(57)【要約】本発明は、パルスレーザー用の周波数ドリフトを用いた増幅装置に関し、下記の装置からなる。入射レーザーパルス（９１）を一時的に伸長できるストレッチャー（２）、伸長レーザーパルス（９２）を増幅できる少なくとも一つの増幅媒体（３，４）、伸長され増幅されたレーザーパルス（９５）を一時的に圧縮できる圧縮器（７）、その圧縮器（７）内には、本発明によれば、増幅器のエネルギー収率を増すために、部分的に一時的に圧縮レーザーパルスを増幅するための増幅媒体（８）が設置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射レーザーパルス（９１）を一時点に伸長できるストレッチャー（２）と、
伸長レーザーパルス（９２）を増幅できる少なくとも１つの増幅媒体（３，４）と、
伸長され増幅されたレーザーパルス（９５）を一時的に圧縮できる圧縮器（７）とを、逐次含んでなるパルス状レーザー生成用周波数ドリフトを用いた増幅装置であって、
前記圧縮器（７）が増幅媒体（８）を備え、部分的に一時的に圧縮されたレーザーパルスを増幅し、前記増幅器のエネルギー収率を高めることを特徴とするパルスレーザー用の周波数ドリフトを用いた増幅装置。
【請求項２】
前記圧縮器（７）に配置された前記増幅媒体（８）は、レーザーパルス（９６）の持続時間が前記圧縮器を貫通する前記パルス（９５）の持続時間の実質的に半分となる位置に配置さることを特徴とする請求項１に記載の周波数ドリフトを用いた増幅装置。
【請求項３】
前記圧縮器（７）が、逐次的に対置された４つの分散システム（７１，７２，７３，７４）と、第２の分散システム（７２）と第３の分散システム（７３）との間に配置された増幅媒体（８）とを含んでなることを特徴とする請求項１または２に記載の周波数ドリフトを用いた増幅装置。
【請求項４】
前記分散システム（７１，７２，７３，７４）が、分散回折格子であることを特徴とする請求項３に記載の周波数ドリフトを用いた増幅装置。
【請求項５】
前記圧縮器（７）の第１と第２の分散システム（７１，７２）が外気中に配置され、前記圧縮器（７）の第３と第４の分散システム（７３，７４）が真空室内に配置されることを特徴とする請求項３または４に記載の周波数ドリフトを用いた増幅装置。
【請求項６】
前記ストレッチャー（２）が少なくとも１つの分散回折格子（２１，２３，２４，２６）を使用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の周波数ドリフトを用いた増幅装置。
【請求項７】
前記圧縮器（７）に配置された前記増幅媒体（８）が、誘導放出による増幅を可能とするドープ結晶から成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の周波数ドリフトを用いた増幅装置。
【請求項８】
前記圧縮器（７）に配置された前記増幅媒体（８）がドーピング勾配を備えており、そのため前記レーザーパルスを構成する異なるスペクトル成分が、前記増幅媒体（８）の異なるドーピング水準を有する部分を通過することを特徴とする請求項７に記載の周波数ドリフトを用いた増幅装置。
【請求項９】
使用される増幅媒体（３，４，８）の少なくとも１つが、前記レーザーパルスのパラメトリック増幅を可能とする非線形結晶から成ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の周波数ドリフトを用いた増幅装置。
【請求項１０】
既に伸長されたレーザーパルスを一時的に圧縮することができる光学的圧縮器（７）であって、増幅媒体（８）を備え、そのため部分的に一時的に圧縮されたレーザーパルスを増幅し、エネルギー収率を増加することを特徴とする光学的圧縮器。
【請求項１１】
前記光学的圧縮器が、逐次的に配置された４つの分散システム（７１，７２，７３，７４）を含んでなり、前記増幅媒体（８）が第２の分散システム（７２）と第３の分散システム（７３）との間に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の光学的圧縮器。
【請求項１２】
