(57)【要約】【課題】自己Ｑ変調受動Ｑスイッチレーザを提供する。【解決手段】  本発明は、受動Ｑスイッチレーザに関する。本発明は、可飽和吸収体変調用に、光増幅器と、光フィードバックを介して光を導くための手段とからなる自己光フィードバックを利用する。したがって、高エネルギで高性能出力のパルスレーザが、先行技術と比較して経済的に得られる。【選択図】図２
2014086440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利得媒質と、可飽和吸収体と、出力カプラと、リアミラーと、を含むレーザキャビティと、
前記利得媒質にエネルギを注入するためのポンプ光源と、
光増幅器を利用することによって、前記レーザキャビティから取られたフィードバック光を増幅し、且つ、前記増幅されたフィードバック光を前記可飽和吸収体に向ける可飽和吸収体変調手段と、を備え、
前記利得媒質及び前記可飽和吸収体が、前記出力カプラと前記リアミラーとの間で前記キャビティ内に配置されることを特徴とする自己Ｑ変調受動Ｑスイッチレーザ。
【請求項２】
前記フィードバック光は、前記レーザキャビティからの漏れ光であり、
前記漏れ光は、レーザ発振プロセス及び／又は自然放射プロセスに起因することを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項３】
前記リアミラーの背後に配置された複数の反射ミラーは、前記リアミラーから漏れることにより前記フィードバック光になる光を受光し、且つ、前記漏れ光を前記光増幅器に反射することを特徴とする請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項４】
前記光増幅器の利得は、以下の式として表現され、
Ｇ（１−Ｒｒ）＞１
Ｇ及びＲｒは、前記光増幅器の前記利得及び前記リアミラーの反射率を示すことを特徴とする請求項３に記載のレーザシステム。
【請求項５】
前記フィードバック光は、前記レーザキャビティの出力光の一部及び／又は前記レーザキャビティ内の自然放射プロセスからの漏れ光であることを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項６】
前記出力カプラに隣接して前記レーザキャビティの前に配置されたビームスプリッタを用いて、前記出力カプラから出てくる光からの光の一部を分割し、前記フィードバック光にすることを特徴とする請求項５に記載のレーザシステム。
【請求項７】
前記光増幅器の利得が、以下の式として表現され、
Ｇ（１−Ｒｏｃ）Ｓ＞１
Ｇ、Ｒｏｃ及びＳは、前記光増幅器の前記利得、前記出力カプラの反射率及び前記ビームスプリッタに入射する光全体の強度に対する前記フィードバック光の強度の比率を示すことを特徴とする請求項６に記載のレーザシステム。
【請求項８】
前記利得媒質にエネルギを注入する前記ポンプ光源は、フラッシュランプであり、
前記フラッシュランプは、前記フラッシュランプと前記利得媒質との間に結合光学系を備えている、若しくは、備えていないことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項９】
前記利得媒質にエネルギを注入する前記ポンプ光源は、サイドポンピング半導体レーザであり、
サイドポンピング半導体レーザは、前記サイドポンピング半導体レーザと前記利得媒質との間に結合光学系を備えている、若しくは、備えていないことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１０】
前記利得媒質にエネルギを注入する前記ポンプ光源は、エンドポンピング半導体レーザであり、
エンドポンピング半導体レーザは、前記エンドポンピング半導体レーザと前記利得媒質との間に結合光学系を備えている、若しくは、備えていないことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１１】
前記利得媒質は、Ｎｄ：ＹＡＧ及びＮｄ，Ｃｅ：ＹＡＧを含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１２】
