가 펌프 강도에 비례하기 때문에 유리하다. 짧은 펄스는 매우 높은 강도를 제공할 수 있다. 따라서, 펄스형 모드-동기화 펌프 레이저를 이용하여, 발진기 및 증폭기 모두를 구동할 수 있다. 펌프 레이저의 출력은 펌프 레이저의 라운드 트립 공동 길이에 따라 정밀하게 이격되는 일련의 펄스다.
상술한 바와 같이, 모드-동기화는 당 분야에 현재 알려져 있는 임의의 수많은 방식으로 실현될 수 있다. 모드-동기화 펄스 트레인은 전체 레이저를 수동으로 동기화하는 마스터 발진기로 기능할 수 있다. 일부 변형예에서, 시스템을 모드-동기화시키는 레이저 발진기 내부의 구성요소들은, 다이셀, 음향광학 변조기, 또는 Kerr 렌즈 모드로커(modelocker)와 같은 레이저 이득 매체, 수동, 및/또는 능동 모드-동기화 구성요소다. 다른 변형예에서, 다른 구성요소들이 모드-동기화에 사용될 수 있다. 모드-동기화 주파수는 10MHz 미만으로부터 1GHz 이상까지의 범위에 놓일 수 있다. 일부 변형예에서, 레이저 물질의 이득 대역폭은 그 기능을 모드-동기화로 규저한다.
일부 변형예에서, 진동은 모드-동기화하도록 레이저의 기능에 영향을 미칠 수 있다. 펄스형 모드-동기화는 단일 펄스 트레인의 지속시간이 진동의 지속시간 미만일 수 있기 때문에, 이러한 진동-민감 진동에서 CW 모드-동기화보다 더 우수하게 작동할 수 있다.
펄스 모드-동기화 펌프 레이저(2010)가 (OPA(2120, 2130) 모두를 펌핑하는) OPO(2110)를 구동하기 때문에, 도 2b에 도시되는 타입의 시스템은 자체-동기화된다(즉, 발진기 및 증폭기가 동일한 모드-동기화 펄스 트레인을 공급받기 때문에 함께 광학적으로 동기화된다). 지연 라인 또는 광학적 공동의 부적절한 또는 부정확한 측정으로부터 지터가 나타날 수 있기 때문에 시간적 지터는 문제가 되지 않는다. 따라서 시스템은 적절히 구성될 경우 쉽게 교란 또는 변경되는 타이밍을 가질 수 없다. 또한, 자체-동기화 형태는 펨토초 발진기에 대한 필요성을 제거하여, 시스템 비용, 복잡도, 중량, 및 크기를 감소시킨다. 더욱이, 어떤 펄스 신장기 또는 압축기도 요구되지 않기 때문에, 시스템이 더욱 컴팩트하고 가벼우며, 저렴하고, 이동 및 진동에 대해 더 큰 허용공차를 갖는데 이는 광학적 손상 또는 오정렬을 일으키기 쉬운 부분이 적기 때문이고, 이는 시스템을 컴팩트하게 만들고 더욱 쉽게 내구성을 높여서 차량과 같은 이동 플랫폼 상에서 이용하도록 구성될 수 있게 한다.
여기서 논의되는 타입의 컴팩트하고, 차량-장착가능하며, 광학적으로 동기화된 레이저 시스템 구조의 일례가 도 3a에 도시된다. 도시되는 예에서, 피코초 레이저 소스(4001)는 변조기(4010) 또는 펄스 피커(pulse picker)에 모드-동기화된 펄스 트레인을 공급한다. 피코초 레이저의 변화는 수동으로 모드-동기화된 Nd:YAG 또는 바나데이트 레이저 또는 모드-동기화 섬유 레이저와 같은, 모드-동기화, 고상 벌크 레이저를 포함할 수 있다.