前記分散システム（７１，７２，７３，７４）が分散回折格子であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の光学的圧縮器。
【請求項１３】
前記第１と第２の分散システム（７１，７２）が外気中に配置され、前記第３と第４の分散システム（７３，７４）が真空室内に配置されることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の光学的圧縮器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる周波数ドリフト増幅技術を用いた、強力なパルス状レーザー生成用周波数ドリフトを用いた増幅装置に関する。
【０００２】
この技術は、例えば約、数フェムト秒間、非常に強いピークパワーで極短時間継続するレーザーパルスを生成するために使用される。
【背景技術】
【０００３】
パルスレーザー、またはパルス状レーザーは極短時間、すなわち数ピコ秒（１０−１２秒）または数フェムト秒（１０−１５秒）の近傍で、高い瞬時パワーを達成することを可能とする。これらのレーザーでは超短レーザーパルスは、増幅媒体で増幅される前に発振器で生成される。当初生成されるレーザーパルスは低エネルギーであるにもかかわらず、パルスからのエネルギーは非常に短い時間の間に供給されるので、高い瞬時パワーを生成する。
【０００４】
非常に高い瞬時パワーを生ずる非線形効果を使わないで、レーザーパルスのエネルギーを増加することを可能にするために、増幅前にパルスを一時的に伸長し、増幅後にそのパルスを再圧縮することが考えられてきた。これにより、増幅媒体で使用される瞬時パワーを減少することができる。周波数ドリフト増幅と称される（またしばしば「チャープパルス増幅」またはＣＰＡと称される）この方法では、パルスの持続時間を約１０３〜１０５倍延ばし、次いでそのパルスを当初の持続時間に戻すように再圧縮することが可能である。
【０００５】
「増幅されたチャープ光パルスの圧縮」と題されたＤ・ストリックランドとＧ．Ｍｏｕｒｏｕによる論文（Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．５６，２１９−２２１−１９８５）に記載されているこのＣＰＡの方法は、パルスのスペクトル分解を使用しており、様々な波長に対し一時的にそれらをシフトさせるために、異なる長さの経路を課すことを可能とする。
【０００６】
図１は概略的に、このチャープパルス増幅方法を用いたレーザーパルス増幅の様子を示す。
【０００７】
発振器１は、入力パルスと呼ばれる、例えば１０フェムト秒の非常に短い持続時間のΔＴと、例えば数ナノジュールの比較的低いエネルギーＥを有するレーザーパルス９１を放射する。この入力パルス９１はストレッチャー２を通過し、時系列的に、波長の関数である様々なスペクトル成分を分布させる。
【０００８】
ストレッチャー２を作るためにはいくつかの方法が使われる。
【０００９】
図３は、入射光線の波長に応じて異なる方向に反射する回折格子を実装したストレッチャー２の配置を示す。そのようなストレッチャーの構造は、特にＯ．Ｅ．マルティネスの論文「正の群速度分散を用いた３０００倍回折格子コンプレッサー：１．３〜１．６μｍ帯におけるファイバー補償への応用」（ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｑｕａｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．ｑｅ−２３，Ｐ．９，１９８７）に記載されている。
【００１０】
入力パルス９１は、それをスペクトルに分散させる第１の回折格子２１に送られる。例として、パルス９１を構成し、中央波長と２つの両端波長のスペクトル成分に対応する３本の光線９１１、９１３および９１２が図３に示される。
【００１１】
レーザーパルスを構成するスペクトル成分、特に、９１１、９１２および９１３は、続いて、様々な光学的成分を収束させる光学系２２を通過する。光学系２２は、回折格子２１の後方に位置する第１の焦点Ｆ１と、第２の回折格子２３の後方に位置する第２の焦点Ｆ’１を有し、第２の回折格子２３が焦点Ｆ’１から離れる距離と、第１回折格子２１が第１の焦点Ｆ１から離れる距離が同じになるように配置される。