前記可飽和吸収体は、Ｃｒ４＋：ＹＡＧを含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１３】
利得媒質、可飽和吸収体、出力カプラおよびリアミラーをそれぞれ含み、且つ、同期される複数のレーザキャビティのアレイと、
前記同期されるレーザキャビティ内の前記利得媒質にエネルギを注入するためのポンプ光源と、
請求項１に記載のレーザシステムと、を備え、
前記利得媒質及び前記可飽和吸収体は、前記出力カプラと前記リアミラーとの間で前記キャビティ内に配置され、
前記同期されるレーザキャビティ全ては、互いに平行に配置され、
前記同期されるレーザキャビティ全ての前記可飽和吸収体は、同一線上に配置され、
前記レーザシステムは、前記レーザシステムの増幅されたフィードバック光の経路を有し、
前記経路は、前記同期されるレーザキャビティアレイの前記可飽和吸収体全てが配置される前記ラインに一致する前記レーザシステムの可飽和吸収体を通過した後の前記フィードバック光のために用いられることを特徴とするパルスレーザのアレイシステム。
【請求項１４】
前記同期されるレーザキャビティ全ては、同一であり、
前記同期されるレーザキャビティの可飽和吸収体は、請求項１に記載のレーザシステム内の可飽和吸収体より低い初期透過を有することを特徴とする請求項１３に記載のパルスレーザのアレイシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受動Ｑスイッチレーザ、特に、自身の可飽和吸収体内のポピュレーションが変調される受動Ｑスイッチレーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｑスイッチレーザは、スイッチング方法により主として２種類に分けることができる。第１の種類は、能動Ｑスイッチレーザである。能動Ｑスイッチレーザは、電気光学Ｑスイッチ又は音響光学Ｑスイッチなどの制御可能な光スイッチを用いる。第２の種類は、受動Ｑスイッチレーザである。受動Ｑスイッチレーザは、入射光の強度により透過が変化する光スイッチとして可飽和吸収体を利用する。
【０００３】
能動Ｑスイッチレーザと比較すると、受動Ｑスイッチレーザは、パルスレーザを実現するための、より経済的でそれほど複雑ではない方法である。能動Ｑスイッチ、電気光学Ｑスイッチ又は音響光学Ｑスイッチは、外部ドライバを必要とする。この結果、体積、コスト及び複雑さがレーザシステムに追加される。一方、可飽和吸収体は、そのスイッチング状態を入射光の強度に従って自動的に変化させるので、追加ドライバを必要としない。
【０００４】
しかしながら、可飽和吸収体の非理想的なスイッチング特性によって、受動Ｑスイッチレーザの性能が制限される。この非理想的なスイッチング特性は、可飽和吸収体の透過における初期値から最大値までの段階的遷移に起因する。そのプロセスは、「ブリーチング」として周知である。
【０００５】
ブリーチングプロセスによる非理想的な特性を排除するために、可飽和吸収体内のポピュレーションの変調が用いられる。先行技術において、可飽和吸収体の変調は、以下のように異なる目的及び方法で実行される。
【０００６】
Ｓｈｅｎｇ−Ｌｕｎｇ  Ｈｕａｎｇらは、受動Ｑスイッチレーザの繰り返し率を安定させるために、可飽和吸収体変調用の外部光源として半導体レーザを利用する（特許文献１）。したがって、タイミングジッタが低減される。
【０００７】
Ｋａｌｉｎ  Ｓｐａｒｉｏｓｕらは、可飽和吸収体変調用の外部光源として、レーザキャビティ内における光の往復遅延時間より短い期間を有するパルスを供給する半導体レーザを利用する（特許文献２）。この結果、短いパルス幅を備えた高エネルギレーザ光が実現される。
【０００８】
Ｋｒｏｕｐａ  Ｇｅｒｈａｒｄは、可飽和吸収体変調用の外部光源を調整するために、フィードバック制御を適用する（特許文献３）。
【０００９】
受動Ｑスイッチレーザは、先行技術によって改善されたが、自身の制御システムを備えた追加の外部光源は、コスト、複雑さ及び体積をレーザシステム全体に追加する。
