(57)【要約】本開示は、レーザビームを操作及び調節するための方法及び装置を提供する。本開示の方法及び装置は、レーザシステムがその動作出力を維持しながら、レーザビームのアクティブ化／非アクティブ化を可能にする。さらに、本開示は、コアと少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバに結合するように構成されたハイブリッド型ポンプモジュールであって、光ファイバの光路に配置された少なくとも１つの集束レンズと、クラッドの光路に配置された、マルチモードビームを出力するように各々構成された複数のダイオードモジュールと、コアの光路に配置され、選択された機能を提供するように構成された少なくとも１つのコア関連モジュールと、を備える、ハイブリッド型ポンプモジュールを提供する。さらに、本開示は、光放射の周波数を逓倍するように構成された装置及び方法を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのシードレーザ装置と、前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを選択的に提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムとを備えたレーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、ＣＢＣポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含み、
当該方法は、
前記ＣＢＣポイントでの建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームをアクティブ化することによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記ＣＢＣポイントでの破壊的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化することによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記破壊的な干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化する前記ステップは、調節された前記位相調節器のうちの半分を制御して前記レーザビームに対して半位相（π）を追加するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、
前記破壊的な干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化する前記ステップは、調節された前記位相調節器のうちのいくつかを調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記位相調節器の各々は個別に調節される、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項２に記載の方法であって、
前記レーザビームを最大強度で提供するように調節された前記位相調節器のうちのいくつかを調節することによって、前記レーザビームを調節するステップをさらに含み、
前記位相調節器の調節は、前記レーザビームの強度を、前記最大強度の所定の割合に等しい強度にすることを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記破壊的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化する前記ステップは、前記破壊的なビーム干渉を最小強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
少なくとも１つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その帯域幅を調節するように構成された高速光調節器（ＦＯＭ）と、
帯域幅が調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムと、を備え、
当該方法は、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムのＣＢＣポイントでの建設的な干渉を可能にするように設定された第１の帯域幅（Δω１）を有する前記シードビームを提供するように前記高速光調節器（ＦＯＭ）を制御することによって、前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記ＣＢＣポイントでの建設的な干渉を不能にするように設定された第２の帯域幅（Δω２；Δω２＞Δω１）を有する前記シードビームに提供するように前記高速光調節器（ＦＯＭ）を制御することによって、前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、ＣＢＣポイントでの建設的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、調節された前記シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含み、
前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御するステップをさらに含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムと、
第１の波長（λ１）を有する第１のシードビームを提供するように構成された第１のシードレーザ装置と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長（λ２；λ２≠λ１）を有する第２のシードビームを提供するように構成された第２のシードレーザ装置と、
前記第１のシードビーム及び前記第２のシードビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクするように構成された光スイッチと、を備え、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、ＣＢＣポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされたシードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含み、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第１のシードビームを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化し、かつ、前記位相調節器を制御して建設的なビーム干渉を可能にし、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第２のシードビームを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクさせて前記レーザビームを非アクティブ化して、前記建設的なビーム干渉を不能にし、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムと、
第１の帯域幅（Δω１）を有する第１のシードビームを提供するように構成された第１のシードレーザ装置と、
前記第１の帯域幅よりも広い第２の帯域幅（Δω２；Δω２＞Δω１）を有する第２のシードビームを提供するように構成された第２のシードレーザ装置と、
前記第１のシードビーム及び前記第２のシードビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクするように構成された光スイッチと、を備え、
前記第１の帯域幅（Δω１）は、前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムのＣＢＣポイントでの前記建設的なビーム干渉を有効にするように設定され、
前記第２の帯域幅（Δω２）は、前記ＣＢＣポイントでの前記建設的なビーム干渉を不能にするように設定されており、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第１のシードビームを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化して前記建設的なビーム干渉を可能にし、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第２のシードビームをＣＢＣシステムにリンクさせてレーザビームを非アクティブ化して前記建設的なビーム干渉を不能にし、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、前記ＣＢＣポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされたシードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含み、
前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御するステップをさらに含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムと、
第１の波長（λ１）を有する第１のシードビームを提供するように構成された第１のシードレーザ装置と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長（λ２；λ２≠λ１）を有する第２のシードビームを提供するように構成された第２のシードレーザ装置と、
前記第１のシードビーム及び前記第２のシードビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクするように構成された光スイッチと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記第１の波長（λ１）を有するビームを前記レーザシステムの出力に伝送し、前記第２の波長（λ２）を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビームを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラーと、を備え、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第１のシードビームを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを伝送して、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第２のシードビームを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクさせて前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームを反射して、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、ＣＢＣポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされたシードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含み、
前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御するステップをさらに含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成された主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）と、
第１の波長（λ１）を有する第１のシードビームを提供するように構成された第１のシードレーザ装置と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長（λ２；λ２≠λ１）を有する第２のシードビームを提供するように構成された第２のシードレーザ装置と、