【００１２】
レーザーパルスの異なるスペクトル成分、特に、９１１、９１２および９１３は、第２の回折格子２３によってお互いが並行になるように回折され、第２の回折格子２３と対称的な位置にある第３の回折格子２４の方向に向かってゆき、第３の回折格子２４は光学系２２と対称的な位置にある光学系２５に向けてパルスを分散させる。焦点Ｆ２とＦ’２を有する光学系２５は、特に、９１１、９１２および９１３のスペクトル成分全てを、回折格子２１と対称的な位置にある第４の回折格子２６上の同一ポイント上に集め、第４の回折格子２６はスペクトル成分の全てを同じ方向に回折し新しいレーザーパルス９２を生成する。
【００１３】
回折格子２１、光学系２２、回折格子２３によって形成された一方のサブアセンブリと、回折格子２４、光学系２５、回折格子２６によって形成された他方のサブアセンブリは互いに対称である。故に、１つの典型的な実施形態によれば、回折格子２３と回折格子２４の間に折り返し２面対を配置することによって、これらのサブアセンブリのうちの１つだけを使用してこの構成を形成することが可能である。回折格子２１、２３及び光学系２２はそれぞれ回折格子２６、２４及び光学系２５の役割を果たすことができる。
【００１４】
入力パルス９１を形成する異なるスペクトル成分、特に、９１１、９１２および９１３は、ストレッチャー２において同一の経路を辿らない。ストレッチャー２の構成に応じて、短い波長の成分は長い波長の成分よりも、長い経路を、または反対に短い経路を辿る。この光路長の違いによって、伸長パルスと呼ばれるパルス９２において波長に応じたスペクトル成分の時間的オフセットが生じる。
【００１５】
この伸張パルス９２は、結果的に、入力パルス９１の持続時間ΔＴより長い持続時間を有し、例えば約１０５ΔＴである。この長い持続時間はパルス９２の瞬時パワーを入力パルス９１の瞬時パワーに比べて著しく減少させ、これによりパルス９２はより良い条件下で増幅が可能となる。
【００１６】
ストレッチャー２を構成する異なった回折格子２１、２３、２４、２６は、各々限定された分散率によるエネルギー収率を有することに留意すべきである。したがって、入力パルス９１がこれらの４つの回折格子を通過することにより、大幅なエネルギー損失を生じる。
【００１７】
レーザーパルスを伸長するために使用される別の方法は、長い距離の光ファイバーにパルスを伝搬させることである。ファイバーのコア材料におけるパルスのスペクトル成分の群速度分散により、所望の一時的な伸長を得ることが可能となる。この解決策は、好ましくは比較的長いパルスのために使用される。実際、伸長された非常に短いパルスに対して、回折格子を用いた圧縮システムで圧縮を行なう場合、回折格子と光ファイバーの間の異なる分散法則の違いによる収差が出現する可能性がある。
【００１８】
さらに別の既知の伸長方法は、格子のピッチが厚さに対して一定ではない感光材料から作られたブラッグ回折格子で構成される。そのためレーザーパルスの異なるスペクトル成分は異なる深さで反射され、この結果あるスペクトル成分が他のスペクトル成分に対して遅延を生じパルスが伸長される。
【００１９】
このような方法は、特に、Ｖａｄｉｕｍ  Ｓｍｉｒｎｏｖ，  Ｅｍｉｌｉｅ  Ｆｌｅｃｈｅｒ，  Ｌｅｏｎｉｄ  Ｇｌｅｂｏｖ，  Ｋａｉ−Ｈｓｉｕ  Ｌｉａｏ  及び  Ａｌｍａｎｔａｓ  Ｇａｌｖａｎａｕｓｋａｓ  による論文「超短パルスの伸長及び圧縮用ＰＴＲガラスにおけるチャープバルクブラッグ回折格子」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  ａｎｄ  Ｄｉｏｄｅ  Ｌａｓｅｒｓ  Ｔｅｃｎｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ．  Ｌｏｓ  Ａｎｇｅｌｅｓ  ２００５，  ＳＳ２−１．）に記載されている。
【００２０】
ストレッチャー２を出た伸張されたパルス９２は、次いでそのパワーを増加する増幅媒体を用いて増幅される。図１には、例として３つの増幅媒体が示される。