【００１０】
したがって、受動Ｑスイッチレーザ用の自己Ｑ変調方法が、本発明者によって開発された。本発明の主な目的は、可飽和吸収体変調を用いて出力レーザエネルギを改善する一方で、より少ないコスト、複雑さ及び小さな体積を有することである。同様に、短いパルス幅及びレーザキャビティ内におけるレーザ横モードの単一性などの他のレーザ特性もまた改善される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６，３３５，９４２号明細書
【特許文献２】米国特許第７，３２４，５６８号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２００７０４５０１３４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、全般的に、受動Ｑスイッチレーザに関する。
【００１３】
先行技術によれば、受動Ｑスイッチレーザにおける可飽和吸収体内のポピュレーションを変調するために適用される外部光源及びその制御システムは、レーザシステムに多くの欠点を残す。レーザシステムのコスト及び体積が増加され、外部光源の制御システムが複雑さを加える。開ループ制御の場合に関して、制御信号を印加するタイミングは、予め決定されなければならない。制御信号を印加するタイミングは、レーザシステムの一貫性及び安定性の低下に帰着する環境条件ゆえに、変更することができない。外部光源を伴うフィードバック制御に関して、フィードバック経路における遅延は、システムの安定性が保証され得るように規制されなければならない。さらに、外部光源の波長は、可飽和吸収体の吸収帯と一致すべきである。
【００１４】
本発明は、先行技術における欠点を克服するために、受動Ｑスイッチレーザ用の自己Ｑ変調方法を提供する。そのアプローチは、レーザキャビティからの光をフィードバックし、その光を、光増幅器を介して増幅し、最後に変調用に、増幅された光をレーザキャビティ内の可飽和吸収体に向ける。フィードバックにおいて使用される光は、レーザキャビティ内の利得媒質における自然放射からの漏れ光、レーザキャビティ内で発振するレーザからの漏れ光、又は、出力レーザ光の一部を含んでもよい。したがって、外部光源及び複雑な制御システムは排除される。
【発明の効果】
【００１５】
先行技術と比較すると、自己Ｑ変調方法は、次の利点を引き出す。１）可飽和吸収体変調による高エネルギ及び短いパルス幅を有するパルスレーザ。２）先行技術に比較して、レーザシステムへのより少ない追加コスト及び体積。３）制御システム設計による複雑さが排除される。４）外部光源の波長と可飽和吸収体の吸収帯との間の一致問題の排除。
【００１６】
図面は、本発明の例示的な実施形態を示す。図面は、本発明の利点及び目的のよりよい理解のために本発明を例示する役目をする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】先行技術に従って、外部光源を利用することによる可飽和吸収体の変調を示す。
【図２】本発明に従って、レーザキャビティからの漏れ光のフィードバックを、光増幅器を介して利用することによる可飽和吸収体の変調を示す。
【図３】本発明に従って、出力レーザ光の一部及び／又はレーザキャビティからの漏れ光のフィードバックを、光増幅器を介して利用することによる可飽和吸収体の変調を示す。
【図４】本発明に従って、出力レーザ光の一部及び／又はレーザキャビティからの漏れ光のフィードバックを、光増幅器を介して利用することによる可飽和吸収体の変調を示す。
【図５】アレイ全体における全ての可飽和吸収体を変調するために同じ光ビームを利用することによって同期されるパルスレーザのアレイシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
先行技術及び本発明の好ましい実施形態の詳細を以下の如く説明する。
【００１９】
