(57)【要約】【課題】多軸干渉計に適した所望の周波数差及びパワー・レベルを備えたヘテロダイン・ビームを発生することが可能なビーム源を提供する。【解決手段】レーザ誘導放出に必要なパワー未満のパワーで動作するレーザ・ダイオード４８１内へ入力光ビームを送り込むことにより、増幅出力ビームが得られる。動的操向システム４５１は、入力ビームをレーザ・ダイオード４８１の前端面に集束させることができる。操向システム４５１は、オプションで、圧電アクチュエータ４５４上に装着された光学素子４５３を含む。操向システム内のアクチュエータ４５４用の制御信号は、基本位置を制御し、光学素子４５３の交互移動を引き起こす。レーザ・ダイオードの後端面から漏れる光パワーの測定は、前端面から出る増幅ビームのパワーを決定することができ、交互移動に関する測定パワーの導関数は、基本位置の、必要とされる調整を示す。【選択図】図４
2006128692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のビームを生成する第１のレーザと、
前記第１のビームの光路内にある第１のレーザ・ダイオードと、
を備え、前記第１のレーザ・ダイオードは、該第１のレーザ・ダイオードのレイジングしきい値未満のパワーで動作して、前記第１のビームよりも大きいパワーの第１の増幅ビームを生成する、システム。
【請求項２】
第２のビームを生成する第２のレーザと、
前記第１のビームの光と前記第２のビームの光との周波数差を測定する検出システムと、
必要に応じて、前記第２のレーザの動作パラメータを制御して、前記周波数差を所望の値に維持する制御回路と、
をさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２のビームの光路内にある第２のレーザ・ダイオードをさらに備え、該第２のレーザ・ダイオードが、該第２のレーザ・ダイオードのレイジングしきい値未満のパワーで動作して、前記第２のビームよりも大きいパワーの第２の増幅ビームを生成する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のレーザにゼーマン分裂レーザが含まれる、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のレーザにゼーマン分裂レーザが含まれる、請求項２、３、または、４に記載のシステム。
【請求項６】
必要に応じて、前記第１のビームを動的に操向して、前記第１の増幅ビームのパワーを最適化するビーム操向システムをさらに備えている、請求項１から５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記ビーム操向システムが、
第１のアクチュエータと、
第２のアクチュエータと、
第３のアクチュエータと、
操向されるビームの光路内において、前記第１、第２、及び、第３のアクチュエータに装着された光学素子と、
を備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
干渉計に用いるのに適したヘテロダイン・ビームを生成するための方法であって、
第１の周波数の第１のビームを発生するステップと、
第１のレーザ・ダイオードのレイジングしきい値未満のパワーで該第１のレーザ・ダイオードを動作させるステップと、
前記第１のビームを前記第１のレーザ・ダイオードに送り込むステップと、
前記第１のレーザ・ダイオードから生じる第１の増幅ビームをヘテロダイン・ビームの成分として利用するステップと、
を含む、方法。
【請求項９】
第２の周波数の第２のビームを発生するステップと、
第２のレーザ・ダイオードのレイジングしきい値未満のパワーで該第２のレーザ・ダイオードを動作させるステップと、
前記第２のビームを前記第２のレーザ・ダイオードに送り込むステップと、
前記第１の増幅ビームと、前記第２のレーザ・ダイオードから生じた第２の増幅ビームとを混合して、前記ヘテロダイン・ビームを形成するステップと、
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のビームを前記第１のレーザ・ダイオードに送り込むステップが、
前記第１の増幅ビームのパワー・レベルをモニタするステップと、
前記第１のビームを前記レーザ・ダイオードに送り込む動的操向システムを動作させて、前記第１の増幅ビームの前記パワー・レベルを最大にするステップと、
を含み、前記動的操向システムを動作させるステップが、
ＤＣ成分とＡＣ成分から構成される制御信号を前記動的操向システムに加えるステップと、
前記パワー・レベルの変動に応じて、前記ＤＣ成分を調整するステップと、
を含む、請求項８または９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、干渉計に関し、特に、そのビーム源に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ヘテロダイン干渉計では、一般に、異なる周波数ｆ１及びｆ２の２つの成分を含む入力光ビームが利用される。あるタイプのヘテロダイン干渉計では、測定される物体から反射する測定ビームに一方（例えば、周波数ｆ１）の成分を利用し、参照ビームにもう一方（例えば、周波数ｆ２）の成分を利用する。測定ビーム及び参照ビームの（反射後の）解析によって、周波数差ｆ１−ｆ２に、移動物体からの測定ビームの反射によって生じるドップラ・シフトΔｆを加えた値に等しい、ビート周波数を求めることが可能である。測定ビームの周波数ｆ１に対して小さい可能性のあるドップラ・シフトΔｆは、周波数差ｆ１−ｆ２のかなりの割合をなす可能性があり、従って、測定ビート周波数から正確に求めることが可能である。しかし、ドップラ・シフトΔｆを正確に表示するには、入力ヘテロダイン・ビームの周波数差ｆ１−ｆ２は、測定中に遭遇する最大ドップラ・シフトΔｆを超えることが望ましい。