前記第１のシードビーム及び前記第２のシードビームの一方のみを前記主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）にリンクするように構成された光スイッチと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記第１の波長（λ１）を有するビームを前記レーザシステムの出力に伝送し、前記第２の波長（λ２）を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビームを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラーと、を備え、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第１のシードビームを前記主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）にリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを伝送して、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第２のシードビームをコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクさせて前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームを反射して、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２０】
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
少なくとも１つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された少なくとも１つの光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）であって、前記偏光方向の調節が、前記シードビームに少なくとも２つの偏光成分を提供することを含み、前記偏光成分のうちの１つが所定の偏光方向（Ｐ１）を有する、該光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）と、
偏光調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分のみを前記レーザシステムの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、前記レーザビームを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、を備え、
当該方法は、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、ビームの全体強度の５０％よりも大きい強度（Ｉ１）で提供することによって前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、前記レーザビームの全体強度の５０％以下の強度（Ｉ１）で提供することによって前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記シードレーザビームの全体強度の所定の割合に等しい強度（Ｉ１）を有する前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を提供することにより、前記レーザビームを調節するステップをさらに含む、ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法であって、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、ＣＢＣポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、偏光調節された前記シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含み、
当該方法は、
前記位相調節器を制御して、少なくとも、前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップ中に、前記ＣＢＣポイントでの前記建設的なビーム干渉を提供するステップをさらに含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２０に記載の方法であって、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）は、
ビーム分割アセンブリであって、第１の偏光方向（Ｐ１）を有する入力ビームを受け取り、前記第１の偏光方向（Ｐ１）及び第１の強度（Ｉ１）を有する第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と、前記第１の偏光方向（Ｐ１）及び第２の強度（Ｉ２）を有する第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ１））とを出力するように構成され、前記第１の強度と前記第２の強度との和（Ｉ１＋Ｉ２）が前記入力ビームの強度に等しい、該ビーム分割アセンブリと、
前記ビーム分割アセンブリから出力された前記第１の出力ビーム及び前記第２の出力ビームの一方（Ｂ１またはＢ２）を受け取り、その偏光を変換するように構成された偏光変換器と、
偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であって、前記第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と偏光変換された前記第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ２））とを受け取り、それらを結合して第３のビームを生成するように構成された、該偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、または、カプラであって、前記第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と偏光変換された前記第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ２））とを受け取り、それらを結合した後に２つの出力ビームに分割し、分割された前記２つの出力ビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムへの入力として提供するように構成された、該カプラと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、
前記ビーム分割アセンブリは、
入力ビームを受け取り、前記入力ビームを２つのビームに分割するように構成されたビームスプリッタと、
前記２つのビームの一方のビームの位相を調節するように構成された位相調節器と、
前記２つのビームを受け取り、２つの干渉位置でのそれらの干渉を提供することによって、前記第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と前記第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ１））とを提供するように構成されたカプラと、
電子制御装置であって、前記２つの干渉位置の一方をモニタリングし、それに応じて、前記位相調節器を制御することによって、モニタリングされた干渉位置での建設的または破壊的なビーム干渉を可能し、かつ、モニタリングされていない干渉位置での破壊的または建設的なビーム干渉を提供するように構成された、該電子制御装置と、を含み、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御する前記ステップは、前記位相調節器を制御するステップを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２５】
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
少なくとも１つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された少なくとも１つの光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）であって、前記偏光方向の調節が、前記シードビームに少なくとも２つの偏光成分を提供することを含み、前記偏光成分のうちの１つが所定の偏光方向（Ｐ１）を有する、該光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）と、
偏光調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成された主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）と、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分のみを前記レーザシステムの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、前記レーザビームを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、を備え、
当該方法は、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、ビームの全体強度の５０％よりも大きい強度（Ｉ１）で提供することによって前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、前記レーザビームの全体強度の５０％以下の強度（Ｉ１）で提供することによって前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２６】
レーザビームを調節するように構成されたレーザシステムであって、
少なくとも１つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された少なくとも１つの光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）であって、前記偏光方向の調節が、前記シードビームに少なくとも２つの偏光成分を提供することを含み、前記偏光成分のうちの１つが所定の偏光方向（Ｐ１）を有する、該光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）と、
偏光調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分のみを前記レーザシステムの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、前記レーザビームを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、
電子制御装置であって、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、ビームの全体強度の５０％よりも大きい強度（Ｉ１）で提供することによって前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供し、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、前記レーザビームの全体強度の５０％以下の強度（Ｉ１）で提供することによって前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するように構成された、該電子制御装置と、
を備える、ことを特徴とするシステム。
【請求項２７】
請求項２６に記載のシステムであって、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、ＣＢＣポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、偏光調節された前記シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２８】
請求項２６に記載のシステムであって、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）は、