【００２１】
第１の増幅媒体３は、伸張されたパルス９２に入射パルス９１のエネルギーＥの約１０６倍のエネルギー、例えば数ミリジュールのエネルギーを与えるまで、伸張パルス９２のパワーを増加させる。
【００２２】
第２の増幅媒体４及び第３の増幅媒体５はそれぞれ、増幅され伸張されたパルス９３が、入力パルス９１のエネルギーＥの約１０１０倍のエネルギー、例えば２５ジュールのエネルギーを持つように、伸張パルスのパワーを増加させる。
【００２３】
パルスは比較的大きなエネルギーを持っているが、その持続時間が比較的長いため、そのピークパワーは増幅媒体３、４、５における非線形効果を回避できる程度に弱いものとなる。
【００２４】
増幅器３、４、５における増幅には、それらの増幅器において大きなポンピングエネルギーを必要とすることに留意すべきである。実際に、レーザーパルスが増幅媒体を通過する間にレーザーパルスに与えられるエネルギーは、増幅媒体に供給されるポンピングエネルギーの約４５％に相当するにすぎない。
【００２５】
使用される増幅媒体は、ほとんどの場合、誘導放出増幅媒体であるチタンをドープしたサファイア結晶である。
【００２６】
一つの可能な代替案によれば、レーザーパルスの増幅は、一般的には「光パラメトリックチャープパルス増幅」と呼ばれる、パラメトリックレーザーパルス増幅とチャープパルス増幅技術を組み合わせた方法を用いておこなってもよい。その場合には、伸張パルスの増幅は、著しく非線形的な特性を有する材料、例えば、ＴＤＰ（リン酸二水素カリウム）またはＢＢＯ（ベータホウ酸バリウム）またはＬＢＯ（三ホウ酸リチウム）タイプの結晶の中で行われる。
【００２７】
この場合増幅は、光ポンピングパルスの光子から増幅パルスの光子にエネルギーを与えることにより行われる。したがって、増幅されたパルスと光ポンピングパルスの波数ベクトルは位相整合していなければならず、２つのパルスは同期していなければならない。
【００２８】
このような増幅法は、特に、Ａ．Ｄｕｂｉｅｔｉｓらによる「ＢＢＯ結晶におけるチャープ及び伸長パルスのパラメトリック増幅による強力フェムト秒パルスの生成」と題された論文（Ｏｐｔ．  Ｃｏｍｍｕｎ．８８，４３３（１９９２））に記載されている。
【００２９】
誘導放出増幅またはパラメトリック増幅を用いる増幅器は、特許請求範囲において、区別することなく「増幅媒体」として記載される。
【００３０】
入力パルスの持続時間ΔＴに近い短い持続時間のパルスに戻すには、波長により異なる方向の入射光線を反射する４つの回折格子６１、６２、６３、６４を含む、圧縮器６と呼ばれる光学デバイスを使用して行われる。
【００３１】
第１の回折格子６１は、伸張パルス９３をスペクトル分散させる。例として、パルス９１０の中央波長と２つの両端波長とに対応する３本の光線９１１、９１２、９１３が図１に示される。
【００３２】
第２の回折格子６２は、レーザーパルスを構成するスペクトル成分、特に、９１１、９１２、９１３を部分的に回折し、これらのスペクトル成分は空間的に広がっていく。第３の回折格子６３は、これらのいろいろなスペクトル成分を第４の回折格子６４上の同一ポイントに集め、第４の回折格子６４はスペクトル成分の全て、特に、９１１、９１２、９１３を同じ方向に回折し新しいレーザーパルス９４を生成する。
【００３３】
入力パルス９１を形成する異なるスペクトル成分、特に、９１１、９１２および９１３は圧縮器６において同一の経路を辿らない。具体的には、圧縮器６は、ストレッチャー２で長い経路を有するスペクトル成分が圧縮器６で短い経路を持つように構築されている。このような光路長の違いにより、ストレッチャー２により生成されたスペクトルオフセットを帳消しにする、スペクトル成分波長に応じたスペクトル成分の時間的オフセットが生ずる。
【００３４】
これにより、パルス９２または９３において一時的に遅れが出たスペクトル成分は、そのスペクトル成分のすべてが、その遅延を取り戻すように一緒に集められ、入力パルス９１の持続時間ΔＴに近い持続時間、例えば２０フェムト秒と、非常に大きなピークパワー、例えば約１０１４  Ｗとを有する出力パルス９４になる。