ゼーマン分裂（Zeeman-split）レーザによって、ヘテロダイン干渉計のための入力光ビームを発生することが可能である。ゼーマン分裂レーザの場合、レーザ共振器に対して軸方向に印加される磁界によって、左円偏光フォトンと右円偏光フォトンの放出エネルギに差が生じる。結果として、ゼーマン分裂レーザの左円偏光に関する利得曲線がその右円偏光に関する利得曲線と異なることになる。レーザ共振器の長さが適切であれば、ゼーマン分裂レーザは従って、ある周波数の左円偏光と別の周波数の右円偏光を含むビームを放出する。あいにく、ゼーマン分裂レーザによって実際に生じさせることが可能な最大周波数差は、一般に約１０ＭＨｚ未満であり、これは、高速移動物体からの反射によって生じるドップラ・シフトよりも小さい可能性がある。
【０００３】
音響光学変調器（ＡＯＭ）をレーザ（ゼーマン分裂または別様の）とともに利用して、ビームの成分間における周波数差を生じさせるか、または、増大させることが可能である。しかし、必要とされるビーム操向（beam steering）光学素子および現行のＡＯＭ設計に固有の頑強性によって、精密干渉計のための高パワー・ヘテロダイン・ビームを発生するＡＯＭの有用性が制限される。
【０００４】
高パワー・ヘテロダイン入力光ビームは、利用可能空間が制限されるが多くの異なる軸に沿った同時測定が必要とされる干渉計システムにおいて、とりわけ重要である。集積回路処理装置において、例えば、単一ヘテロダイン・ビーム源によって、３０までの、あるいは、それを超える干渉計を同時に動作させるのに十分なパワーを備えたヘテロダイン・ビームを生じさせることが必要になる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、多軸干渉計に適した所望の周波数差及びパワー・レベルを備えたヘテロダイン・ビームを発生することが可能なビーム源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様の１つによれば、ヘテロダイン干渉計用のビーム源には、マスタ・レーザ、スレーブ・レーザ、及び、スレーブ・レーザを制御して、スレーブ・レーザの出力周波数とマスタ・レーザの出力周波数が所望の周波数差だけ異なるようにする周波数ロック・システムが含まれている。マスタ・レーザは、２つの安定性の高い出力周波数を有するゼーマン分裂レーザとすることが可能である。ゼーマン分裂レーザの出力ビームの第１の周波数成分は、ヘテロダイン・ビームの一部を形成する。周波数ロック・システムは、マスタ・レーザの出力ビームのもう１つの周波数成分と、スレーブ・レーザからの出力ビームの一部を利用して、基準周波数と比較されるビート信号を生じる。次に、周波数ロック・システムは、スレーブ・レーザの動作パラメータを動的に設定して、ビート信号が基準周波数に対して所望の関係をなすようにすることが可能である。
【０００７】
本発明のもう１つの態様によれば、ヘテロダイン・ビームのような光ビームまたはマスタ・レーザまたはスレーブ・レーザからの個別出力ビームは、レイジングに必要な電流レベル未満の電流レベルで動作するレーザ・ダイオードに光ビームを送り込むことによって、増幅させることが可能である。構成の１つでは、レーザ・ダイオードの前端面（front facet）を通って、入力ビームが入射し、出力ビームが出射する。レーザ・ダイオード内では、入力ビームによって誘導放出が生じ、出力ビームのパワーが増幅または増大することになる。レーザ・ダイオードの前端面の反射防止コーティングによって、低電流におけるレイジングを阻止することができる。
【０００８】
本発明のさらにもう１つの実施態様によれば、能動ビーム操向システムは、例えばビームを増幅するレーザ・ダイオードに一次レーザからのビームを送り込むため、光ビームを正確に集束させる。操向システムには、オプションにより、圧電アクチュエータ上に装着されたリフレクタまたは他の光学素子が含まれている。３つのアクチュエータは、光学素子に必要な角度調整を行うことが可能であり、アクチュエータだけを利用して光学素子を制御することにより、例えば固定ピボットを備えるシステムと比較した場合、位置決めエラーに対する熱変動の影響が軽減されることになる。ビーム増幅器とともに利用される場合、ビーム操向システムにおけるアクチュエータのための制御信号は、操向素子の基本位置を制御して、光学素子の交互移動を生じさせることが可能である。ビーム増幅器から出力されたパワーが測定され、アクチュエータの調整に関する測定パワー・レベルの導関数が、基本位置に必要な調整を表わしている。すなわち、操向素子の基本位置は、エネルギ・レベルの導関数が０になって出力エネルギのピークを示すように調整可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
異なる図における同じ参照符号の利用は、同様または同じ品目であることを表わしている。
【００１０】
本発明の態様の１つによれば、光ビーム、とりわけ、ヘテロダイン・ビームのパワー・レベルは、レイジングに必要な電流レベルよりも低い電流レベルで動作するレーザ・ダイオードにビームを送り込むことによって増強または増幅することが可能である。動作時、入力光ビームによって、レーザ・ダイオードに誘導放出または利得が生じ、その結果、出力光ビームのパワーが増大する。実施態様の１つでは、ヘテロダイン・ビーム源によって、２つの独立したレーザからのビームが混合されて、ヘテロダイン・ビームになる。２つのレーザの位相同期をとることによって、ヘテロダイン・ビームの周波数成分間における所望の周波数差を得ることが可能である。ヘテロダイン・ビームまたは混合前の個別成分ビームの出力パワーは、レイジングしきい値（励起閾値）未満で動作する１つ以上のレーザ・ダイオードを利用して増幅することが可能である。動的操向システムは、レーザ・ダイオードへの入射に必要な、個別ビーム成分または混合されたヘテロダイン・ビームの光路を制御することが可能である。
【００１１】