ビーム分割アセンブリであって、第１の偏光方向（Ｐ１）を有する入力ビームを受け取り、前記第１の偏光方向（Ｐ１）及び第１の強度（Ｉ１）を有する第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と、前記第１の偏光方向（Ｐ１）及び第２の強度（Ｉ２）を有する第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ１））とを出力するように構成され、前記第１の強度と前記第２の強度との和（Ｉ１＋Ｉ２）が前記入力ビームの強度に等しい、該ビーム分割アセンブリと、
前記ビーム分割アセンブリから出力された前記第１の出力ビーム及び前記第２の出力ビームの一方（Ｂ１またはＢ２）を受け取り、その偏光を変換するように構成された偏光変換器と、
偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であって、前記第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と偏光変換された前記第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ２））とを受け取り、それらを結合して第３のビームを生成するように構成された、該偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、または、前記第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と偏光変換された前記第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ２））とを受け取り、それらを結合した後に２つの出力ビームに分割し、前記２つの出力ビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムへの入力として提供するように構成された、該カプラと、を含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムであって、
前記ビーム分割アセンブリは、
入力ビームを受け取り、前記入力ビームを２つのビームに分割するように構成されたビームスプリッタと、
前記２つのビームの一方のビームの位相を調節するように構成された位相調節器と、
前記２つのビームを受け取り、２つの干渉位置でのそれらの干渉を提供することによって、前記第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と前記第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ１））とを提供するように構成されたカプラと、
電子制御装置であって、前記２つの干渉位置の一方をモニタリングし、それに応じて、前記位相調節器を制御することによって、モニタリングされた干渉位置での建設的または破壊的なビーム干渉を可能し、かつ、モニタリングされていない干渉位置での破壊的または建設的なビーム干渉を提供するように構成された、該電子制御装置と、を含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項３０】
コアと少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバに結合するように構成されたハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記光ファイバによる光路に配置された少なくとも１つの集束レンズと、
前記クラッドによる光路に配置された、マルチモードビームを出力するように各々構成された複数のダイオードモジュールと、
前記コアによる光路に配置された少なくとも１つのコア関連モジュールであって、
（ａ）前記コアに向けてシングルモードビームを出力する機能、
（ｂ）前記コアからビームを受け取り、受け取ったビームを出力光ファイバに結合する機能、
（ｃ）前記コアからビームを受け取り、受け取ったビームを前記コアに反射して戻す機能、及び、
（ｄ）前記コアからビームを受け取り、受け取ったビームの一部を前記コアに反射して戻し、受け取ったビームの別の部分を出力光ファイバに結合する機能、からなる群から選択される機能を提供するように構成された、該コア関連モジュールと、を備える、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。
【請求項３１】
請求項３０に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
ビームの波長を所定の波長範囲に狭めてロックするように構成されたボリュームブラッグ回折格子（ＶＢＧ）をさらに備える、ことを特徴とするハイブリッド型モジュール。
【請求項３２】
請求項３０に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記複数のダイオードモジュール及び前記コア関連モジュールは、それらの出力ビームが列毎に互いに平行になるように、少なくとも１つの列に配置される、ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。
【請求項３３】
請求項３２に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記複数のダイオードモジュール及び前記コア関連モジュールは、２列以上で配置されており、
当該ハイブリッド型ポンプモジュールは、
第１のビーム列の光路に配置された少なくとも１つの偏光子ビームコンバイナと、
追加のビーム列毎に設けられた１以上の折り畳みミラーであって、それに対応する列の平行ビームを、前記偏光子ビームコンバイナに向けて反射して方向転換させるように各々構成された、該折り畳みミラーと、をさらに備える、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。
【請求項３４】
請求項３０に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記ダイオードモジュールの各々は、
広域レーザ（ＢＡＬ）と、
前記広域レーザ（ＢＡＬ）に関連付けられた折り畳みミラーであって、それに関連する前記広域レーザ（ＢＡＬ）と前記クラッドとの間の光路を有するように構成された、該折り畳みミラーと、
任意選択で、前記広域レーザ（ＢＡＬ）とそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、前記広域レーザ（ＢＡＬ）のビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズと、をさらに含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。
【請求項３５】
請求項３０に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記コア関連モジュールは、シード関連モジュールを含み、
前記シード関連モジュールは、
シードレーザ装置に結合するように構成された少なくとも１つのシード入力と、
前記シード入力と前記コアとの間の光路に設けられた、前記シード入力に関連付けられた折り畳みミラーと、
任意選択で、前記シード入力とそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、シードビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズと、を含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。
【請求項３６】
請求項３５に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記シード関連モジュールは、
前記シードビームを増幅するように構成されたビーム増幅器と、
前記シードビームをサンプリングするように構成されたタップまたは部分ミラー、及びビーム後方伝送をモニタリングして警告するように構成されたモニタと、
一方向のみの光の伝送を可能にするように構成されたアイソレータとのうちの少なくとも１つをさらに含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。
【請求項３７】
請求項３０に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記コア関連モジュールは、出力モジュールを含み、
前記出力モジュールは、
出力ファイバであって、任意選択でエンドキャップ要素を含む、該出力ファイバと、
前記コアと前記出力ファイバとの間の光路に設けられた、前記出力ファイバに関連する折り畳みミラーと、
任意選択で、前記出力ファイバとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、受け取ったコアビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズと、
最適には、ポンプダンプと、を含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。
【請求項３８】
請求項３０に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記コア関連モジュールは、高反射（ＨＲ）モジュールを含み、
前記高反射（ＨＲ）モジュールは、
高反射（ＨＲ）ミラーと、
前記コアと高反射（ＨＲ）ミラーとの間の光路に設けられた、前記高反射（ＨＲ）ミラーに関連付けられた折り畳みミラーと、
任意選択で、前記高反射（ＨＲ）ミラーとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、それに関連するビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズと、を含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。
【請求項３９】
請求項３８に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記高反射（ＨＲ）ミラーは、
前記高反射（ＨＲ）ミラーとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、反射ビームを調節するように構成されたキャビティ内調節器をさらに含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。
【請求項４０】
請求項３０に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記コア関連モジュールは、部分反射（ＰＲ）モジュールを含み、
前記部分反射（ＰＲ）モジュールは、
出力ファイバであって、任意選択でエンドキャップを含む、該出力ファイバと、
前記出力ファイバによる光路に配置された部分反射（ＰＲ）ミラーと、
前記コアと前記部分反射（ＰＲ）ミラーとの間の光路に設けられた、前記部分反射（ＰＲ）ミラーに関連付けられた折り畳みミラーと、
任意選択で、前記部分反射（ＰＲ）ミラーとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、それに関連するビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズと、を含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。
【請求項４１】
請求項３０に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
ベース面、リブ、ネジ、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの熱分配要素をさらに備える、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。
【請求項４２】
ファイバ増幅システムであって、
コアと少なくとも１つのクラッドとを含む光ファイバと、
前記光ファイバの第１の端部に結合された請求項３５に記載のハイブリッド型ポンプモジュールと、を備える、
ことを特徴とするシステム。
【請求項４３】
請求項４２に記載のシステムであって、
ポンプダンプ及びエンドキャップエレメントの少なくとも一方をさらに備える、ことを特徴とするシステム。