【００３５】
圧縮器６を構成する異なる回折格子６１、６２、６３、６４はそれぞれ、限定された分散率により例えば約９０％のエネルギー収率を持つことに留意すべきである。したがって、パルス９３がこれらの４つの回折格子を通過することにより、大幅なエネルギーの損失が生じる。圧縮前のパルス９３のエネルギーが２５ジュールである場合は、出力パルス９４のエネルギーは約１５ジュールになる。
【００３６】
ゆえに、チャープパルス増幅技術は、非常に高い瞬時パワーを有するレーザパワーを生成することを可能とするが、非常に大きなエネルギー損失を発生する。
【００３７】
したがって、１５ジュールの出力パルスを得るためには２５ジュールの圧縮前のパルスを必要とするが、このエネルギーのほぼすべては増幅器により供給される。増幅器は約４５％のエネルギー収率を有するので、１５ジュールの出力パルスを得るためには、約５５ジュールのポンピングエネルギーを供給する必要がある。よって、チャープパルス増幅器の全体としての  エネルギー収率は３０％未満となる。
【００３８】
ゆえに、高エネルギーレーザーパルスの生成には非常に大きなエネルギー供給が必要となり、このため、特にポンピングのために、非常に大きくて高価な装置を備える必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３９】
本発明の目的は、前記先行技術の欠点を克服することにある。
【００４０】
特に、本発明は、低いポンピングエネルギーで高エネルギーのレーザーパルスを得ることができるように、レーザーチャープパルス増幅のエネルギー収率を高めることを目指している。
【００４１】
したがって、本発明は、より小さく、より安価な設備と、より低いエネルギー消費で、先行技術におけるのと同じエネルギーを有するパルスを得ることを目指す。
【００４２】
本発明の他の目的は、ポンピングパワーを増加させることなく、したがって、大きなポンピング設備を設けずまたコストをかけずに、従来の技術で得られるレーザーパルスよりも高いエネルギーを有するレーザーパルスを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００４３】
これらの目的は以下にさらに明らかになる他の目的とともに、パルス状レーザー生成用周波数ドリフトを用いた増幅装置を使用して達成され、その増幅装置は、
入射レーザーパルスを一時点に伸長することができるストレッチャーと、伸長レーザーパルスを増幅することができる少なくとも１つの増幅媒体と、
伸長され増幅されたレーザーパルスを一時的に圧縮することができる圧縮器とを備え、
本発明によれば、前記圧縮器は増幅媒体を備え、そのため部分的に一時的に圧縮されたレーザーパルスを増幅する。
【００４４】
このように一時的圧縮後に増幅されたパルスのエネルギー損失は、一時的圧縮を受けない場合の増幅パルスのエネルギー損失に比べ減少する。
【００４５】
さらに、圧縮器の中で、増幅器の前に配置される圧縮器の構成要素は、パルスを圧縮しないで増幅する場合よりも、ずっと低いエネルギーパルスに耐えるだけでよい。
【００４６】
有利には、前記圧縮器内に配置される前記増幅媒体は、レーザーパルスの持続時間が前記圧縮器を貫通する前のパルスの持続時間の実質的に半分となる位置に配置されるのが好ましい。
【００４７】
こうして、前記増幅媒体は前記圧縮器の２つのサブアセンブリの間に配置され、各サブアセンブリは一度伸長されたパルスの一時的圧縮の半分ずつを行なう。公知の増幅器では、パルスはその位置で空間的に広がっている。
【００４８】
好ましくは、前記圧縮器は４つの逐次的分散システムからなり、増幅媒体はそのうちの第２の分散システムと第３の分散システムとの間に配置される。
【００４９】
好ましくは、前記分散システムは、分散回折格子である。
【００５０】
本発明の有利な一実施形態によれば、前記圧縮器の第１と第２の分散システムが外気中に配置され、前記圧縮器の第３と第４の分散システムが真空室内に配置される。
【００５１】
このような圧縮器は、圧縮前の十分に増幅されたパルスの大きなエネルギーに耐えなければならず、構成要素はすべて真空室内に収納しなければならない先行技術の圧縮器より、実施し易くより安価ですむ。
