(57)【要約】チャープド回折格子（１６）と、レーザ・ダイオード（１４）と結合された光学コンバイナー（１２）と、を有するようなレーザ・システムである。このレーザ・ダイオード（１４）は、ドライバ回路からの電気的パルスに応答してレーザ・パルスを発生する。さまざまな内部効果のために、このレーザ・パルスの後ろ側部分は、パルスの前端位置の光より長い波長の光を含んでいる。このレーザ・パルスは、コンバイナー（１２）を通りチャープド回折格子（１６）内まで伝播する。チャープド回折格子は、この回折格子の近位端から遠位端にかけて減少するスペースを有している。波長がより長いレーザ・パルスは回折格子の近位端から反射する。より短い波長は、回折格子の遠位端から反射し、コンバイナー内でより長い波長と合成する。パルスの前側にあった短い波長は、より長い波長と比べて伝播する距離がより大きくなければならない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ・ダイオードと、
チャープド回折格子と、
前記レーザ・ダイオードと前記チャープド回折格子とに結合された光学コンバイナーと
を備えるレーザ・システム。
【請求項２】
前記光学コンバイナーが光サーキュレータである請求項１に記載のレーザ・システム。
【請求項３】
前記レーザ・ダイオードと結合されたドライバ回路をさらに備える請求項１に記載のレーザ・システム。
【請求項４】
前記チャープド回折格子が前記光学コンバイナーを基準とした近位端と遠位端を含んでおり、前記チャープド回折格子が、前記近位端から前記遠位端にかけて減少するように変化するスペースを有する請求項１に記載のレーザ・システム。
【請求項５】
第１の波長とこれより短い第２の波長とを有するパルス状の光を放出するレーザ・ダイオードと、
前記パルス内でより短い前記第２の波長を空間的にシフトさせる手段と
を備えるレーザ・システム。
【請求項６】
前記手段が、チャープド回折格子と、その前記チャープド回折格子とレーザ・ダイオードとに結合されている光学コンバイナーとを含んでいる請求項５に記載のレーザ・システム。
【請求項７】
前記光学コンバイナーは光サーキュレータを含んでいる請求項６に記載のレーザ・システム。
【請求項８】
前記レーザ・ダイオードに電気的パルスを提供するドライバ回路をさらに備える請求項５に記載のレーザ・システム。
【請求項９】
前記チャープド回折格子が前記光学コンバイナーを基準とした近位端と遠位端を含んでおり、前記チャープド回折格子が、前記近位端から前記遠位端にかけて減少するように変化するスペースを有する請求項６に記載のレーザ・システム。
【請求項１０】
第１の波長とこれより短い第２の波長とを有するレーザ・パルスをレーザ・ダイオードから発生させるステップと、
前記パルス内で前記第２の波長を空間的にシフトさせるステップと
を含むレーザ・パルスを発生させる方法。
【請求項１１】
前記第２の波長が前記第１の波長の方向にシフトされる請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の波長がチャープド回折格子によってシフトさせられ、光学コンバイナー内で前記第１の波長と結合させられる請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
（相互関連出願の参照）
本出願は、２００２年４月２２日に提出された仮出願第６０／３７４，９１３号に対する米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
開示する主題は、一般にレーザ・ダイオードの分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
レーザは、医学、通信などの分野や軍事システムにおいて多種多様な用途を有している。幾つかの用途は、非常に高い出力のレーザを必要とする。たとえば、レーザ・レーダ（ＬＡＤＡＲ）では、自由空間内において長距離にわたって伝播できる光ビームを発生させるために非常に出力の高いパルス状レーザが必要である。ＬＡＤＡＲシステム用のレーザは、堅牢、コンパクト、軽量、廉価であり、容易に変調でき、かつ出力効率が高いことが必要である。Ｅｒ：ＹＡＧレーザやＮｄ：ＹＡＧレーザなどの従来のレーザは、比較的大型であり、エネルギー効率が悪く、また変調が困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザ・ダイオードはＬＡＤＡＲ用途には理想的である。しかしながら、大部分のレーザ・ダイオードは、ＬＡＤＡＲ用途で必要となる出力を大幅に下回るような１ワット以下の出力ビームしか発生させることができない。パワー出力は、多数のレーザ・ダイオードを並列接続で組み合わせることによって増加させることができる。今のところ、マルチダイオードの適用形態は高品質のビームを提供していない。レーザ・ダイオードを使用し、かつ高品質のビームを発生する高出力のパルス式レーザ・システムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
光学コンバイナーと、レーザ・ダイオードと結合されたチャープド回折格子とを含むレーザ・システムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