図１は、先行技術に従って、可飽和吸収体変調を備えた受動Ｑスイッチレーザ１１’を示す。受動Ｑスイッチレーザ１１’は、レーザキャビティと、外部光源１０１’と、外部光源１０１’用の制御ユニット１０２’と、からなる。レーザキャビティは、利得媒質２１’と、出力カプラ３１’と、利得媒質２１’と出力カプラ３１’との間に配置された可飽和吸収体４１’と、可飽和吸収体４１’に対して反対側の利得媒質２１’の別の端部に隣接して配置されたリアミラー５１’と、利得媒質２１’を励起するためのポンプ光源１００’とからなる。ポンプ光源１００’は、ランプポンプ、半導体レーザサイドポンプ又は半導体レーザエンドポンプとすることができる。ポンプ光源１００’は、自身の放射９３’を介して、利得媒質２１’にエネルギを伝達する。尚、放射９３’は、利得媒質２１’に到達する前に結合光学系を通過してもよいし、しなくてもよい。外部光源１０１’及びその制御ユニット１０２’は、レーザキャビティの外側に配置される。外部光源１０１’は、その注入光９４’が送出され得る位置に配置される。注入光９４’は、レーザキャビティ内の可飽和吸収体４１’に直接又はある結合手段を介して送出される。外部光源１０１’の注入光９４’は、制御ユニット１０２’によって制御される。制御ユニット１０２’は、開ループ制御又はフィードバック制御とすることができる。フィードバック制御の場合に、ある光センサが必要である。センサの配置は、制御ユニット１０２’のフィードバック機構に従う。レーザキャビティの出力光９２’は、出力カプラ３１’を介して、レーザキャビティ９１’内の光と結合される。
【００２０】
可飽和吸収体４１’の変調は、適切なタイミングで、外部光源１０１’の光９４’を可飽和吸収体４１’に注入することによって実行される。結果として、受動Ｑスイッチレーザの繰り返し率は安定し（特許文献１）、短い出力パルス幅が得られる（特許文献２）。先行技術（特許文献１）及び（特許文献２）では主な目的としては言及されていないが、可飽和吸収体変調は、出力レーザエネルギをも改善する。なぜなら、レーザキャビティ内の光子の代わりに、外部光源１０１’が、可飽和吸収体４１’をブリーチングするために光子を適用するからである。したがって、レーザキャビティ内の光子は、可飽和吸収体４１’をブリーチングする際に、より小さな負荷を有する、若しくは、全く負荷を有さない。したがって、より高い出力レーザエネルギが可能になる。
【００２１】
先行技術による多くの利点にもかかわらず、外部光源１０１’は、システムに多くの欠点を残す。外部光源１０１’及びその制御ユニット１０２’をレーザシステムに追加することにより、コスト及び体積が増加するのと同様に、開ループ制御又はフィードバック制御を行う制御ユニット１０２’を、レーザシステムの一貫性及び安定性を保証するように、且つ、最適化された動作条件を満たすように設計しなければならないという複雑さも増加する。その上、外部光源の出力は、可飽和吸収体４１’の吸収帯に一致しなければならない。
【００２２】
図２は、本発明による自己Ｑ変調受動Ｑスイッチレーザ１１を示す。受動Ｑスイッチレーザ１１は、レーザキャビティ及び光フィードバックからなる。レーザキャビティは、利得媒質２１、例えばＮｄ：ＹＡＧ結晶又はＮｄ，Ｃｅ：ＹＡＧ結晶と、出力カプラ３１と、利得媒質２１と出力カプラ３１との間に配置された可飽和吸収体４１、例えばＣｒ４＋：ＹＡＧ結晶と、可飽和吸収体４１に対して反対側の利得媒質２１の別の端部に隣接して配置されたリアミラー５１と、利得媒質２１を励起するためのポンプ光源１００と、からなる。ポンプ光源１００は、ランプポンプ又は半導体レーザサイドポンプとすることができる。ポンプ光源１００は、自身の放射９３を介して、利得媒質２１にエネルギを伝達する。放射９３は、利得媒質２１に到達する前に結合光学系を通過してもよいし、しなくてもよい。光フィードバックは、レーザキャビティの外側に配置される。光フィードバックは、フィードバックミラー６１、例えば、直角プリズムを備える。フィードバックミラー６１は、リアミラー５１の背後に配置され、リアミラー５１から出てくる漏れ光９５を受光する。光フィードバックは、フィードバックミラー６１から外に反射された漏れ光９５を受光するように配置された光増幅器７１と、光増幅器７１を通過した後の光を可飽和吸収体４１へ反射光するために使用される反射ミラー８１と、を備える。光増幅器７１は、別個の光増幅ユニット、自身のポンプ光源を備えた単純な利得媒質、又は、レーザキャビティ内の利得媒質２１とポンプエネルギを共有する利得媒質とすることができる。