변조기(4010) 또는 펄스 피커를 이용하여 레이저 광원(4001)에 의해 발생된 모드-동기화 펄스 트레인으로부터 펄스를 피킹할 수 있다. 일부 변형예에서, 변조기(4010)는 박막 편광자와 같은 편광 광학계와 조합된 포켈스(Pockels) 셀일 수 있다. 변조기(4010)의 속도는 레이저 광원(4001)의 펄스 반복율에 의해 결정될 수 있고, 일부 경우에는 펄스 지속시간에 의해서도 결정될 수 있다. 도시되는 변형예에서, 빔 스플리터(4110)는 제 1 변조기(4010)로부터 유입되는 펄스 트레인을 두 부분으로 분리시켜서, 한 부분은 후속 변조기(4020)에 유입되고, 다른 한 부분은 레이저 증폭기(4030)에 유입된다. 후속 변조기(4020)는 제 1 변조기(4010)와 유사한 방식으로 사용될 수 있고, 그 출력은 빔 스플리터(4120)에 또한 공급될 수 있다.
일부 변형예에서, 빔 스플리터(4120, 4110)는 변조기(4010, 4020)와 연계하여 선택적으로 활성화되거나 구성될 수 있다. 이러한 스플리터는 OPA에서의 증폭을 위해 변조기(4010, 4020)에 의해 선택되는 펄스를 증폭기(4030, 4040)로 지향시킬 수 있고, 레이저 광원(4001)에 의해 제공되는 모드-동기화된 펄스 트레인 내 다른 펄스들로 하여금 발진기(4090)를 구동시키게 할 수 있다. 일부 변형예에서, 빔 스플리터(4110, 4120)는 선택적인 및/또는 선택적으로 활성화되는 반사기에 통합되거나 이러한 반사기로 대체될 수 있다. 이러한 반사기는 변조기(4010)에 의해 식별되는 바와 같은, 선택된 펄스를 발진기(4090)로, 또는 적절한 증폭기(4040, 4030)로 지향시킬 수 있다.
레이저 증폭기(4030)는 반도체 광학 증폭기, Nd:YAG 증폭기, 광섬유 증폭기, 또는 다른 타입의 이득 매체 기반의 증폭기일 수 있다. 증폭기는 선택적인 광 아이솔레이터(4080)를 통해 광학적 파라메트릭 증폭기(OPA)(4070)에 연결될 수 있다. 광 아이솔레이터(optical isolator)(4080)는 OPA(4070)로부터 다시 증폭기(4030) 내로 광학적 피드백이 나타나는 것을 방지한다.
펄스 트레인 내 각각의 펄스는 저-에너지 상태에 있는 것이 바람직하고, 일부 경우에 1mJ 미만이다. 이러한 레벨은 통상적으로 OPA를 펌핑하기에 충분하지 않지만, OPO를 펌핑하기에 충분할 수 있다 - 왜냐하면, OPO를 공진하는데 많은 펄스들이 사용되기 때문이다. OPA 싱글 또는 더블 패스의 펌핑은 여기 펄스로 수행되는 것이 바람직하고, 이러한 여기 펄스는 펄스를 펄스 트레인으로부터 레이저 증폭기(4030)를 통과시킴으로써 발생될 수 있다.
제 2 변조기(4020)를 빠져나가는 펄스는 스플리터(4120)에서 분리되거나 그렇지 않을 경우 레이저 증폭기(4040) 내로 공급되도록 또한 선택될 수 있으며, 레이저 증폭기(4040)는 그 후 증폭된 펄스를 다른 광 아이솔레이터(4050)를 통해 다른 OPA(4060)로 전달한다. 일부 변형예에서, 광 아이솔레이터(4080, 4050)는 패러데이 아이솔레이터 또는 다른 편광-기반 광 아이솔레이터일 수 있다. 변조기(4020, 4010)에 의해 레이저 증폭(4030, 4040)을 위해 선택되지 않은 펄스는 발진기(4090)에 공급될 수 있고, 발진기는 OPA(4070, 4060)에 대해 효율적인 위상 정합을 제공한다. 발진기(4090)가 OPO인 것이 바람직하다. 변형예는 연속파 OPO, 단일-공진 OPO, 동기식 펌핑 OPO, 및 섬유 피드백 OPO를 이용할 수 있다.