図１は、本発明の実施態様の１つによるヘテロダイン・ビーム源１００のブロック図である。ビーム源１００には、１対のレーザ１１０及び１２０、周波数ロック・コントローラ１４０、増幅システム１５０及び１６０、及び、光ファイバ・システム１７０が含まれている。レーザ１１０及び１２０は、通常、ヘテロダイン・ビームにとって望ましい周波数ｆ１及びｆ２の光をそれぞれ含む出力ビーム１３１及び１３６を発生する。図１の実施態様では、レーザ１１０及び１２０は、単色ビーム１３１及び１３６を発生するが、本発明の代替実施態様では、レーザ１１０及び１２０は、ヘテロダイン・ビーム源に置き換えることが可能である。
【００１２】
本明細書においてマスタ・レーザ１１０と称される場合もあるレーザ１１０は、所望の周波数ｆ１及び狭い線幅をもたらす周波数安定化レーザが望ましい。現行のＨｅＮｅレーザによれば、１ＭＨｚをはるかに下回る線幅のビームを得ることが可能である。現行のレーザ・システムの場合、線幅は、主として、偏光・振幅コントローラ、高フィネスの共振器、及び、高電圧電源（ＨＶＰＳ）によるものである。ＨＶＰＳにフィルタリングを施すと、１０ｋＨｚ未満にまで線幅を改善できる可能性がある。これによって、ビーム１３１の短期周波数安定性が約０．０２ｐｐｂ〜１σまで向上する。
【００１３】
レーザ１１０からの出力ビーム１３１は、ビーム・スプリッタ１３２に入射する。ビーム・スプリッタ１３２は、ビーム１３１をビーム１３３と１３４に分割する偏光ビーム・スプリッタが望ましい。偏光ビーム・スプリッタ１３２は、ヘテロダイン・ビームに用いるのに望ましい直線偏光した、所望の周波数ｆ１のビーム１３３を生じさせることが可能である。あるいはまた、非偏光ビーム・スプリッタ１３２の場合、偏光光学素子（不図示）は、ビーム１３３に、周波数ｆ１のヘテロダイン・ビームの成分にとって望ましい偏光を施すことが可能である。スレーブ・レーザ１２０の周波数ｆ２をマスタ・レーザ１１０の周波数ｆ１にロックするのに用いられるビーム１３４が、第２のビーム・スプリッタ１３５を介して、検出システム１４２に送られる。
【００１４】
スレーブ・レーザ１２０は、マスタ・レーザ１１０と同様または同じとすることが可能であるが、周波数ｆ２の出力ビーム１３６を放出する。ビーム・スプリッタ１３５は、レーザ１２０からの出力ビーム１３６をビーム１３７及び１３８に分割する。ビーム・スプリッタ１３５は、周波数ｆ２のヘテロダイン・ビームの成分にとって望ましい直線偏光した、周波数ｆ２のビーム１３７を生じる偏光ビーム・スプリッタである。一般に、増幅システム１５０及び１６０、及び、光ファイバ・システム１７０によって、ビーム１３３及び１３７の相対偏光が保存される場合、ビーム１３７の偏光は、ビーム１３３の偏光に対して直交する。ビーム１３８は、レーザ１１０及び１２０の周波数のロックに用いられ、ビーム１３４及び１３８は、周波数ロック・コントローラ１４０に接続された検出システム１４２に入射する。
【００１５】
周波数ロック・コントローラ１４０は、ビーム１３４と１３８の間において所望の周波数差ｆ１−ｆ２（例えば、５ＭＨｚ〜２００ＭＨｚ）を正確に実現するため、必要に応じてスレーブ・レーザ１２０を制御する。動作時、周波数ロック・コントローラ１４０は、検出器１４２からビート信号を受信し、基準発振器１４４から基準信号を受信する。ビート信号は、検出システム１４２がビーム１３４と１３８の間で測定する周波数差を表わしている。コントローラ１４０は、ビート信号と基準信号を比較し、スレーブ・レーザ１２０から出力される周波数ｆ２を制御する信号を発生する。本発明の実施態様の１つでは、この制御信号は、レーザ１２０におけるレーザ共振器１２２の温度、従って熱膨張を制御する加熱素子１２４の駆動信号であるが、レーザ共振器１２２の長さまたはスレーブ・レーザ１２０の出力周波数を制御するための他の手段も可能であり、例えば、圧電アクチュエータを利用することもできる。
【００１６】
本発明の典型的な実施態様における検出システム１４２には、周波数が周波数差ｆ１−ｆ２に等しい電子信号を発生するヘテロダイン光検出器が含まれている。典型的な実施態様の場合、周波数コントローラ１４０には、２つの入力、すなわち基準としての発振器出力、及び周波数差を示すヘテロダイン検出器出力を受信する位相／周波数検出器（ＲＣＡ  ＣＤ４０４６位相ロック・ループ装置において用いられるような）が含まれている。ＣＤ４０４６装置は、他の位相補償回路要素とともに、比例積分コントローラにおいて用いられるエラー信号を発生して、ヒータ１２４を駆動する、またはスレーブ・レーザ１２０の共振器長を制御する他の任意の装置を駆動する電圧信号を発生する。こうして、スレーブ・レーザ１２０の共振器長を変化させると、周波数差ｆ１−ｆ２を制御することが可能になる。
【００１７】
周波数ｆ１及びｆ２のそれぞれのビーム１３３及び１３７が、それぞれ増幅システム１５０及び１６０に入射する。次に、増幅されたビーム１５２及び１６２は、ヘテロダイン・ビームをなすように混合することもできるし、あるいは、例えば、干渉計光学素子のような遠隔光学系において用いるため、光ファイバ・システム１７０に個別に結合することも可能である。
【００１８】
図２には、本発明の代替実施態様によるヘテロダイン・ビーム源２００が例示されている。ビーム源２００には、ビーム源１００におけるレーザ１１０及び１２０と同様のマスタ・レーザ２１０及びスレーブ・レーザ２２０が含まれている。しかし、レーザ２１０及び２２０は、ゼーマン分裂レーザである。ヘテロダイン・ビーム源２００の望ましい実施態様では、マスタ・レーザ２１０またはスレーブ・レーザ２２０は、アジレント・テクノロジーズ社から市販されている５５１７ファミリのレーザの任意のどれかのようなゼーマン分裂ＨｅＮｅレーザである。ゼーマン分裂レーザは、一般に、左円偏光成分ビームの周波数が右円偏光成分ビームの周波数と異なるヘテロダイン・ビームを放出する。偏光素子２１８または２２８は、ゼーマン分裂レーザ２１０または２２０における２つの円偏光成分を、選択軸に沿って偏光した２つの直交する直線偏光成分に変換することが可能である。結果として、ヘテロダイン・ビーム２３１には、周波数ｆ１の第１の直線偏光成分ビームと周波数ｆ１’の第２の直交する直線偏光成分ビームが含まれることになる。ヘテロダイン・ビーム２３６には、同様に、周波数ｆ２の第１の直線偏光成分ビームと周波数ｆ２’の第２の直交する直線偏光成分ビームが含まれることになる。