【００２３】
レーザキャビティ９１内の光は、出力カプラ３１を通過して出力光９２になる一方で、レーザキャビティ９１内の光は、反対側でリアミラー５１を通して漏れ、漏れ光９５になる。漏れ光９５は、光フィードバックによって用いられる。漏れ光９５は、フィードバックミラー６１から光増幅器７１へ反射される。その後、漏れ光９５は、光増幅器７１によって増幅される。次に、増幅された漏れ光９４は、反射ミラー８１を介して可飽和吸収体４１へ向けられる。尚、増幅された漏れ光９４の方向に依存するけれども、反射ミラー８１は、場合によっては、除外されてもよい。また、増幅された漏れ光９４は、可飽和吸収体４１に到達する前に、結合光学系によって結合されてもよいし、結合されなくてもよい。このように、自己Ｑ変調方法は実行される。
【００２４】
レーザキャビティ内にレーザ発振がある場合に、可飽和吸収体４１のポピュレーションにおける変化を示すレート方程式は、以下の式として表現することができる。
【００２５】
【数１】
2014086440.tif 000003
【００２６】
尚、σｓ、ｃ、ｎｓ及びφは、可飽和吸収体４１の吸収断面積、光速、可飽和吸収体４１内の基底状態におけるポピュレーション並びに可飽和吸収体４１内の光子強度を示す。尚、一般的に、受動Ｑスイッチレーザキャビティ内のレージングプロセスは、可飽和吸収体の寿命と比較して短いので、可飽和吸収体４１内の自然放射は、無視されてもよい。また、レーザキャビティ９１内の光が、可飽和吸収体４１のレージング波長と異なる波長であるので、可飽和吸収体４１内の誘発放射プロセスは、除外されてもよい。本発明によれば、可飽和吸収体４１内の光子強度φは、レーザキャビティ９１内における光の光子強度並びに増幅された漏れ光９４からの光の光子強度からなる。したがって、上述の式は、以下の如く書き換えられてもよい。
【００２７】
【数２】
2014086440.tif 000004
【００２８】
尚、φｉｎ−ｃａｖｉｔｙ及びφｆｂは、レーザキャビティ９１内の光の光子強度並びに増幅された漏れ光９４からの光の光子強度をそれぞれ示す。
【００２９】
可飽和吸収体４１をブリーチングする際においてレーザキャビティ９１内の光の光子からのエネルギ損失を低減するために、ブリーチングは、増幅された漏れ光９４からの光の光子によってほとんど行われるべきである（ブリーチングは、可飽和吸収体の透過の初期値から最大値への遷移である）。したがって、増幅された漏れ光９４からの光の光子強度は、レーザキャビティ９１内の光の光子強度より高くするべきである。
【００３０】
【数３】
2014086440.tif 000005
【００３１】
増幅された漏れ光９４が、フィードバックプロセスによってレーザキャビティ９１内の光と関係していることが分かるので、増幅された漏れ光９４からの光の光子強度は、以下の如く、レーザキャビティ９１内の光の光子強度の形で書き直すことができる。
【００３２】
【数４】
2014086440.tif 000006
【００３３】
尚、Ｇ及びＲｒは、光増幅器７１の利得及びリアミラー５１の反射率を示す。この結果、光増幅器７１の利得は、以下の方法で設定される。
【００３４】
【数５】
2014086440.tif 000007
【００３５】
レーザキャビティ内で発振するレーザからの漏れ光だけが、上記のフィードバックの源と主として説明されるが、レーザキャビティ内の利得媒質２１による自然放射からの漏れ光もまた、可飽和吸収体変調においてその役割を果たす。レーザ発振が発生する前に、レーザキャビティ内では自然放射が存在し、このプロセスによる光がまた、リアミラー５１を介して光増幅器７１に漏れ、且つ、可飽和吸収体４１に入る。これは、利得媒質２１における励起による自然放射の増加からの漏れ光によるフィードバックの強度として、可飽和吸収体４１内の基底状態におけるポピュレーションを低減する。この漏れ光によって、可飽和吸収体４１の透過は、パルスレーザが作動される前に、その初期透過値から増加する。したがって、このことは、可飽和吸収体４１をブリーチングする際にレーザキャビティ９１内の光の光子損失を低減し、高出力エネルギを増加させる。