【請求項４４】
請求項４２に記載のシステムであって、
前記光ファイバの第２の端部に結合された、請求項３７に記載のハイブリッド型ポンプモジュールをさらに備える、
ことを特徴とするシステム。
【請求項４５】
ファイバレーザシステムであって、
コアと少なくとも１つのクラッドとを含む光ファイバと、
前記光ファイバの第１の端部に結合された、請求項３８に記載のハイブリッド型ポンプモジュールと、
前記光ファイバの第２の端部に結合された、ファイバブラッグ回折格子（ＦＢＧ）または請求項４０に記載のハイブリッド型ポンプモジュールと、を備える、
ことを特徴とするシステム。
【請求項４６】
請求項４５に記載のシステムであって、
ポンプダンプ及びエンドキャップ要素のうちの少なくとも一方をさらに備える、ことを特徴とするシステム。
【請求項４７】
光放射の周波数を逓倍するように構成された装置であって、
第１の非線形結晶と少なくとも１つの第２の非線形結晶とを含む少なくとも２つの連続した非線形結晶（ＮＬＣ）を備え、
前記第１の非線形結晶は、基本周波数（ＦＦ）の基本波ビームを受け取り、第２調波周波数（ＦＨ）の弱い第２調波ビームを、前記基本周波数（ＦＦ）の強い残留ビームと共に出射するように構成され、前記弱い第２調波ビームと前記基本波ビームとの出力比は５×１０−３対１よりも小さく、
前記少なくとも１つの第２の非線形結晶は、その前の非線形結晶（ＮＬＣ）からの、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと、前記第２調波周波数（ＦＨ）の前記第２調波ビームとを受け取り、前記第２調波周波数（ＦＨ）の強い周波数逓倍ビームを、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと共に出射するように構成され、前記強い周波数逓倍ビームと前記基本波ビームとの出力比は０．３：１よりも大きい、
ことを特徴とする装置。
【請求項４８】
請求項４７に記載の装置であって、
前記第２の非線形結晶によって受け取られる前に、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと前記第２調波周波数（ＦＨ）の前記第２調波ビームとの位相関係を補正するように構成された少なくとも１つの位相不整合補償器（ＰＭＣ）をさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項４９】
請求項４８に記載の装置であって、
前記強い周波数逓倍ビームをサンプリングし、それに応じて、前記強い周波数逓倍ビームの出力を最大化することを可能にするように前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を調節するように構成された少なくとも１つのフィードバック及び制御システムをさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項５０】
請求項４８に記載の装置であって、
前記フィードバック及び制御システムは、
少なくとも１つの測定要素と、
少なくとも１つの処理要素と、
前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を調節するように構成された少なくとも１つの調節要素と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項５１】
請求項４７に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の温度を調節するように各々構成された、少なくとも１つのオーブンをさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項５２】
請求項４７に記載の装置であって、
前記第１の非線形結晶の長さ（ＬＳ）は、前記第２の非線形結晶の長さ（ＬＤ）の１０％以下である（ＬＳ≦０．１ＬＤ）ことを特徴とする装置。
【請求項５３】
請求項５２に記載の装置であって、
前記第２の非線形結晶はＬＢＯを含み、
前記第２の非線形結晶の長さ（ＬＤ）は４０ｍｍ以上であることを特徴とする装置。
【請求項５４】
請求項４７に記載の装置であって、
前記基本周波数（ＦＦ）は、赤外（ＩＲ）光の性質（λＦ＝１０６４ｎｍ）を有し、
前記第２調波周波数（ＦＨ）は、可視光の性質（λＨ＝５３２ｎｍ）を有することを特徴とする装置。
【請求項５５】
請求項４７に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々は、その結晶軸に沿った基本波ビーム偏光を有するか、または、その結晶軸に対して４５度の角度をなす基本波ビーム偏光を有するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項５６】
請求項４７に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々は、ＢＢＯ、ＫＴＰ、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＤＫＤＰ、ＡＤＰ、ＫＤＰ、ＬｉＩＯ３、ＫＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＡｇＧａＳ２、及びＡｇＧａＳｅ２からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする装置。
【請求項５７】
請求項４７に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々の側面積の寸法は、それが受け取る入力ビームの寸法よりも大きいことを特徴とする装置。
【請求項５８】
請求項４７に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）にビームを集束させるように構成された少なくとも１つの集束要素をさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項５９】
光放射の周波数を逓倍するための方法であって、
基本周波数（ＦＦ）の基本波ビームと、第２調波周波数（ＦＨ）の弱い第２調波ビームとを有する非線形結晶（ＮＬＣ）を提供する提供ステップと、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）によって、前記第２調波周波数（ＦＨ）の強い周波数逓倍ビームを、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと共に出射する出射ステップと、を含み、
前記弱い第２調波ビームと前記基本波ビームとの出力比は５×１０−３対１よりも小さく、
前記強い周波数逓倍ビームと前記基本波ビームとの出力比は０．３：１よりも大きいことを特徴とする方法。
【請求項６０】
請求項５９に記載の方法であって、
前記提供ステップは、前記基本波ビームと前記弱い第２調波ビームとの位相不整合を補償するステップをさらに含み、
当該方法は、
前記強い周波数逓倍ビームの出力を最大化すること可能にするように位相不整合補償器（ＰＭＣ）を制御するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項６１】
光放射入力の周波数を逓倍して、第２調波周波数の出力ビームを提供するように構成された装置であって、
少なくとも２つの連続した非線形結晶（ＮＬＣ）であって、前記非線形結晶の各々は、その前の非線形結晶（ＮＬＣ）からの、基本周波数（ＦＦ）の第１のビーム、及び、任意選択で前記第２調波周波数（ＦＨ）の第２のビームを受け取り、前記第２調波周波数（ＦＨ）の強い周波数逓倍ビームを前記基本周波数（ＦＦ）の残留ビームと共に出射するように構成された、該非線形結晶（ＮＬＣ）と、
２つの前記非線形結晶（ＮＬＣ）の間に配置された少なくとも１つの位相不整合補償器（ＰＭＣ）であって、後続の前記非線形結晶（ＮＬＣ）によって受け取られる前に、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと前記第２調波周波数（ＦＨ）の第２調波ビームとの間の位相関係を補正するように構成された、該位相不整合補償器（ＰＭＣ）と、
前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）毎に設けられた電動回転装置であって、前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を能動的に回転させることができるように構成され、それによって、前記残留ビームと前記第２調波ビームとの位相関係の補正を能動的に調節する、該電動回転装置と、を備えたことを特徴とする装置。
【請求項６２】
請求項６１に記載の装置であって、
前記強い周波数逓倍ビームをサンプリングし、それに応じて、前記強い周波数逓倍ビームの最大出力を可能にするために、前記電動回転装置によって前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を傾けるように構成された少なくとも１つのフィードバック及び制御システムをさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項６３】
請求項６２に記載の装置であって、
前記フィードバック及び制御システムは、
少なくとも１つのビームスプリッタと、
少なくとも１つの測定要素と、
少なくとも１つの処理要素と、
前記電動回転装置を制御するように構成された少なくとも１つの制御要素と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項６４】
請求項６１に記載の装置であって、
前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）は、色分散を示す光学的に透明な窓を含み、
前記ビームが前記窓を通過するのに要する距離が、前記窓の回転角度に対して相対的に変化するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項６５】
請求項６１に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を段階的及び／または連続的な動作で回転させるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項６６】
請求項６５に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、上限値と下限値とによって範囲が規定されるディザ形態で前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を回転させるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項６７】
請求項６２に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、上限値と下限値とによって範囲が規定されるディザ形態で前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を回転させるように構成されており、
前記フィードバック及び制御システムは、前記ディザ形態を用いて、
（ａ）後続の前記非線形結晶（ＮＬＣ）での逆変換を最小化し、それによって、前記出力ビームの出力を最大化すること、
（ｂ）後続の前記非線形結晶（ＮＬＣ）での逆変換を最大化し、それによって、前記出力ビームの出力を最小化すること、及び、
（ｃ）前記出力ビームの出力をその最大値と最小値との間の所定の値に調節すること、
のうちの少なくとも１つを提供するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項６８】
請求項６１に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、前記出力ビームをＯＮ／ＯＦＦするために、前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を、最大調波変換状態と最小調波変換状態との間で、トグルモードで回転させるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項６９】