【００１９】
例示の実施態様の場合、各ゼーマン分裂レーザ２１０または２２０には、コントローラ２１５または１４０からの印加信号に従って、関連レーザ共振器２１２または２２２の長さを制御する加熱素子２１４または２２４、あるいは、他の装置が含まれている。コイル２１６または２２６による電流の調整によって、レーザ共振器２１２または２２２におけるレイジング材料のエネルギ・レベルのゼーマン分裂を生じさせる、軸方向印加磁界の強さが調整される。マスタ・レーザ２１０のコントローラ２１５には、さらに、実測周波数差ｆ１−ｆ１’が所望のレベルに保たれるようにコイル２１６を制御し、また、所望の周波数ｆ１が得られるように必要に応じて加熱素子２１４を制御することも可能な、フィードバック・システムを含むことが可能である。スレーブ・レーザ２２０には、同様に、実測周波数差ｆ２−ｆ２’が所望のレベルに保たれるようにコイル２２６を制御するフィードバック・システム２２５を含むことが可能であるが、周波数ロック・コントローラ１４０が、周波数ｆ２によって所望の周波数差ｆ１−ｆ２が確実に得られるように、加熱素子２２４を動的に制御する。
【００２０】
マスタ・レーザ２１０からのビーム２３１が、偏光ビーム・スプリッタ２３２に入射し、偏光状態に応じて、ビーム２３３及び２３４に分割される。周波数がｆ１で、ヘテロダイン・ビームにおける周波数ｆ１に対応する所望の直線偏光のビーム２３３は、出力ヘテロダイン・ビームにおける利用に振り向けられる。周波数ｆ１’のビーム２３４は、偏光ビーム・スプリッタ２３５を介して、周波数ロックにおける利用に振り向けられる。
【００２１】
スレーブ・レーザ２２０からのビーム２３６は、偏光ビーム・スプリッタ２３５に入射し、偏光状態に従って、ビーム２３７及び２３８に分割される。出力ヘテロダイン・ビームにおける利用に振り向けられるビーム２３７は、周波数ｆ２に対応する直線偏光状態にあり、周波数ロック回路で利用されるビーム２３８は、周波数ｆ２’に対応する直線偏光状態にある。
【００２２】
偏光ビーム・スプリッタ２３５は、ビーム２３４及び２３８を混合して、混合ビームを検出システム１４２に送る。検出システム１４２は、混合ビームから周波数差（またはビート周波数）ｆ１’−ｆ２’を測定し、電子ビート信号を発生する。周波数ロック・コントローラ１４０は、検出システム１４２からのビート信号と発振器１４４からの基準信号を比較して、加熱素子２２４の制御信号を発生する。例えば、レーザ共振器２２２の長さを制御して、ビート周波数ｆ１’−ｆ２’と基準周波数が所望の関係をなす（例えば、等しくなる）ようにすることが可能である。ビート周波数ｆ１’−ｆ２’及びゼーマン分裂周波数差ｆ１−ｆ１’及びｆ２−ｆ２’の動的制御によって、出力ヘテロダイン・ビームにおける所望の周波数差ｆ１−ｆ２が保たれる。実施態様の１つでは、ｆ１、ｆ１’、ｆ２、及び、ｆ２’が、条件ｆ１＞ｆ１’＞ｆ２’＞ｆ２を満たすと、大きい周波数差ｆ１−ｆ２が得られるが、代わりに、別様に選択した周波数ｆ１、ｆ１’、ｆ２、及び、ｆ２’の相対サイズを利用することも可能である。
【００２３】
ビーム源２００において、ビーム・コンバイナ２５０が、偏光ビーム・スプリッタ２３２及び２３５からのビーム２３３及び２３７を混合し、その後、混合ビーム２５２は、増幅システム２６０に入射する。増幅システム２６０は、増幅システム１５０または１６０とほぼ同じとすることが可能であり、典型的な実施態様の場合、増幅システム２６０には、レイジングしきい値未満の電流で動作するレーザ・ダイオードが含まれる。しかし増幅システム２６０は、混合ビーム２５２を受光し、従って周波数／偏光成分の両方を同時に増幅する。
【００２４】
本発明の態様の１つによれば、各増幅システム１５０、１６０、または、２６０には、レーザ・ダイオードが含まれている。レーザ・ダイオードは、光学発振器として市販されているが、こうしたレーザ・ダイオードは、しきい値電流未満で、すなわち、固有の利得が共振器損失（ファセット・ミラーの反射率を含む）に等しくなるポイント未満の電流で動作する場合でも、なおかつかなりの光学利得を示す可能性がある。レーザ・ダイオードの前端面に反射防止コーティングを利用することによって、ビーム増幅に関する利得のさらなる改善が実現可能であり、レイジングの発生前に、より大きい電流でレーザ・ダイオードの活性媒質にポンピングを施すことが可能になる。
【００２５】
レーザ・ダイオードの活性媒質は、自己持続発振のため、しきい値未満でポンピングを施されると、インコヒーレント放射を生じる。具体的には、フィードバックが不十分な場合、すなわちビーム・エネルギ損失／通過が単一通過利得を超える場合、レイジングは生じない。レーザ共振器のエネルギ損失には、媒質損失（散乱のような）、ミラー吸収、及び、出力光の透過から生じる損失が含まれる。レーザ・ダイオードからの透過による損失によって、反転分布がレイジングの維持に不十分になっても、レーザ・ダイオードにおいて自然放出によって生じるフォトンは、やはり、誘導放出されたより多くのフォトンによって増幅されることになる。入力ビームは、媒質からの誘導放出を引き起こすことが可能なもう１つのフォトン源であり、入力ビームによって十分に多数のフォトンが得られる場合、入力ビームの増幅によって媒質の利得の大部分が取り出されるので、増幅自然放出光（ＡＳＥ）は少なくなる。結果として、入力ビームから生じる増幅されたビーム（増幅ビーム）は、入力ビームとほとんどコヒーレントになり、入力ビームと波長及び偏光特性が同じになる。
【００２６】
増幅システム１５０、１６０、及び、２６０におけるレーザ・ダイオードは、レイジングに通常必要とされるしきい値未満の電流レベルで動作し、従って、レーザ・ダイオードの周波数特性を備えたレーザ・ビームを生じることはない。しかし、レーザ・ダイオードの単一モード導波路まで集束させるのが望ましい入力ビームは、レーザ・ダイオードに入射し、レーザ・ダイオードに誘導放出を生じさせる。結果として、出力ビームは、入力ビームと同じ周波数及び偏光特性を備えることになるが、パワーはさらに大きくなる。