위 배열의 구체적인 변형예가 도 3b에 도시된다. 도면으로부터 확인할 수 있듯이, 동조화가능한, 동기식으로 펌핑된 OPO(4210)를 이용하여 5 내지 8 피코초 Nd:YAG 모드-동기화 펄스 레이저 광원(4240)에 기초하여 2개의 더블-패스 OPA(4220, 4230)에 대한 위상 정합을 제공할 수 있다. 포켈스 셀(4270, 4280)은 펄스 피커로 이용되어 모드-동기화 펄스 트레인으로부터 2개의 펄스를 선택할 수 있고 각각을 Nd:YAG 레이저 증폭기(4250, 4260)에 전송할 수 있으며, 증폭기는 각자의 펄스를 OPA(4220, 4230) 중 하나에 공급한다. 이러한 배열에서, 출력은 130mJ의, 1 피코초 출력 펄스다. 도 3b의 시스템이 반사기를 이용하여 광 경로를 생성하는 것으로 도시되지만, 다른 변형예는 프리즘 또는 광섬유를 이용하여 유사 광 경로 생성 및/또는 분리를 실현할 수 있다.
도 3a 및 도 3b로부터 알 수 있는 바와 같이, 시스템은 펄스 신장 또는 압축없이, 그리고, 전자 발진기없이, 고-에너지, 피코초 펄스 출력을 실현한다. 이러한 시스템은 대략 3 세제곱피트 또는 그 미만의 부피의, 또는, 작은 픽업 트럭의 베드 내에 끼워맞춰질 만큼 충분히 작은 튼튼한 케이싱 내부에 조립될 수 있다. 일부 변형예에서, 구성요소들 사이의 빈 공간 전부 또는 일부를 제거함으로써 매우 작은 부피가 실현될 수 있다. 이에 반해, 신장기 및 압축기를 이용하는 레이저 시스템은 10 세제곱피트보다 큰 부피를 추가할 것이다. 이들은 또한, 시스템을 환경 조건(먼지, 습도, 진동, 온도)에 매우 민감하게 할 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예들만이 본 개시문에 도시 및 설명되었다. 본 발명은 다양한 다른 조합 및 환경에서 사용될 수 있고, 여기서 표현되는 발명의 개념의 범위 내에서 변화 또는 수정될 수 있다. 이러한 변형예는 발명의 사상 및 범위로부터 벗어난다고 간주되어서는 안되며, 모든 이러한 수정사항은 당 업자에게 명백하듯이, 다음의 청구범위의 범위 내에 포함되는 것을 의도한다.
Claims (20)
- 광학적으로 동기화되는 고-에너지 자체-동기화 레이저 증폭 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
모드-동기화 레이저 광원과,
상기 모드-동기화 레이저 광원으로부터의 펄스 시퀀스에 의해 구동되는 광학 파라메트릭 발진기(OPO)와,
광학적 파라메트릭 증폭기(OPA)를 포함하되,
상기 펄스 시퀀스의 타이밍은 OPA 광학 공동의 크기에 기초하고,
상기 OPA는 상기 펄스 시퀀스의 적어도 일부분에 의해 구동되어, 상기 OPO 및 OPA를 자체-동기화시키는
레이저 증폭 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 OPA는 제 2 OPA와 직렬로 배치되는 그리고 광학적으로 연결되는 제 1 OPA를 포함하는
레이저 증폭 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 모드-동기화 레이저 광원은 피코초 레이저인
레이저 증폭 시스템. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 OPA는 더블-패스 OPA인
레이저 증폭 시스템. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 제 1 피드백 루프를 더 포함하고, 상기 제 1 피드백 루프는,
상기 모드-동기화 레이저 광원과 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 1 광 아이솔레이터와,
상기 OPO와 상기 OPA 사이의 광학적 경로에 배치되는 적어도 하나의 미러와,
상기 미러와 상기 제 1 광 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 2 광 아이솔레이터와,
상기 제 1 광 아이솔레이터와 상기 제 2 광 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 1 레이저 증폭기를 포함하는
레이저 증폭 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 시스템은 제 2 피드백 루프를 더 포함하며, 상기 제 2 피드백 루프는,
제 1 OPA와 제 2 OPA 사이의 광학적 경로에 배치되는 적어도 하나의 제 2 미러와,
상기 제 2 미러와 상기 제 1 광 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 3 광 아이솔레이터와,
상기 제 1 광 아이솔레이터와 상기 제 3 광 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 2 레이저 증폭기를 포함하는