請求項６８に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、制御された立ち上がり時間及び立ち下がり時間、及び制御可能な持続時間を有するフラットトップパルスを提供するように前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を回転させるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項７０】
請求項６１に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、ルックアップテーブルに従って前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を回転させることによって、整形された調波パルスを提供するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項７１】
請求項６１に記載の装置であって、
前記出力ビームから前記残留ビームの少なくとも一部を分離するように構成された少なくとも１つのダイクロイックビームスプリッタをさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項７２】
請求項６１に記載の装置であって、
前記強い周波数逓倍ビームと前記基本周波数の前記第１のビームとの出力比は０．３：１よりも大きいことを特徴とする装置。
【請求項７３】
請求項６１に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の温度を調節するように各々構成された少なくとも１つのオーブンをさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項７４】
請求項７３に記載の装置であって、
前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を能動的に制御することにより、前記非線形結晶（ＮＬＣ）を収容する前記オーブンの温度の変動によって引き起こされる出力変動を最小限に抑えるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項７５】
請求項６１に記載の装置であって、
前記基本周波数（ＦＦ）は、赤外（ＩＲ）光の性質（λＦ＝１０６４ｎｍ）を有し、
前記第２調波周波数（ＦＨ）は、可視光の性質（λＨ＝５３２ｎｍ）を有することを特徴とする装置。
【請求項７６】
請求項６１に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々は、その結晶軸に沿った基本波ビーム偏光を有するか、または、その結晶軸に対して４５度の角度をなす基本波ビーム偏光を有するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項７７】
請求項６１に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々は、ＢＢＯ、ＫＴＰ、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＤＫＤＰ、ＡＤＰ、ＫＤＰ、ＬｉＩＯ３、ＫＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＡｇＧａＳ２、及びＡｇＧａＳｅ２からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする装置。
【請求項７８】
請求項６１に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々の側面積の寸法は、それが受け取る入力ビームの寸法よりも大きいことを特徴とする装置。
【請求項７９】
請求項６１に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）にビームを集束させるように構成された少なくとも１つの集束要素をさらに備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームの方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ、レーザビームアレイ、及び光ファイバレイから放射されるビームを操作する能力は、溶接、切断、測量、衣料産業、レーザ核融合、通信、レーザ印刷、ＣＤまたは光ディスク、分光法、熱処理、バーコードスキャナ、レーザ冷却、トラッキング技術、ターゲティング技術などの様々な分野で重要になってきている。これらの分野及び他の関連分野でのレーザの適用では、しばしば、レーザビームの高速のアクティブ化（照射開始）及び非アクティブ化（照射停止）を必要とする。
【０００３】
現在、光ファイバビームを操作（アクティブ化／非アクティブ化）するために使用される方法は、レーザシステムの出力の操作を必要とする。例えば、シードビーム装置の「オン」／「オフ」（シャットダウン）、シードビームの伝送／遮断、または、それの電流をオフにすることである。これらの出力操作は、例えばファイバレーザの自発放出時間に起因して比較的遅く（１〜５ＫＨｚの範囲内）、また、レーザが増幅された自発放出を放射するときには、レーザシステムの構成要素の一部を損傷する恐れがある。
【０００４】
例えば、ビーム走査中または他の高速材料加工中に使用される、高出力レーザビームの高速操作（アクティブ化／非アクティブ化）を可能にする方法及び／または装置に対する長年の切実な要望が存在する。
【０００５】
高出力ファイバレーザ及びファイバ増幅器は、イオンを励起してレーザプロセスを開始するためには、高輝度ポンプ源、そして、ドープファイバと結合するための効率的な技術を必要とする。信号出力とファイバコアとの結合も重要である。
【０００６】
ポンプ及び／または信号光をドープファイバと結合させる一般的な方法は、端面ポンピング技術に基づくファイバコンバイナまたは融合テーパファイバ束（ＴＦＢ）である融合カプラを用いて行われる。信号フィードスルーを有するＴＦＢコンバイナは、中央の入力信号ファイバと、出力ピグテール（カールした）ダブルクラッド（ＤＣ）ファイバとを含み、信号及びポンプ光を単一のピグテールファイバに結合する。ＴＦＢの使用は、複数のマルチモードファイバで囲まれた信号光の誘導、及びポンプ光の誘導を含む。ファイバ束の直径を出力ピグテールファイバの直径と一致させるために、ファイバ束をゆっくりと溶融させてテーパ加工する。テーパ加工後、ファイバ束をテーパ腰の周りで切断し、出力ピグテールＤＣファイバに融着接続する。しかしながら、ファイバ束のテーパ加工は、本質的に、ポンプ光の開口数（ＮＡ）の増大、及び信号光のモードフィールド径（ＭＦＤ）の変化を伴う。したがって、テーパ加工されたファイバ束と出力ピグテールＤＣファイバとの間に必要とされる光学的整合及び機械的整合要件は、例えば、ＴＦＢ構造にいくつかの欠点をもたらす可能性がある。
そのような欠点としては、例えば、
テーパ加工後の、出力ピグテールＤＣファイバに適合する入力ファイバの選択のフレキシビリティが低いこと、
テーパ加工された入力信号ファイバと出力ピグテールＤＣファイバとの間の信号モードフィールド径（ＭＦＤ）のわずかな不一致や不整合に起因して、主に信号挿入損失に関連してビーム品質が低下し、それによって、高出力動作時にファイバに壊滅的なダメージを与える恐れがあること、
例えば逆伝搬励起ファイバ増幅器のための逆伝搬信号の場合に、信号挿入損失（最大１０％）が、増幅された信号光に対するそれらの絶縁が不十分であることに起因して、ポンプダイオードに損傷を与える恐れがあること、
が挙げられる。
【０００７】
別の一般的な技術としては、マルチクラッドファイバの周囲にテーパ状のキャピラリを用いるか、または、マルチクラッドファイバの最外クラッドに１以上のテーパ状のマルチモードファイバを直接融着させることによる、漸進的伝達（ＧＴ）波カプラなどのモノリシックな全ファイバ結合器が挙げられる。
【０００８】
しかしながら、現在のコンバイナの結合効率は、非常に高出力の増幅器及びレーザに使用するには十分ではない。加えて、信号ファイバがポンプファイバと共に先細にテーパ加工されるため、信号ファイバのコア径が小さくなり、それによって、大きなモードフィールド経を有するダブルクラッドファイバとの結合における著しい不一致が発生するという問題が生じる。このような大きなモードフィールド径との不一致は、許容できないほどの大きい信号損失を引き起こし、また、温度上昇及びＴＦＢの損傷を引き起こす恐れもある。
【０００９】
別の欠点は、寄生非線形プロセス、主に刺激ブリルアン散乱（ＳＢＳ）の影響を受けやすいことであり、これは、レーザ信号の線幅が数十メガヘルツよりも狭い場合に発生する。これは、光信号場とファイバのコア材料との相互作用長さが長いこと（構成要素の追加のファイバ長に起因する）が原因である。
【００１０】
したがって、上記の欠点を克服し、融着点の数を減らすことができ、かつエネルギー損失を低減することができる新しい技術が求められている。
【００１１】
本発明は、いくつかの実施形態において、非線形結晶（ＮＬＣ）における高平均出力レーザビームの周波数変換に関する。本発明は、単一または複数のＮＬＣチェーンの最初に発生する基本周波数入力ビームと周波数変換出力ビームとの間の有害な不整合位相（ＭＰ）を補正するための手段に関する。
【００１２】
高平均出力調波変換を達成するためのこれまでの試みは、損傷閾値（結晶のバルク内またはその反射防止コーティング上の損傷）または吸収誘起熱効果によって決定される限界に達している。
【００１３】
結晶とその反射防止（ＡＲ）コーティングとの改良により、熱誘起不一致位相（ＴＭＰ）が、高平均出力性能の主要な制限要因となっている。ＴＭＰを制御するための１つの選択肢は、超低吸収結晶を使用することである。一例は、１０６４ｎｍレーザの周波数逓倍のための三ホウ酸リチウム（ＬＢＯ）である。
【００１４】
しかしながら、所定の出力レベルでは、水晶振動子の加熱によって性能の低下が開始されるため、何らかの補償方法を用いる必要がある。
【００１５】
文献で報告されている１つのアプローチは、中間位相不整合補償器（ＰＭＣ）を備えた２つの結晶を使用することである。ＰＭＣは、色分散及び／または偏光依存性屈折率を示す光学素子である。この分散は、材料固有の特性であり得る（[D. Fluck、 and P. Gunter、 "Efficient second-harmonic generation by lens wave-guiding in KNbO crystals"、 Optics Comm. 147、 305-308 (1998); A. K. Hansen、 M. Tawfieq、 O. B. Jensen、 P. E. Andersen、 B. Sumpf、 G. Erbert、 and P. M. Petersen、 "Concept for power scaling second harmonic generation using a cascade of nonlinear crystals" Optics Express 23、 15921-15934 (2015); A. K. Hansen、 O. B. Jensen、 B. Sumpf、 G. Erbert、 A. Unterhuber、 W. Drexler、 P. E. Andersen、 P. M.l Petersen、 "Generation of 3.5 W of diffraction-limited green light from SHG of a single tapered diode laser in a cascade of nonlinear crystals" Proc. of SPIE Vol. 8964 (2016); X. Liu、 X. Shen、 J. Yin、 and X. Li、 "Three-crystal method for thermally induced phase mismatch compensation in second-harmonic generation"、 J. Opt. Soc. Am. B 34、 383-388 (2017)]）。または、この分散は、外部場（例えばポッケルスセルなどの電気光学材料に印加される電界）によって課され得る（[Z. Cui、 D. Liu、1、 M. Sun、 J. Miao、 and J. Zhu、 "Compensation method for temperature-induced phase mismatch during frequency conversion in high-power laser systems" JOSA B 33、 525-534 (2016)].）。