【００３６】
したがって、本発明によるこの例示的な実施形態の利点が、次の表現で表明されている。
【００３７】
１）可飽和吸収体４１のブリーチングが、増幅された漏れ光９４によってほとんど実行されるので、高エネルギレーザパルスが取得される。増幅された漏れ光９４は、レーザキャビティ内の自然放射及びレーザ発振両方からの増幅された漏れ光を含む。レーザキャビティ９１内のより多くの光は、レーザ出力９２となる。
【００３８】
２）先行技術のように外部光源及びその制御ユニットを使用する代わりに、光フィードバックにおいて光を導くためのミラーセットを備えた光増幅器７１を使用することによって、レーザシステムのコスト、体積及び複雑さが低減される。
【００３９】
３）増幅された漏れ光９４の支援によって、可飽和吸収体４１のブリーチングは、より速くなり、短いレーザパルス幅が向上される。
【００４０】
４）増幅された漏れ光９４の支援によって、可飽和吸収体４１のブリーチングは、パルスレーザビームエリアに亘って一層よく完了される。したがって、出力レーザ横モードの単一性が改善される。
【００４１】
５）先行技術における外部光源の波長と可飽和吸収体の吸収帯との間の一致問題が排除される。
【００４２】
図３は、本発明に従って自己Ｑ変調受動Ｑスイッチレーザ１１を示す。受動Ｑスイッチレーザ１１は、レーザキャビティ及び光フィードバックからなる。レーザキャビティは、利得媒質２１、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶またはＮｄ，Ｃｅ：ＹＡＧ結晶と、利得媒質２１に隣接して配置された出力カプラ３１と、出力カプラ３１に対して反対側の利得媒質２１の別の側に配置されたリアミラー５１と、利得媒質２１とリアミラー５１との間に配置された可飽和吸収体４１、例えば、Ｃｒ４＋：ＹＡＧ結晶と、利得媒質２１を励起するためのポンプ光源１００と、からなる。ポンプ光源１００は、ランプポンプ、半導体レーザサイドポンプ又は半導体レーザエンドポンプとすることができる。ポンプ光源１００は、自身の放射９３を介して、利得媒質２１にエネルギを伝達する。放射９３は、利得媒質２１に到達する前に結合光学系を通過してもよいし、しなくてもよい。光フィードバックは、レーザキャビティの外側に配置される。光フィードバックは、出力カプラ３１に隣接してレーザキャビティの前に配置されたビームスプリッタ６２と、出力カプラ３１を介してレーザキャビティから出てくる光からビームスプリッタ６２によって分割される分割光９７を受光するように配置されたフィードバックミラー６１と、フィードバック６１から反射された分割光９７を受光するように配置された光増幅器７１と、光増幅器７１から出てくる増幅された光を可飽和吸収体４１へ反射するために使用される反射ミラー８１と、からなる。光増幅器７１は、別個の光増幅ユニット、自身のポンプ光源を備えた単純な利得媒質、又は、レーザキャビティ内の利得媒質２１とポンプエネルギを共有する利得媒質とすることができる。
【００４３】
レーザキャビティ９１内の光は、出力カプラ３１を通過してビームスプリッタ６２に至る。ビームスプリッタ６２は、入射光を、入射光の大部分である出力光９２と、フィードバックにおいて使用される分割光９７と、に分割する。分割光９７は、フィードバックミラー６１で反射し、光増幅器７１に入る。分割光９７は、増幅される。その後、増幅された分割光９６は、反射ミラー８１を介して、可飽和吸収体４１に向けられる。増幅された分割光９６の方向に依存するけれども、場合によっては、反射ミラー８１は排除されてもよい。また、増幅された分割光９６は、可飽和吸収体４１に到達する前に、結合光学系によって結合されてもよいし、結合されなくてもよい。このように自己Ｑ変調方法は実行される。