【００２７】
図３には、それぞれ、反射率が５％、０．５％、及び、０．１％の前端面と、反射率が９０％の後端面（back facet）を備えたレーザ・ダイオードの利得プロフィールの波長感度を例示したプロット３１０、３２０、及び、３３０が示されている。利得は大きくなるが、レイジングが生じない低反射率の場合、レーザ・ダイオードの前端面に、例えば、反射防止（ＡＲ）コーティングのような特殊処理を施すことが必要になる可能性がある。光増幅の場合、入力ビームは、レーザ・ダイオードの前端面を通って入射し、増幅ビームは、後端面から反射されてレーザ・ダイオードの前端面から出射することになる。図３に例示のように、前端面の反射率を低下させると、利得変動が周波数の関数として減少する。利得曲線の変調が大きいと、温度及びダイオード電流の変化に対する利得の感度が増すので、周波数に応じた利得変動は最小限であることが望ましい。正味で２５ｄＢの最悪利得が必要とされる場合、周囲温度の変化に起因する利得の変動を阻止するには、一般には、ある形態の温度制御が必要とされる。温度制御要件は、一般に、レーザ・ダイオードの前端面の反射防止コーティングの質によって決まる。
【００２８】
増幅自然放出（ＡＳＥ）に起因するレーザ・ダイオードのｐｎ接合からの蛍光によって、出力ビームのパワー及び周波数にノイズ変動が導入される可能性がある。一般的なレーザ・ダイオードの放出帯域幅（及び利得帯域幅）は、現在のところ約１０ｎｍ（または約７．４×１０12Ｈｚ）である。検出帯域幅は、現在のところ約２０ＭＨｚである。従って、システムの通過帯域のノイズ・パワーは、約ＰASE*２０×１０6Ｈｚ／７．４×１０12ＨｚまたはＰASE*２．６７×１０-6であり、ここで、ＰASEは、増幅自然放出に起因する光パワーである。ラジアンを単位とする位相ノイズは、約．００１６３４０１３４６４*√（ＰASE／ＰSIG）であり、ここで、ＰSIGは増幅入力信号の放出光パワーである。従って、０．００１*２π未満の位相ノイズを得るには、ＰASE／ＰSIGの比は、約１４．７未満であることが望ましい。さらに、パワーＰASEは、システム受信器の光検出器の飽和に関連した理由のため、約０．２ＰSIG未満が望ましい。
【００２９】
レーザ・ダイオードの選択を回避して、１組のレーザ・ダイオードについて室温で得られる最大利得を実現するため、ダイオードを冷却することが可能である（例えば、０℃まで）。しかし、レーザ・ダイオードの動作を対象とした熱範囲全域にわたって凝結を回避するために湿度を制御すべきである。湿度は圧電変換器の耐用寿命を大幅に短縮する可能性があるので、湿度制御は、ビーム操向光学素子に圧電変換器を用いる本発明の実施態様にとっても望ましい。現在利用可能な圧電素子は、約６０％の相対湿度で動作させた場合、予測寿命は約２６，０００時間であるが、相対湿度を約３５％未満に保つと、耐用寿命は、３００，０００時間を超えるまで延長することが可能になる。
【００３０】
本発明のもう１つの実施態様によれば、動的ビーム操向システムによって、ヘテロダイン・ビームまたは個別の周波数／偏光成分ビームの位置を、ビームの光パワーを増幅するレーザ・ダイオードに合わせることが可能である。図４には、動的に制御されるビーム操向システム４５１及び４５２を含む、本発明の実施態様の１つによるヘテロダイン・ビーム源４００が示されている。ビーム源４００には、本発明の典型的な実施態様におけるゼーマン分裂ヘリウム・ネオン・レーザである、マスタ・レーザ４１０が含まれている。マスタ・レーザ４１０からの出力ビームには、逆回転して、周波数ｆ１及びｆ１’がわずかに異なる、２つの円偏光成分ビームが含まれている。コリメータ・レンズ４３１によって、マスタ・レーザ４１０からの光ビームが平行化されて１ｍｍの１／ｅ2直径になり、四分の一波長板及び半波長板４３３によって、２つの円偏光成分が、それぞれ、図４のページに対して平行及び垂直な直交直線偏光に分解される。図４には、互いにオフセットした偏光成分（例えば、ヘテロダイン・ビーム４１１の）が示されているが、実際のシステムでは、偏光成分は、混合ビーム内において互いにほぼ共線的（collinear）になる。
【００３１】
偏光ビーム・スプリッタ４３５によって、マスタ・レーザ４１０の出力ビーム４１１は、周波数ｆ１で第１の直線偏光のビーム４１５と、周波数ｆ１’で第１の直線偏光に対して垂直な第２の直線偏光のビーム４１２に分割される。ビーム４１２は、マスタ・レーザ４１０及びスレーブ・レーザ４２０の動的制御に用いられる検出システムに送られる。
【００３２】
ビーム４１５は、増幅システムに送られてから、光ファイバ・カプラ４９１を介して出力される。増幅の場合、ビーム４１５は、ビーム４１５が透過偏光状態になるような配向を施された偏光ビーム・スプリッタ４３７を介して送られる。偏光軸のアライメントがとれた２つの偏光ビーム・スプリッタ４３５及び４３７によって、高純度の偏光（従って、周波数）分離が確実になる。約９９％の反射及び約１％の透過が望ましい回転ミラー４４１によって、検出器４６１による測定に備えて、ビーム４１５のサンプル４１６が抽出される。回転ミラー４４１からの反射ビーム４１７は、操向システム４５１に入射し、四分の一波長板４４３及びコリメータ・レンズ４４５を介してレーザ・ダイオード４８１に送られる。
【００３３】
レーザ・ダイオード４８１は、レイジングのしきい値未満の電流で動作し、レーザ・ダイオード４８１に入射したビームとほぼ同じ周波数及び偏光の増幅ビーム４１８を放出する。増幅ビーム４１８は、レンズ４４５及びπ／４ファラデー回転子セット４４３を通って伝搬した後、操向システム４５１に戻る。π／４ファラデー回転子セット４４３を２回通過する結果、増幅ビーム４１８は、ビーム４１７のもとの偏光に対して垂直な直線偏光となって、操向システム４５１に戻る。従って、操向システム４５１を通過し、回転ミラー４４１から反射した後、増幅ビーム４１８は、偏光ビーム・スプリッタ４３７から反射して、コリメータ・レンズ４４７を介して光ファイバ・カプラ４９１に入射する。
【００３４】