레이저 증폭 시스템. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은,
상기 모드-동기화 레이저 광원과 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 1 펄스 피커와,
상기 제 1 펄스 피커와 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 1 빔 스플리터와,
상기 제 1 빔 스플리터와 광-통신하는 제 1 레이저 증폭기와,
상기 제 1 레이저 증폭기와 상기 OPA 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 1 광 아이솔레이터를 더 포함하는
레이저 증폭 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 시스템은,
상기 제 1 빔 스플리터와 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 2 펄스 피커와,
상기 제 2 펄스 피커와 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 2 빔 스플리터와,
상기 제 2 빔 스플리터와 광-통신하는 제 2 레이저 증폭기와,
상기 제 2 레이저 증폭기와 제 2 OPA 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 2 광 아이솔레이터를 더 포함하는
레이저 증폭 시스템. - 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 광 아이솔레이터가 패러데이 아이솔레이터를 포함하는
레이저 증폭 시스템. - 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 펄스 피커는 포켈스(Pockels) 셀을 포함하는
레이저 증폭 시스템. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모드-동기화 레이저 광원은 Nd:YAG 피코초 레이저인
레이저 증폭 시스템. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 OPO는 동조화가능한, 동기식-펌핑 OPO인
레이저 증폭 시스템. - 제 5 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 레이저 증폭기는 Nd:YAG 증폭기인
레이저 증폭 시스템. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 광학적 구성요소를 에워싸는 내구성 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 광학적 구성요소를 오정렬, 진동, 및 외부 오염물로부터 보호하도록 구성되며, 또한 차량에 장착하도록 구성되는
레이저 증폭 시스템. - 고-에너지, 중간파(mid-wave), 초단(ultra-short) 레이저 펄스를 발생시키는 방법에 있어서, 상기 방법은,
모드-동기화 레이저 광원으로부터 펄스 시퀀스를 제공하는 단계와,
상기 펄스 시퀀스의 제 1 부분으로 광학적 파라메트릭 발진기(OPO)를 구동하는 단계와,
상기 펄스 시퀀스의 제 2 부분으로 광학적 파라메트릭 증폭기(OPA)를 구동하여, 상기 OPO 및 상기 OPA가 자체 동기화될 수 있는 단계와,
구동된 OPA로 상기 펄스 시퀀스로부터 적어도 하나의 펄스를 초단 레이저 출력 펄스로 증폭시키는 단계를 포함하되,
상기 펄스 시퀀스는 상기 OPA의 광학적 공동 크기에 기초하는
고-에너지 중간파 초단 레이저 펄스 발생 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 OPO를 구동하는 단계는,
상기 펌프 레이저 광원과 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치되는 제 1 아이솔레이터로 펄스 시퀀스를 분리시키는 제 1 분리 단계와,
상기 OPO와 상기 OPA 사이의 광학적 경로에 상기 OPO의 출력의 적어도 일부분을 캡처하는 제 1 캡처 단계와,
상기 제 1 캡처 단계의 출력을 분리하는 제 2 분리 단계와,
상기 제 2 분리 단계의 출력을 증폭하는 제 1 증폭 단계와,
상기 레이저 신호 광원과 상기 제 1 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 상기 제 1 증폭 단계의 출력을 입력하는 단계를 포함하는
고-에너지 중간파 초단 레이저 펄스 발생 방법. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 OPA는 적어도 2개의 직렬-연결 더블-패스 OPA를 포함하고, 상기 적어도 하나의 OPA를 구동하는 단계는,