【００１６】
ＰＭＣは、２つの水晶周波数逓倍チェーンの２つ目の水晶のＭＰの補償において非常に効果的であることが、実験とシミュレーションとによる証明された。しかしながら、十分に高い入力出力では、第１の周波数変換水晶のＭＰをより適切に対処する必要がある。
【００１７】
入力レーザ光の波長を変換するために使用される周波数逓倍モジュールは、直列に配置された１以上の非線形結晶（ＮＬＣ）から構成され得る。入力光は最初の結晶に集束され、次いで、後続の結晶間をアクロマート光学系でリレーイメージングすることにより、１結晶あたりの逓倍、及び逓倍システムあたりの逓倍を最大化する。結晶は、特定の結晶の高強度相互作用領域の前に、ダブリングプロセス中に発生する基本波ビームと調波ビームの間の位相不一致を補正する機能を有する位相不整合補償器（ＰＭＣ）によって分離してもよい。
【００１８】
一般に、このようなシステムは、結晶の動作温度を変化させることにより、ある程度の制御が試みられても、静的なシステムと見なされる。現在の周波数逓倍システムは、一定量の位相差を維持するようにＰＭＣを調節することにより、単一の動作点で動作するように構成されている。したがって、強化された能力を提供するために、能動的なＰＭＣが求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のいくつかの実施形態では、
少なくとも１つのシードレーザ装置と、前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを選択的に提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムとを備えたレーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムが、
複数の位相調節器であって、ＣＢＣポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含み、
当該方法が、
前記ＣＢＣポイントでの建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームをアクティブ化することによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記ＣＢＣポイントでの破壊的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化することによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む。
【００２１】
いくつかの実施形態では、前記破壊的な干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化する前記ステップは、調節された前記位相調節器のうちの半分を制御して前記レーザビームに対して半位相（π）を追加するステップを含む。
【００２２】
いくつかの実施形態では、前記破壊的な干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化する前記ステップは、調節された前記位相調節器のうちのいくつかを調節するステップを含む。
【００２３】
いくつかの実施形態では、前記位相調節器の各々は個別に調節される。
【００２４】
いくつかの実施形態では、当該方法は、前記レーザビームを最大強度で提供するように調節された前記位相調節器のうちのいくつかを調節することによって、前記レーザビームを調節するステップをさらに含み、前記位相調節器の調節は、前記レーザビームの強度を、前記最大強度の所定の割合に等しい強度にすることを含む。
【００２５】
いくつかの実施形態では、前記破壊的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化する前記ステップは、前記破壊的なビーム干渉を最小強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態では、
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
少なくとも１つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その帯域幅を調節するように構成された高速光調節器（ＦＯＭ）と、
帯域幅が調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムと、を備え、
当該方法は、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムのＣＢＣポイントでの建設的な干渉を可能にするように設定された第１の帯域幅（Δω１）を有する前記シードビームを提供するように前記高速光調節器（ＦＯＭ）を制御することによって、前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記ＣＢＣポイントでの建設的な干渉を不能にするように設定された第２の帯域幅（Δω２；Δω２＞Δω１）を有する前記シードビームに提供するように前記高速光調節器（ＦＯＭ）を制御することによって、前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
【００２７】
いくつかの実施形態では、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、ＣＢＣポイントでの建設的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、調節された前記シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含み、
前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御するステップをさらに含む。
【００２８】
いくつかの実施形態では、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む。
【００２９】
本発明のいくつかの実施形態では、
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムと、
第１の波長（λ１）を有する第１のシードビームを提供するように構成された第１のシードレーザ装置と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長（λ２；λ２≠λ１）を有する第２のシードビームを提供するように構成された第２のシードレーザ装置と、
前記第１のシードビーム及び前記第２のシードビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクするように構成された光スイッチと、を備え、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、ＣＢＣポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされたシードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含み、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第１のシードビームを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化し、かつ、前記位相調節器を制御して建設的なビーム干渉を可能にし、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第２のシードビームを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクさせて前記レーザビームを非アクティブ化して、前記建設的なビーム干渉を不能にし、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
【００３０】
いくつかの実施形態では、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態では、
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムと、
第１の帯域幅（Δω１）を有する第１のシードビームを提供するように構成された第１のシードレーザ装置と、
前記第１の帯域幅よりも広い第２の帯域幅（Δω２；Δω２＞Δω１）を有する第２のシードビームを提供するように構成された第２のシードレーザ装置と、
前記第１のシードビーム及び前記第２のシードビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクするように構成された光スイッチと、を備え、
前記第１の帯域幅（Δω１）は、前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムのＣＢＣポイントでの前記建設的なビーム干渉を有効にするように設定され、
前記第２の帯域幅（Δω２）は、前記ＣＢＣポイントでの前記建設的なビーム干渉を不能にするように設定されており、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第１のシードビームを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化して前記建設的なビーム干渉を可能にし、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第２のシードビームをＣＢＣシステムにリンクさせてレーザビームを非アクティブ化して前記建設的なビーム干渉を不能にし、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
【００３２】
いくつかの実施形態では、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、前記ＣＢＣポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされたシードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含み、
前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御するステップをさらに含む。
【００３３】
いくつかの実施形態では、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態では、
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムと、
第１の波長（λ１）を有する第１のシードビームを提供するように構成された第１のシードレーザ装置と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長（λ２；λ２≠λ１）を有する第２のシードビームを提供するように構成された第２のシードレーザ装置と、
前記第１のシードビーム及び前記第２のシードビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクするように構成された光スイッチと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記第１の波長（λ１）を有するビームを前記レーザシステムの出力に伝送し、前記第２の波長（λ２）を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビームを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラーと、を備え、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第１のシードビームを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを伝送して、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第２のシードビームを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクさせて前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームを反射して、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