【００４４】
分割光９７を漏れ光９５と比較し、且つ、増幅された分割光９６を増幅された漏れ光９４と比較することによって、光増幅器７１の利得計算は、ビームスプリッタ６２を計算に含みながら、図２の例示的な場合から採用することができる。したがって、利得計算は、以下の式として表現することができる。
【００４５】
【数６】
2014086440.tif 000008
【００４６】
尚、Ｇ、Ｒｏｃ及びＳは、光増幅器７１の利得、出力カプラ３１の反射率並びにビームスプリッタ６２に入射する光の総強度に対する分割光９７の強度の比率を示す。
【００４７】
また、レーザキャビティ９１内の光は、レーザ発振及び自然放射からの光からなる。発振が発生する前に、自然放射からの漏れ光は、出力カプラ３１を通過する。その後、自然放射からの漏れ光は、ビームスプリッタ６２によって分割される。続いて、分割光９７は、光増幅器７１を通過し、可飽和吸収体４１に行く。このことは、利得媒質２１における励起による自然放射の増加からの漏れ光によるフィードバックの強度として、可飽和吸収体４１内の基底状態におけるポピュレーションを低減する。この漏れ光によって、可飽和吸収体４１の透過は、パルスレーザが作動される前に、その初期透過値から増加する。したがって、このことは、可飽和吸収体４１をブリーチングする際にレーザキャビティ９１内の光の光子損失を低減し、高出力エネルギを増加させる。
【００４８】
したがって、本発明によるこの例示的な実施形態の利点は、次の表現で説明される。
【００４９】
１）可飽和吸収体４１のブリーチングは、増幅された分割光９６によってほとんど実行されるので、高エネルギレーザパルスが取得される。増幅された分割光９６は、レーザキャビティ内の自然放射及びレーザ発振からの増幅された分割光の両方を含む。レーザキャビティ９１内のより多くの光は、レーザ出力９２となる。
【００５０】
２）先行技術のように外部光源及びその制御ユニットを使用する代わりに、光フィードバックにおける光を導くためのミラーセットを備えた光増幅器７１を使用することによって、レーザシステムのコスト、体積及び複雑さが低減される。
【００５１】
３）増幅された分割光９６の支援によって、可飽和吸収体４１のブリーチングは、より速くなり、短いレーザパルス幅が向上される。
【００５２】
４）増幅された分割光９６の支援によって、可飽和吸収体４１のブリーチングは、パルスレーザビームエリアに亘って一層よく完了される。したがって、出力レーザ横モードの単一性が改善される。
【００５３】
５）出力カプラ３１を通る自然放射からの光の漏れは、図２における例示的な実施形態のリアミラーを通る漏れより強い強度を有する。
【００５４】
６）半導体レーザエンドポンプが使用される場合、又は、制限されたスペースの場合など、ある状況に対してフレキシビリティを有する光フィードバックの実装が可能になる。レーザキャビティ又はリアミラー５１の背後に配置される追加コンポーネントは、必要とされない。
【００５５】
７）先行技術における外部光源の波長と可飽和吸収体の吸収帯との間の一致問題が排除される。
【００５６】
図４は、図３における、本発明による自己Ｑ変調受動Ｑスイッチレーザ１１の代替構造を示す。利得媒質２１とリアミラー５１との間に可飽和吸収体４１を配置する図３における構造とは異なり、この構造において、レーザキャビティ内の可飽和吸収体４１は、利得媒質２１と出力カプラ３１との間に配置される。
【００５７】
この構造において、可飽和吸収体４１は、利得媒質２１と出力カプラ３１との間に配置されるので、出力における自然放射からのノイズは低下する。しかしながら、レーザシステムの長さは、図３における例示的な実施形態と比較して増加することもある。
【００５８】