【００５２】
有利には、前記ストレッチャーは、少なくとも１つの分散回折格子を使用する。
【００５３】
有利には、前記圧縮器に配置された前記増幅媒体は、誘導放出による増幅を可能とするドープ結晶から成る。
【００５４】
本発明の一つの有利な実施形態によれば、前記圧縮器に配置された前記増幅媒体がドーピング勾配を備えており、そのため前記レーザーパルスを構成する異なるスペクトル成分が、前記増幅媒体の異なるドーピングの水準を有する部分を通過する。
【００５５】
前記レーザーパルスが公知の光学的圧縮器におけるのと同様に、その波長に応じて空間的に広がるとき、その波長の関数として可変的な増幅をおこなうことが可能である。この特性により、例えば、ある増幅材料においては、波長の関数としてのレーザーパルスの利得差をオフセットすることが可能となる。
【００５６】
本発明の一つの有利な実施形態によれば、使用される増幅媒体の少なくとも１つが、前記レーザーパルスのパラメトリック増幅を可能とする非線形結晶から成る。
【００５７】
本発明はまた一度伸長されたレーザーパルスを一時的に圧縮する光学的圧縮器に関し、増幅媒体を備えており、そのため部分的に一時的に圧縮されたレーザーパルスを増幅することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
以下の、例示的でかつ非限定的な例として提供される本発明の好ましい実施形態の記載を、添付の図面を参照しながら読むことにより、本発明についてより良い理解が得られよう。
【図１】先行技術による、レーザーパルス生成用周波数ドリフトによる増幅装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態によるレーザーパルス生成用周波数ドリフトによる増幅装置の概略図である。
【図３】レーザーパルスのチャープパルス増幅のために使用されるストレッチャーの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
図２は、本発明の一実施形態による、周波数ドリフトによる増幅装置を図示する。本増幅装置において、図１記載の先行技術による装置と構成要素が同一の場合は、同一の参照符号を付す。
【００６０】
先行技術と同様に、発振器１は、ストレッチャー２を通過する入力レーザーパルス９１を放射する。ストレッチャー２を出た一時的に伸長されたパルス９２は１つもしくはそれ以上の増幅媒体３及び４を通過する。
【００６１】
本発明によりなされた変更は、圧縮器７に関する。この圧縮器は、先行技術の圧縮器６のように、先行技術の回折格子６１、６２、６３、６４と同じ役割をそれぞれが果たす４つの回折格子７１、７２、７３、７４を備える。しかしながら、本発明によれば、増幅媒体８は、圧縮器７に配置され、本圧縮器を構成する第２の回折格子７２と第３の回折格子７３の間に置かれる。この増幅器は、回折格子７１と７２で失われたエネルギーを補償することができる。
【００６２】
増幅媒体８を通過する前のパルス９６は、最初の２つの回折格子７１及び７２を通過することにより、増幅器４を出て圧縮器７に入るパルス９５とは異なる特性を有する。パルス９６の持続時間はパルス９５の持続時間の約半分となり、例えば、パルス９５の持続時間が約５００ピコ秒であれば、パルス９６の持続時間は約２５０ピコ秒となる。さらに、このパルス９６は空間的に広がり、一方の側で波長が最も短く、他方の側で波長が最も長い。
【００６３】
パルス９６が増幅媒体８を通過すると、一時的に伸長し空間的に広がるパルス９６と同じ特性を有する増幅パルス９７を生じる。
【００６４】
このパルス９６は、次いで回折格子７３と７４を通過することによって圧縮を継続し、パルスを空間的に再圧縮して一時的な圧縮を完了し、短い持続時間と高いピークパワーを有する出力パルス９８を形成する。
【００６５】
圧縮器における増幅媒体８の位置のゆえに、増幅媒体８を出るパルス９７は、回折格子７３と７４を通過した後に、４つの回折格子から成る圧縮器を通過する場合に比べて、エネルギー損失が減少する。
【００６６】