【００３５】
いくつかの実施形態では、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、ＣＢＣポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされたシードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含み、
前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御するステップをさらに含む。
【００３６】
いくつかの実施形態では、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態では、
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成された主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）と、
第１の波長（λ１）を有する第１のシードビームを提供するように構成された第１のシードレーザ装置と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長（λ２；λ２≠λ１）を有する第２のシードビームを提供するように構成された第２のシードレーザ装置と、
前記第１のシードビーム及び前記第２のシードビームの一方のみを前記主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）にリンクするように構成された光スイッチと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記第１の波長（λ１）を有するビームを前記レーザシステムの出力に伝送し、前記第２の波長（λ２）を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビームを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラーと、を備え、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第１のシードビームを前記主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）にリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを伝送して、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第２のシードビームをコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムにリンクさせて前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームを反射して、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態では、
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
少なくとも１つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された少なくとも１つの光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）であって、前記偏光方向の調節が、前記シードビームに少なくとも２つの偏光成分を提供することを含み、前記偏光成分のうちの１つが所定の偏光方向（Ｐ１）を有する、該光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）と、
偏光調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分のみを前記レーザシステムの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、前記レーザビームを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、を備え、
当該方法は、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、ビームの全体強度の５０％よりも大きい強度（Ｉ１）で提供することによって前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、前記レーザビームの全体強度の５０％以下の強度（Ｉ１）で提供することによって前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
【００３９】
いくつかの実施形態では、当該方法は、前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記シードレーザビームの全体強度の所定の割合に等しい強度（Ｉ１）を有する前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を提供することにより、前記レーザビームを調節するステップをさらに含む。
【００４０】
いくつかの実施形態では、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、ＣＢＣポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、偏光調節された前記シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含み、
当該方法は、
前記位相調節器を制御して、少なくとも、前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップ中に、前記ＣＢＣポイントでの前記建設的なビーム干渉を提供するステップをさらに含む。
【００４１】
いくつかの実施形態では、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）は、
ビーム分割アセンブリであって、第１の偏光方向（Ｐ１）を有する入力ビームを受け取り、前記第１の偏光方向（Ｐ１）及び第１の強度（Ｉ１）を有する第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と、前記第１の偏光方向（Ｐ１）及び第２の強度（Ｉ２）を有する第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ１））とを出力するように構成され、前記第１の強度と前記第２の強度との和（Ｉ１＋Ｉ２）が前記入力ビームの強度に等しい、該ビーム分割アセンブリと、
前記ビーム分割アセンブリから出力された前記第１の出力ビーム及び前記第２の出力ビームの一方（Ｂ１またはＢ２）を受け取り、その偏光を変換するように構成された偏光変換器と、
偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であって、前記第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と偏光変換された前記第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ２））とを受け取り、それらを結合して第３のビームを生成するように構成された、該偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、または、カプラであって、前記第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と偏光変換された前記第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ２））とを受け取り、それらを結合した後に２つの出力ビームに分割し、分割された前記２つの出力ビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムへの入力として提供するように構成された、該カプラと、を含む。
【００４２】
いくつかの実施形態では、
前記ビーム分割アセンブリは、
入力ビームを受け取り、前記入力ビームを２つのビームに分割するように構成されたビームスプリッタと、
前記２つのビームの一方のビームの位相を調節するように構成された位相調節器と、
前記２つのビームを受け取り、２つの干渉位置でのそれらの干渉を提供することによって、前記第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と前記第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ１））とを提供するように構成されたカプラと、
電子制御装置であって、前記２つの干渉位置の一方をモニタリングし、それに応じて、前記位相調節器を制御することによって、モニタリングされた干渉位置での建設的または破壊的なビーム干渉を可能し、かつ、モニタリングされていない干渉位置での破壊的または建設的なビーム干渉を提供するように構成された、該電子制御装置と、を含み、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御する前記ステップは、前記位相調節器を制御するステップを含む。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態では、
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
少なくとも１つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された少なくとも１つの光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）であって、前記偏光方向の調節が、前記シードビームに少なくとも２つの偏光成分を提供することを含み、前記偏光成分のうちの１つが所定の偏光方向（Ｐ１）を有する、該光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）と、
偏光調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成された主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）と、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分のみを前記レーザシステムの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、前記レーザビームを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、を備え、
当該方法は、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、ビームの全体強度の５０％よりも大きい強度（Ｉ１）で提供することによって前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、前記レーザビームの全体強度の５０％以下の強度（Ｉ１）で提供することによって前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態では、
レーザビームを調節するように構成されたレーザシステムであって、
少なくとも１つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された少なくとも１つの光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）であって、前記偏光方向の調節が、前記シードビームに少なくとも２つの偏光成分を提供することを含み、前記偏光成分のうちの１つが所定の偏光方向（Ｐ１）を有する、該光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）と、