チャープド回折格子と、レーザ・ダイオードと結合された光学コンバイナーとを有するようなレーザ・システムを開示している。このレーザ・ダイオードは、ドライバ回路からの電気的パルスに応答してレーザ・パルスを発生する。さまざまな内部効果のために、このレーザ・パルスの後ろ側部分は、パルスの前端部の光より長い波長の光を含んでいる。このレーザ・パルスは、コンバイナーを通りチャープド回折格子に達する。チャープド回折格子は、この回折格子の近位端から遠位端にかけて減少するスペースを有している。波長がより長いレーザ・パルスは回折格子の近位端から反射する。より短い波長は、回折格子の遠位端から反射し、さらにコンバイナー内でより長い波長と結合する。パルスの前側にあった短い波長は、より長い波長と比べて移動する距離がより大きくなければならない。このより大きな距離がより短い波長を空間的にシフトさせ、より長い波長内に戻す。この結果、より短くなった高出力のレーザ・パルスとなる。
【０００７】
さらに詳細に参照番号によって図面を参照すると、図１は、レーザ・システム１０の一実施形態の一例を表している。このシステム１０は、レーザ・ダイオード１４とブラッグ回折格子１６とに結合されている光学コンバイナー１２を備えている。この光学コンバイナー１２は光サーキュレータとすることができる。コンバイナー１２と回折格子１６は共に、レーザ・ダイオード１４により放出された光パルスを圧縮し、かつ増幅する。
【０００８】
レーザ・ダイオード１４は、制御／ドライバ回路１８から電気的パルスを受け取る。この電気的パルスは、レーザ・ダイオード１４内に誘導光放出（stimulated light emission）を引き起こす。この電気的パルスによって、対応したパルス状の、ダイオード１４から放出される光を生成する。レーザ・ダイオード１４内における熱的、電気的キャリア効果のために、この光パルスは、そのパルス中で変化する光波長を有する。この光パルスの前側部分は、たとえば、そのパルスの後ろ側部分より短い波長を有する。このレーザ・ダイオード１４は、パルスの前側エッジと後ろ側エッジの間の波長の広がりを最適化するように設計することができる。
【０００９】
光パルスは、光ファイバ２２によって光学コンバイナー１２の第１のポート２０に案内される。この光は、光学コンバイナー１２の第２のポート２４を通って回折格子１６に入る。圧縮された最終的な光パルスが、コンバイナー１２の第３のポート２６を出て別の光ファイバ２８に入る。光ファイバ２２、２８を図示して説明しているが、これらのファイバは必ずしも必要とされないことを理解されたい。たとえば、光パルスは自由空間において光学コンバイナー１２に出入りすることができる。
【００１０】
図２に示すように、このブラッグ回折格子１６は、近位端３０から遠位端３２までの回折格子１６の長さ全体にわたってスペースが変化するようにチャープさせられている。このスペースは回折格子１６の近位端３０から遠位端３２にかけて減少する。このスペースは、回折格子１６の近位端３０の位置においてより広くされ、これによってこの光パルスの後ろ側部分にあるより長い波長の光がコンバイナー１２に迅速に反射して戻る。より短い波長の光は、光学コンバイナー１２まで反射して戻されるまでに、回折格子１６に沿ってより遠くまで移動する。回折格子１６は、得られるパルスが圧縮されるように光パルスの一部分を空間位相シフトする。
【００１１】
図３は、光パルスの圧縮を表している。レーザ・ダイオードの出力は、図３の左側部分にあるパルスで表されているように拡がっている。ブラッグ回折格子１６はより短い波長の光を位相シフトさせ、これによってパルスは図３の右側部分に表すように圧縮される。光パルスの圧縮によってさらに、パルスのピーク振幅が大きくなる。
【００１２】
変化するスペースを有するブラッグ回折格子１６は市場で入手可能であり、また典型的には色分散（chromatic dispersion）を補償するために光ファイバ通信システム内で使用されている。回折格子１６のスペースと長さは、レーザ・ダイオード１４が発生させる光パルスの波長に依存する。一例として、ブラッグ回折格子１６は、光学コンバイナー１２に取り付けられた光ファイバ・ケーブル内に組み込むことができる。
【００１３】
ある種の例示的な実施形態について記載しかつ添付の図面に表しているが、当業者であればさまざまな別の修正形態も想起し得るため、これらの実施形態は本広範な発明の単に例示であって本発明を限定するものではないこと、並びに本発明は図示し記載した特定の構成および配置に限定するものではないことを理解されたい。パルスの前端部分の波長がより短いレーザ・ダイオードを記載しているが、レーザ・ダイオードはパルスの前端部分により長い波長を有するように構成することもできることを理解されたい。こうした構成の場合は、チャープド回折格子は、近位端から遠位端にかけて増大するスペースを有することになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のレーザ・システムの実施の一形態の模式図である。
【図２】レーザ・システムのチャープド回折格子を表した図である。
【図３】レーザ・ダイオード出力ビームに対する本システムの出力ビームの比較を表している図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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