図５は、アレイ全体における全ての可飽和吸収体を変調するために同じ光ビームを利用することによって同期されるパルスレーザのアレイシステムを示す。アレイレーザシステムは、自己Ｑ変調受動Ｑスイッチレーザ１１及び同期される受動Ｑスイッチレーザ１２のセットからなる。同期されるレーザキャビティ１２は、利得媒質２２と、出力カプラ３２と、利得媒質２２と出力カプラ３２との間に配置された可飽和吸収体４２と、可飽和吸収体４２に対して反対側の利得媒質２２の別の端部に隣接して配置されたリアミラー５２と、ポンプ光源１０３とからなる。ポンプ光源１０３は、ランプポンプ、半導体レーザサイドポンプ又は半導体レーザエンドポンプであってもよい。同期されるレーザキャビティ１２内の可飽和吸収体４２の初期透過は、可飽和吸収体変調用に自己Ｑ変調受動Ｑスイッチレーザ１１内の光増幅器７１によって発生された光ビームの到着前に、その出力パルスの発生を防ぐように設計されることが要求される。アレイにおける全ての同期される受動Ｑスイッチレーザ１２は、可飽和吸収体変調用に自己Ｑ変調受動Ｑスイッチレーザ１１内で光増幅器７１によって発生された光ビームが、アレイ全体における全ての可飽和吸収体を通過するような方法で配置される。自己Ｑ変調受動Ｑスイッチレーザ１１内の光増幅器７１は、アレイ全体における全ての可飽和吸収体をブリーチングするための十分な電力を送出することを要求される。その結果、アレイの全ての出力パルスは、同期される。
【００５９】
パルスレーザのアレイシステムの実装は、同期されるパルスレーザ光源を必要とする多くの用途に適用可能である。更に、アレイからの同期されるレーザパルスは、同様に、高エネルギ出力を発生するために一緒に組み合わせることができる。
【００６０】
例示的な実施形態に基づいて本発明が説明されるが、本発明は、かかる実施形態に明らかに限定されない。本発明へのアクセスした当業者は、本発明の範囲内で追加の修正が施された実施形態を理解することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１１  受動Ｑスイッチレーザ
１２  同期される受動Ｑスイッチレーザ
２１  利得媒質
２２  利得媒質
３１  出力カプラ
３２  出力カプラ
４１  可飽和吸収体
４２  可飽和吸収体
５１  リアミラー
５２  リアミラー
６１  フィードバックミラー
６２  ビームスプリッタ
７１  光増幅器
８１  反射ミラー
９１  レーザキャビティ内の光
９２  出力光
９３  ポンプ光源の放射
９４  増幅された漏れ光
９５  漏れ光
９６  増幅された分割光
９７  分割光
９８  出力光の方向
１００  ポンプ光源
１０３  ポンプ光源
１１’  受動Ｑスイッチレーザ
２１’  利得媒質
３１’  出力カプラ
４１’  可飽和吸収体
５１’  リアミラー
９１’  レーザキャビティ内の光
９２’  出力光
９３’  ポンプ光源の放射
９４’  外部光源の注入光
９８’  出力光の方向
１００’  ポンプ光源
１０１’  外部光源
１０２’  制御ユニット
【図１】
2014086440.tif 000009
【図２】
2014086440.tif 000010
【図３】
2014086440.tif 000011
【図４】
2014086440.tif 000012
【図５】
2014086440.tif 000013
【外国語明細書】
2014086440.tif 000014
2014086440.tif 000015
2014086440.tif 000016
2014086440.tif 000017
2014086440.tif 000018
2014086440.tif 000019
2014086440.tif 000020
2014086440.tif 000021
2014086440.tif 000022
2014086440.tif 000023
2014086440.tif 000024
2014086440.tif 000025
2014086440.tif 000026
2014086440.tif 000027
2014086440.tif 000028
2014086440.tif 000029
2014086440.tif 000030
2014086440.tif 000031
2014086440.tif 000032
2014086440.tif 000033
2014086440.tif 000034