スレーブ・レーザ４２０は、同様に、それぞれ、周波数ｆ２及びｆ２’の円偏光成分を含むヘテロダイン出力ビームを生じる。コリメータ・レンズ４３２及び四分の一波長板及び半波長板４３４によって、スレーブ・レーザ４２０からの出力ビームが、周波数ｆ２の第１の直線偏光成分と周波数ｆ２’の第２の直線偏光成分を含む平行ヘテロダイン・ビーム４２１に分解される。偏光ビーム・スプリッタ４３６は、偏光状態に従って、ヘテロダイン・ビーム４２１をビーム４２２及び４２５に分割する。ビーム４２２は、周波数がｆ２’であり、マスタ・レーザ４１０及びスレーブ・レーザ４２０の動的安定化に用いられる検出システムに送られる。
【００３５】
ビーム４２５は、増幅システムに送られてから、光ファイバ・カプラ４９２を介して送り出される。増幅の場合、ビーム４２５は、偏光ビーム・スプリッタ４３８を介して、約９９％の反射及び約１％の透過が望ましい回転ミラー４４２に送られる。検出器４６２は、回転ミラー４４２によってビーム４２５から抽出されるサンプル・ビーム４２６を測定する。回転ミラー４４２からの反射ビーム４２７は、操向システム４５２に入射し、四分の一波長板４４４及びコリメータ・レンズ４４６を介してレーザ・ダイオード４８２に送られる。
【００３６】
レーザ・ダイオード４８２は、レイジングしきい値未満の電流で動作し、増幅ビーム４２８を放出する。増幅ビーム４２８は、レンズ４４６及びπ／４ファラデー回転子４４４を通って伝搬した後、操向システム４５２に戻る。操向システム４５２に入射すると、ビーム４２８は、π／４ファラデー回転子セット４４４を２回通過する結果、ビーム４２７のもとの偏光に対して垂直な直線偏光となる。従って、操向システム４５２を通過し回転ミラー４４２から反射した後、ビーム４２８は、偏光ビーム・スプリッタ４３８から反射して、コリメータ・レンズ４４８を介して光ファイバ・カプラ４９２に入射する。
【００３７】
ヘテロダイン・ビーム源には、ビーム特性をモニタして、出力ビーム４１９及び４２９が所望の特性を備えることを確認するための検出器４６１〜４６５が含まれている。すなわち、検出器４６５を利用して、マスタ・レーザ４１０からの１つの偏光及びスレーブ・レーザ４２０からの１つの偏光に干渉現象を生じさせ、検出器４６５からの光で発生した電流によって、２つのレーザ間における周波数差が示されるようにする。周波数ロック回路（不図示）は、検出器４６５からの信号を利用して、スレーブ・レーザ４２０の共振器長を制御し、実測偏光成分の周波数差が、例えば、図２の水晶発振器１４４からの基準周波数と等しくなるようにする。
【００３８】
検出器４６１及び４６３からの光で発生した電流は、マスタ・レーザ４１０から出力されるそれぞれの偏光成分のパワーに比例する。従って、検出器４６１及び４６３からの信号を利用して、各偏光成分のパワーを連続モニタすることによって、全パワーの検知を可能にし、マスタ・レーザ４１０の周波数を制御するためのエラー信号を決定することが可能になる。検出器４６２及び４６４によって同様に、スレーブ・レーザ４２０から出力される偏光成分のパワーが測定され、全パワーを決定することが可能になる。しかし、スレーブ・レーザ４２０のこれらの測定結果が、スレーブ・レーザ４２０の共振器長の制御に用いられることはない。というのも、スレーブ・レーザ４２０の共振器長は、マスタ・レーザ４１０との所望の周波数差を実現するように選択されるからである。
【００３９】
操向システム４５１及び４５２は、ビーム４１７及び４２７をそれぞれのレーザ・ダイオード４８１及び４８２の前端面に送り込み、戻り増幅ビーム４１８及び４２８をそれぞれの光ファイバ・カプラ４９１及び４９２への光路に送り込む。典型的な実施態様の場合、光ファイバ・カプラ４９１及び４９２は、約４μｍの固有モード直径を有する、６３２．８ｎｍの単一モード光ファイバ用であり、レーザ・ダイオード４８１及び４８２は、同様に、４μｍ×０．８μｍの光学モードを有している。典型的なダイオード・導波路の開口数が約０．５で、単一モード導波路の開口数が約０．１であるため、レーザ・ダイオード４８１及び４８２とのアライメントは、一般に、光ファイバとのアライメントよりも約４〜５倍困難である。これらの許容差によって、ビーム方向におけるエラーにわずかな余裕が得られる。従って、マスタ・レーザ４１０及びスレーブ・レーザ４２０は、管移動（tube motion）を最小限にすべきであり、能動アライメント・システムを実施すべきであり、及び／または、干渉計光学素子はポインティングの不安定性に適応しなければならない。操向システム４５１及び４５２を利用した能動アライメント・プロセスの例については、さらに後述する。
【００４０】
本発明の典型的な実施態様において、各操向システム４５１または４５２には、図５に示すように３つの圧電スタック・アクチュエータ４５４Ａ、４５４Ｂ、及び、４５４Ｃに装着された平面鏡４５３が含まれている。３つの圧電スタック・アクチュエータ４５４によって、平面鏡４５３に、例えば、Ｘ及びＹ軸まわりにおける傾斜角θx及びθy、及び、Ｚ軸に沿った垂直並進ＴZといった３自由度が与えられる。一般に、平面鏡４５３の傾斜は、レーザ・ダイオードに入射させるビーム操向にとって十分であるといって差し支えない。
【００４１】
可能性のあるアクチュエータ候補４５４Ａ、４５４Ｂ、及び、４５４Ｃは、１００Ｖ駆動で、３μｍの変位をもたらすことが可能なＮＥＣ  ＡＥ２０３Ｄ０４である。アクチュエータ４５４の間隔が約５ｍｍの場合、３μｍのアクチュエータ変位は、約３／５ｍｒａｄの傾斜に相当する。この構成によるアクチュエータを備えた操向システムは、従って、ビーム方向における１．２ｍｒａｄの変化を補正することが可能である。５５１７Ｘ  ＨｅＮｅレーザのようなレーザの場合、１０℃の温度範囲にわたる出力ビームの角変動は、１．２ｍｒａｄ未満である。従って、操向システム４５１及び４５２の典型的な実施態様によって、レーザ４１０及び４２０から出力されるビーム方向の角変動を補償するのに十分すぎる能力が備わる。
【００４２】