상기 제 1 OPA와 제 2 OPA 사이의 광학적 경로에 상기 제 1 OPA의 출력의 적어도 일부분을 캡처하는 제 2 캡처 단계와,
제 2 캡처 단계의 출력을 분리하는 제 3 분리 단계와,
상기 제 3 분리 단계의 출력을 증폭하는 제 2 증폭 단계와,
상기 레이저 광원과 상기 제 1 패러데이 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 상기 제 2 증폭 단계의 출력을 입력하는 단계를 포함하는
고-에너지 중간파 초단 레이저 펄스 발생 방법. - 광학적으로 동기화되는 고-에너지 자체-동기화 레이저 증폭 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
모드-동기화 레이저 광원과,
상기 모드-동기화 레이저 광원과 광-통신하는 제 1 포켈스 셀(first Pockels cell)과,
상기 제 1 포켈스 셀과 광-통신하는 제 1 빔 스플리터 - 상기 제 1 포켈스 셀은 상기 빔 스플리터와 상기 모드-동기화 레이저 광원 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와,
상기 제 1 빔 스플리터와 광-통신하는 제 2 포켈스 셀 - 상기 제 1 빔 스플리터는 상기 제 1 및 제 2 포켈스 셀 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 과,
상기 제 2 포켈스 셀과 광-통신하는 제 2 빔 스플리터 - 상기 제 2 포켈스 셀은 상기 제 1 및 제 2 빔 스플리터 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와,
상기 제 2 빔 스플리터와 광-통신하는 동조가능한 광학적 파라메트릭 발진기(OPO) - 상기 제 2 빔 스플리터는 상기 제 2 포켈스 셀과 상기 OPO 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와,
상기 제 1 빔 스플리터와 광-통신하는 제 1 레이저 증폭기 - 상기 제 1 빔 스플리터가 상기 제 1 레이저 증폭기와 상기 제 1 포켈스 셀 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와,
상기 제 1 레이저 증폭기와 광-통신하는 제 1 패러데이 아이솔레이터 - 상기 제 1 레이저 증폭기는 상기 제 1 빔 스플리터와 상기 제 1 패러데이 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와,
상기 제 2 빔 스플리터와 광-통신하는 제 2 레이저 증폭기 - 상기 제 2 빔 스플리터는 상기 제 2 레이저 증폭기와 상기 제 2 포켈스 셀 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와,
상기 제 2 레이저 증폭기와 광-통신하는 제 2 패러데이 아이솔레이터 - 상기 제 2 레이저 증폭기는 상기 제 2 빔 스플리터와 상기 제 2 패러데이 아이솔레이터 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와,
상기 OPO 및 상기 제 1 패러데이 아이솔레이터와 광-통신하는 제 1 광학적 파라메트릭 증폭기(OPA) - 상기 OPO는 상기 제 2 빔 스플리터와 상기 제 1 OPA 사이의 광학적 경로에 배치되고, 상기 제 1 패러데이 아이솔레이터는 상기 제 1 OPA와 상기 제 1 레이저 증폭기 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 와,
상기 제 1 OPA 및 상기 제 2 패러데이 아이솔레이터와 광-통신하는 제 2 OPA - 상기 제 1 OPA는 상기 OPO와 상기 제 2 OPA 사이의 광학적 경로에 배치되고, 상기 제 2 패러데이 아이솔레이터는 상기 제 2 OPA와 상기 제 2 레이저 증폭기 사이의 광학적 경로에 배치됨 - 를 포함하는
레이저 증폭 시스템. - 제 18 항에 있어서,
적어도 하나의 OPA가 멀티-패스 OPA인
레이저 증폭 시스템. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 모드-동기화된 레이저 광원은 5피코초부터 8피코초까지의 길이를 갖는 펄스를 발생시키고,
상기 OPO는 2.5 내지 4 마이크로미터에 걸쳐 동조화가능하고,
상기 제 1 및 제 2 레이저 증폭기는 Nd:YAG 증폭기이며,
상기 시스템은 광학적 구성요소를 에워싸는 광-차단 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 광학적 구성요소를 오정렬, 진동, 먼지, 및 외부 오염물로부터 보호하도록 구성되며, 또한 차량에 장착하도록 구성되는
레이저 증폭 시스템.
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