例として、使用する回折格子のそれぞれが、分散率による９０％のエネルギー収率を有する場合、２つの回折格子７３及び７４を通過するパルスのエネルギー損失は１９％である。
【００６７】
従って、１５ジュールの出力パルス９８を得るためには、増幅媒体８を出るパルス９７は約１８．５ジュール必要である。さらに、パルスが増幅媒体を通過する前のビームのエネルギーは非常に低く、２つの回折格子７１及び７２を通過することによるパルスのエネルギー損失は約１９％であるため、エネルギー損失は約０．５ジュールと非常に低くなる。
【００６８】
増幅媒体の有するエネルギー収率は４５％付近にあるので、それらの増幅媒体に供給されるべきトータルのポンピングエネルギーは約４０ジュールである。
【００６９】
よって、本発明の圧縮装置により、パルスに対して先行技術におけるのと同じパワーを供給するため、先行技術の周波数ドリフトによる増幅装置が消費するポンピングパワーより約３０％少ないポンピングパワーを消費するだけ、所定のパワーを有するレーザーパルスを供給することが可能である。  
【００７０】
圧縮器６は、上記のものとはやや異なる構造を持ち得ることに留意すべきである。例えば、ある実施形態においては、回折格子７１及び７２によって一方に形成されたサブアセンブリと回折格子７３及び７４によって他方に形成されたサブアセンブリが、折り重ねた２面体を使用して従来どおり折り重ねられ、これにより、単一のサブアセンブリを、レーザーパルスが２度移動するように構成することも可能である。
【００７１】
しかしながら、この実施形態は、本発明を実施するためには好ましくない。実際に、図２に示す実施形態では、低エネルギーのパルスを受信する２つの回折格子７１及び７２は、先行技術の圧縮器６１、６２よりも寸法を小さくすることが可能である。その結果、より安価な回折格子を使用することが可能となり、その使用条件もより柔軟なものとなる。例えば、先行技術の圧縮器を構成する回折格子のアセンブリは真空室内に配置されている必要があるが、２つの回折格子７１と７２は外気中に置いておくことが可能である。
【００７２】
増幅媒体８でレーザーパルス９６を増幅している間、パルスを形成する複数の波長は波長に応じて空間的に分散される。
【００７３】
本発明の一実施形態によれば、増幅媒体８は完全にコンスタントな増幅を提供することができ、これはドーピングが結晶中で放射状に均一であるときに達せられる。
【００７４】
本発明の別の有利な実施形態によれば、増幅媒体におけるレーザーパルスの各成分の通過位置に応じて、可変増幅をおこなうことが可能である。この異なる増幅は、例えば、レーザーパルス通過方向に対して垂直方向にドーピング勾配を有する増幅媒体を使用して行われる。
【００７５】
このようなドーピング勾配は、例えば、チタンサファイア結晶において、自然に存在している。必要に応じて、例えば大きな結晶（例えば直径８０ｍｍ以上の）を使用してこの自然な放射状のドーピング勾配を有効に利用することができる。この場合、ドーピングは結晶の周縁部より中心部において弱く、そのため中心部では周縁部に比べエネルギー収率が小さくなり、そのため中心部では潜在的利得が低くなる。
【００７６】
空間的な位置に応じたこの可変増幅により、増幅媒体８を通過する波長の関数として、空間的に広がったレーザーパルスのための波長に応じた可変増幅を実施することが可能になる。パルスのスペクトル利得は実際に、より強くドープされた結晶の中心部を通過する波長に対してより大きな意味を持つ。
【００７７】
パルスの異なるスペクトル成分のためのこのような異なる増幅は、レーザーパルスのスペクトル成分が空間的に広がるすべてのケースにおいて実施される。例えば、波長の関数としてのレーザーパルスとチタンサファイア結晶の利得差をオフセットするために有効である。
【図１】
2013535835.tif 000003
【図２】
2013535835.tif 000004
【図３】
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【国際調査報告】
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