図５には、所望の傾斜角θx及びθyに比例した制御信号ＸＴ及びＹＴを高電圧増幅器５２０Ａ、５２０Ｂ、及び、５２０Ｃに加えて、それぞれ、圧電アクチュエータ４５４Ａ、４５４Ｂ、及び、４５４Ｃを駆動する方法が例示されている。図５において、アクチュエータ４５４Ａ、４５４Ｂ、及び、４５４Ｃは、半径Ｒの円周まわりに等間隔で配置されている。その原点が平面鏡４５３の中心に位置する座標系を利用すると、アクチュエータ４５４は、原点から距離ＲのＸ軸上にある。アクチュエータ４５４Ａ及び４５４Ｂは、それぞれ、Ｘ軸からの距離が（√３／２）・Ｒであり、Ｘ軸まわりにおける平面鏡４５３の回転を制御する。傾斜角θxを制御する場合、スケーリング装置５１２が、Ｘ軸からアクチュエータ４５４Ａ及び４５４Ｂまでの距離に比例した率で、信号ＸＴにスケーリングを施し、増幅器５２０Ａ及び５２０Ｂが、アクチュエータ４５４Ａに正のスケーリングを施された信号を加え、アクチュエータ４５４Ｂに負のスケーリングを施された信号を加えて、Ｘ軸まわりにおける平面鏡４５３の回転を生じさせる。傾斜角θyを制御する場合、増幅器５２０Ａ及び５２０Ｂが、負のスケーリングを施された第１バージョンの信号ＹＴをアクチュエータ４５４Ａ及び４５４Ｂに加え、増幅器５２０Ｃが、正のスケーリングを施された第２バージョンの信号ＹＴをアクチュエータ４５４Ｃに加えて、Ｙ軸まわりにおける回転を生じさせる。スケーリング装置５１０及び５１６が、信号ＹＴにスケーリングを施して、原点からアクチュエータ４５４Ｃまでの距離のＺ成分が、原点とアクチュエータ４５４Ａまたは４５４Ｂとの間の距離のＺ成分の２倍であることを反映し、さらに、信号ＹＴのスケーリングと信号ＸＴのスケーリングとの整合がとれるようにする。アナログ加算器５１４が、傾斜角θx及びθyの同時制御に備えて、スケーリングを施された信号を組み合わせる。
【００４３】
本発明の実施態様の１つによる能動ビーム操向プロセスにおいて、傾斜角θx及びθyの制御信号ＸＴ及びＹＴには、それぞれ、緩やかに変動する「ＤＣ（直流）」構成部分と、振動する「ＡＣ（交流）」構成部分が含まれる。ＤＣ構成部分ＸＴDCまたはＹＴDCは、必要に応じて、平面鏡４５３の配向を調整し、ビーム方向の変動を補償して、レーザ・ダイオードからの最大電力増幅に対応する基本ミラー配向を設定する。ＡＣ構成部分は、基本配向に関して振動（例えば、正弦または擬似ランダム）を生じさせ、基本配向を調整して、パワー出力を向上させるのに利用される。例えば、各制御信号ＸＴ及びＹＴのＡＣ構成部分ＸＴACまたはＹＴACは、約２０Ｈｚで振動することが可能であり、傾斜角θxの場合のＡＣ信号ＸＴACの位相が、傾斜角θyの場合のＡＣ信号ＹＴACに対して約９０°ずれることになる。より一般的には、レーザ・ダイオードから出力されるパワーをモニタする検出システムの応答時間によって、ＡＣ信号の周波数が制限される。２０ＨｚのＡＣ周波数は、５０Ｈｚが検出器による追求が可能な最大振幅変動であるシステムの場合には、優れた値である。というのも、２０Ｈｚの傾斜振動は、最適なアライメント位置に達すると、実測パワーに４０Ｈｚの振幅変動を発生するからである。
【００４４】
図６は、レーザ・ダイオードのガウス・モード導波路に関するガウス・モードによるレーザ・ビーム・パワー分布の結合効率に関するプロット６１０を表わしている。一般に、レーザ・ダイオードにおける反転分布は、光導波路に近い領域にしか存在しないので、レーザ・ダイオード導波路のモードに結合されない光エネルギは、増幅されないで、吸収される。従って、ガウス光分布及びレーザ導波路に関する結合効率は、図６に例示のガウス形状をなす。レーザ・ダイオードへの実際の結合効率は、背後にあって、レーザ・ダイオードの後端面を通って漏出する光エネルギを測定する光検出器（不図示）によって測定可能である。
【００４５】
能動アライメント・プロセスでは、傾斜角θx及びθyに対する制御信号ＸＴ及びＹＴのＤＣ成分ＸＴDC及びＹＴDCを、最大パワー出力を実現するレベルに設定しようとする。従って、ＤＣ成分ＸＴDC及びＹＴDCは、ポイント６２０に対応する最大結合効率を実現するミラー配向に対応するのが理想である。
【００４６】
ＡＣ構成部分によって、ミラー傾斜角θx及びθyにわずかな摂動が加えられる。傾斜角が変化すると、レーザ・ダイオードのモード・フィールドの中心に対するビーム・スポット位置が変化するので、結合も変化する。ＤＣ構成部分が、ピーク・ポイント６２０に対応するように設定されている場合、傾斜角θx及びθyに関するＡＣ成分ＸＴAC及びＹＴACが、正弦変動し、位相が９０°（すなわち、π／２ラジアン）ずれると、ミラーの移動は、ポイント６２０に中心がくる円または楕円６２５に対応する。ピーク・ポイント６２０に中心がくる楕円６２５の任意のポイントにおける結合効率は、楕円６２５の正反対のポイントにおける結合効率に等しい。従って、結合効率（例えば、光パワー）は、一定になるか、または、ＡＣ構成部分の２倍の周波数（例えば、４０Ｈｚ）で変動することになるが、ＡＣ構成部分の周波数における変動は、ほぼ０になる。
【００４７】
ポイント６３０は、ＤＣ信号が、理想レベルに近いが、理想レベルではない、ＤＣエラーに対応するポイントを表わしている。この場合、互いに位相が９０°ずれると、ＡＣ構成部分によって、楕円６３５に対応するパワー測定値における変動が生じる。従って、傾斜角が理想角θx及びθyに向かう、または、から離れる際、パワー測定値は、ＡＣ構成部分の周波数（例えば、２０Ｈｚ）において明確な変動を示す。パワー測定信号の位相または楕円６３５に関するピーク・パワーにおける傾斜角は、プロット６１０のポイント６３０における勾配を表わしており、補正ループをガイドして、ＤＣ信号を平衡（及び最大）結合ポイントに向けて戻すことが可能である。
【００４８】
上述の正弦摂動は、増幅の導関数を検出する実行可能な手段であるが、操向システムのニューテーション（nutation）周波数に近い暗振動の影響を受けやすいという弱点に悩まされる。代替技法では、特定の周波数に縛られない擬似ランダム摂動が用いられる。しかし、擬似ランダム摂動の全周波数内容（すなわち、スペクトル密度）が、典型的な実施例において約５０Ｈｚである、本システムの要件を超えてはならない。擬似ランダム摂動に関する知識から、本システムでは、さらに、実測結合の変化と理想の波形を相関させて、ＤＣ信号において必要とされる変化を決定することが可能である。
【００４９】
プロット６１０におけるポイント６４０は、大きいＤＣエラーを表わしている。ポイント６４０において、位置に応じた勾配変化（すなわち、プロット６１０の曲率）は符号を変化しているが、この場合ポイント６３０付近でのＡＣ変動に関して有効であったフィードバック・ループでは、ポイント６４０から最適ポイント６２０にミラーを駆動することができない可能性がある。しかし、結合効率プロット６１０は、ガウス形であり、従って、Ｘ及びＹにおける二次関数である自然対数を有しており、自然対数の勾配は、Ｘ及びＹに正比例する。従って、実測パワーの自然対数の勾配に基づいて傾斜角θx及びθyのＤＣ成分を駆動するフィードバック・ループは、ＤＣ構成部分を最大（ゼロ勾配）まで駆動して、不安定なポイント（曲率変化による）が存在しないようにすべきである。
【００５０】
図７には、本発明の実施態様の１つによるビーム操向システムに関する制御ループ７００が例示されている。制御ループ７００には、圧縮及びエラー回復装置７１０、ＤＣ位置制御装置７２０、及び、位置ディザ装置７３０が含まれている。実測パワー信号ＭＩが、圧縮及びエラー回復装置７１０に入力され、対数的に圧縮されて、さらに、同相（ｘディザ）信号ＸＴAC及び異相（ｙディザ）信号ＹＴACと混合される。位置ディザ装置７３０によって、ＡＣ成分信号ＸＴAC及びＹＴACが生成され、ＤＣ位置制御装置７２０の出力に加えられる。圧電アクチュエータの励起に用いられる電圧は、加算ノード７４０及び７４５からの出力における信号ＸＴ及びＹＴに比例する。従って、ＡＣ成分信号ＸＴAC及びＹＴACによって、レーザ・ダイオードに対するビーム位置が摂動する。この結果、重なり積分の値、従って、実測パワー信号ＭＩが変化する。ＤＣ位置制御装置７２０は、他の全ての調波（例えば、信号ＸＴAC及びＹＴACに対応する４０Ｈｚ信号）を除去し、摂動効果がゼロになるまで、エラーを積分する働きをする。
【００５１】
理論上、実測信号ＭＩは、Ｐ（ｘ，ｙ）＋ｍx（ｔ）∂Ｐ／∂ｘ＋ｍy（ｔ）∂Ｐ／∂ｙの形をとるが、ここで、ｘ及びｙはビーム位置座標であり、Ｐは光パワーであり、ｍx及びｍyは信号ＸＴAC及びＹＴACから生じる変調入力である。乗算器７１２及び７１４の通過後、ｘチャネルの信号は、Ｐ（ｘ，ｙ）*ｍx（ｔ）＋ｍx（ｔ）2∂Ｐ／∂ｘ＋ｍx（ｔ）*ｍy（ｔ）∂Ｐ／∂ｙになり、ｙチャネルの信号は、Ｐ（ｘ，ｙ）*ｍy（ｔ）＋ｍx（ｔ）*ｍy（ｔ）*∂Ｐ／∂ｘ＋ｍy（ｔ）2∂Ｐ／∂ｙになる。ＤＣ位置制御７２０には、比例及び積分（ＰＩ）コントローラが後続する低域フィルタをなすフィルタ（ラプラス変換ブロック７２２及び７２４）が含まれている。公称では、低域フィルタの通過後、ｘチャネルの信号は、α∂Ｐ／∂ｘになり、ｙチャネルの信号は、α∂Ｐ／∂ｙになるが、これは、同時に最小化される信号の導関数である。ＰＩコントローラは、導関数をゼロにするが、これは、極値で得られる。初期エラーが十分に小さければ、この極値が最大になる。ＤＣエラーは積分によって除去され、ＡＣ成分は、チャネルＸＴとＹＴの間にクロストークを誘発する可能性のある移相を被る可能性があるが、生じるエラーは、いずれもＤＣエラーになり、積分によって除去される。最大移相は、安定性の確保のため、９０°未満に制限することが可能である。
【００５２】
増幅光パワーを測定する光検出器は、周波数が低い（例えば、約２０Ｈｚ）ので、ＤＣ結合出力で実施可能である。システムの残り（ミクサ、加算器、コントローラ、及び、「正弦」波発振器）は、プロセッサ（３２ビットＴＩ−３２０５０ｘファミリのディジタル信号プロセッサ・デバイス）として容易に実現される。こうしたプロセッサは、複数音声チャネルに対応する帯域幅を備えており、従って、約１ｋＨｚ程度のサンプリング・レートの処理に問題はない。プロセッサを利用する場合、アンチエイリアシング・フィルタは、光検出器の増幅器で実施すべきである。低動作周波数は、フィルタに大容量コンデンサが必要とされないので、ＤＳＰにとって理想である。
【００５３】
本発明については、特定の実施態様に関連して解説してきたが、この説明は、単なる本発明の適用例の１つであり、制限とみなすべきではない。開示の実施態様の特徴のさまざまな改変及び組み合わせは、付属の請求項によって定義される本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】位相ロック・レーザ及び周波数成分の個別増幅部を含む本発明の実施態様によるヘテロダイン・ビーム源のブロック図である。
【図２】位相ロック・ゼーマン分裂レーザ及びヘテロダイン・ビームの増幅部を含む本発明の実施態様によるヘテロダイン・ビーム源のブロック図である。
【図３】レーザ・ダイオードがレイジングしきい値未満で動作する場合の、選択された前端面反射率を有するレーザ・ダイオードの利得に関するグラフを示す図である。
【図４】増幅のための動的ビーム位置決めを伴う、本発明の実施態様によるヘテロダイン・ビーム源のブロック図である。
【図５】本発明の実施態様によるビーム操向のためのアクチュエータ・システムを示す図である。
【図６】結合効率のプロットを示し、本発明の実施態様による動的操向プロセスを例示した図である。
【図７】本発明の実施態様によるビーム操向システムの動的制御を例示したブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
４１０：第１のレーザ
４２０：第２のレーザ
４５１：ビーム操向システム
４５３：光学素子
４５４Ａ：第１のアクチュエータ
４５４Ｂ：第２のアクチュエータ
４５４Ｃ：第３のアクチュエータ
４６５：検出システム
４８１：第１のレーザ・ダイオード
４８２：第２のレーザ・ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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