偏光調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分のみを前記レーザシステムの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、前記レーザビームを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、
電子制御装置であって、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、ビームの全体強度の５０％よりも大きい強度（Ｉ１）で提供することによって前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供し、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）を制御して、前記所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、前記レーザビームの全体強度の５０％以下の強度（Ｉ１）で提供することによって前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するように構成された、該電子制御装置と、
を備える、システムが提供される。
【００４５】
いくつかの実施形態では、
前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムは、
複数の位相調節器であって、ＣＢＣポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、偏光調節された前記シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも１つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記ＣＢＣポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と、を含む。
【００４６】
いくつかの実施形態では、
前記光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）は、
ビーム分割アセンブリであって、第１の偏光方向（Ｐ１）を有する入力ビームを受け取り、前記第１の偏光方向（Ｐ１）及び第１の強度（Ｉ１）を有する第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と、前記第１の偏光方向（Ｐ１）及び第２の強度（Ｉ２）を有する第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ１））とを出力するように構成され、前記第１の強度と前記第２の強度との和（Ｉ１＋Ｉ２）が前記入力ビームの強度に等しい、該ビーム分割アセンブリと、
前記ビーム分割アセンブリから出力された前記第１の出力ビーム及び前記第２の出力ビームの一方（Ｂ１またはＢ２）を受け取り、その偏光を変換するように構成された偏光変換器と、
偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であって、前記第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と偏光変換された前記第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ２））とを受け取り、それらを結合して第３のビームを生成するように構成された、該偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、または、前記第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と偏光変換された前記第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ２））とを受け取り、それらを結合した後に２つの出力ビームに分割し、前記２つの出力ビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムへの入力として提供するように構成された、該カプラと、を含む。
【００４７】
いくつかの実施形態では、
前記ビーム分割アセンブリは、
入力ビームを受け取り、前記入力ビームを２つのビームに分割するように構成されたビームスプリッタと、
前記２つのビームの一方のビームの位相を調節するように構成された位相調節器と、
前記２つのビームを受け取り、２つの干渉位置でのそれらの干渉を提供することによって、前記第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と前記第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ１））とを提供するように構成されたカプラと、
電子制御装置であって、前記２つの干渉位置の一方をモニタリングし、それに応じて、前記位相調節器を制御することによって、モニタリングされた干渉位置での建設的または破壊的なビーム干渉を可能し、かつ、モニタリングされていない干渉位置での破壊的または建設的なビーム干渉を提供するように構成された、該電子制御装置と、を含む。
【００４８】
本発明のいくつかの実施形態では、
コアと少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバに結合するように構成されたハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記光ファイバの光路に配置された少なくとも１つの集束レンズと、
前記クラッドの光路に配置された、マルチモードビームを出力するように各々構成された複数のダイオードモジュールと、
前記コアの光路に配置された少なくとも１つのコア関連モジュールであって、
（ａ）前記コアに向けてシングルモードビームを出力する機能、
（ｂ）前記コアからビームを受け取り、受け取ったビームを出力光ファイバに結合する機能、
（ｃ）前記コアからビームを受け取り、受け取ったビームを前記コアに反射して戻す機能、及び、
（ｄ）前記コアからビームを受け取り、受け取ったビームの一部を前記コアに反射して戻し、受け取ったビームの別の部分を出力光ファイバに結合する機能、からなる群から選択される機能を提供するように構成された、該コア関連モジュールと、を備える、ハイブリッド型ポンプモジュールが提供される。
【００４９】
いくつかの実施形態では、当該ハイブリッド型ポンプモジュールは、ビームの波長を所定の波長範囲に狭めてロックするように構成されたボリュームブラッグ回折格子（ＶＢＧ）をさらに備える。
【００５０】
いくつかの実施形態では、前記複数のダイオードモジュール及び前記コア関連モジュールは、それらの出力ビームが列毎に互いに平行になるように、少なくとも１つの列に配置される。
【００５１】
いくつかの実施形態では、
前記複数のダイオードモジュール及び前記コア関連モジュールは、２列以上で配置されており、
当該ハイブリッド型ポンプモジュールは、
第１のビーム列の光路に配置された少なくとも１つの偏光子ビームコンバイナと、
追加のビーム列毎に設けられた１以上の折り畳みミラーであって、それに対応する列の平行ビームを、前記偏光子ビームコンバイナに向けて反射して方向転換させるように各々構成された、該折り畳みミラーと、をさらに備える。
【００５２】
いくつかの実施形態では、
前記ダイオードモジュールの各々は、
広域レーザ（ＢＡＬ）と、
前記広域レーザ（ＢＡＬ）に関連付けられた折り畳みミラーであって、それに関連する前記広域レーザ（ＢＡＬ）と前記クラッドとの間の光路を有するように構成された、該折り畳みミラーと、
任意選択で、前記広域レーザ（ＢＡＬ）とそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、前記広域レーザ（ＢＡＬ）のビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズと、をさらに含む。
【００５３】
いくつかの実施形態では、
前記コア関連モジュールは、シード関連モジュールを含み、
前記シード関連モジュールは、
シードレーザ装置に結合するように構成された少なくとも１つのシード入力と、
前記シード入力と前記コアとの間の光路に設けられた、前記シード入力に関連付けられた折り畳みミラーと、
任意選択で、前記シード入力とそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、シードビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズと、を含む。
【００５４】
いくつかの実施形態では、
前記シード関連モジュールは、
前記シードビームを増幅するように構成されたビーム増幅器と、
前記シードビームをサンプリングするように構成されたタップまたは部分ミラー、及びビーム後方伝送をモニタリングして警告するように構成されたモニタと、
一方向のみの光の伝送を可能にするように構成されたアイソレータとのうちの少なくとも１つをさらに含む。
【００５５】
いくつかの実施形態では、
前記コア関連モジュールは、出力モジュールを含み、
前記出力モジュールは、
出力ファイバであって、任意選択でエンドキャップ要素を含む、該出力ファイバと、
前記コアと前記出力ファイバとの間の光路に設けられた、前記出力ファイバに関連する折り畳みミラーと、
任意選択で、前記出力ファイバとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、受け取ったコアビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズと、
最適には、ポンプダンプと、を含む。
【００５６】
いくつかの実施形態では、
前記コア関連モジュールは、高反射（ＨＲ）モジュールを含み、
前記高反射（ＨＲ）モジュールは、
高反射（ＨＲ）ミラーと、
前記コアと高反射（ＨＲ）ミラーとの間の光路に設けられた、前記高反射（ＨＲ）ミラーに関連付けられた折り畳みミラーと、
任意選択で、前記高反射（ＨＲ）ミラーとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、それに関連するビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズと、を含む。
【００５７】
いくつかの実施形態では、前記高反射（ＨＲ）ミラーは、前記高反射（ＨＲ）ミラーとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、反射ビームを調節するように構成されたキャビティ内調節器をさらに含む。
【００５８】
いくつかの実施形態では、
前記コア関連モジュールは、部分反射（ＰＲ）モジュールを含み、
前記部分反射（ＰＲ）モジュールは、
出力ファイバであって、任意選択でエンドキャップを含む、該出力ファイバと、
前記出力ファイバの光路に配置された部分反射（ＰＲ）ミラーと、
前記コアと前記部分反射（ＰＲ）ミラーとの間の光路に設けられた、前記部分反射（ＰＲ）ミラーに関連付けられた折り畳みミラーと、
任意選択で、前記部分反射（ＰＲ）ミラーとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、それに関連するビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズと、を含む。
【００５９】
いくつかの実施形態では、当該ハイブリッド型ポンプモジュールは、ベース面、リブ、ネジ、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの熱分配要素をさらに備える。
【００６０】
本発明のいくつかの実施形態では、
ファイバ増幅システムであって、
コアと少なくとも１つのクラッドとを含む光ファイバと、
前記光ファイバの第１の端部に結合された、上記の実施形態のいずれかに記載のハイブリッド型ポンプモジュールと、を備える、システムが提供される。
【００６１】
いくつかの実施形態では、当該ファイバ増幅システムは、ポンプダンプ及びエンドキャップエレメントの少なくとも一方をさらに備える。
【００６２】
いくつかの実施形態では、当該ファイバ増幅システムは、前記光ファイバの第２の端部に結合された、上記の実施形態のいずれかに記載のハイブリッド型ポンプモジュールをさらに備える。
【００６３】
本発明のいくつかの実施形態では、
ファイバレーザシステムであって、
コアと少なくとも１つのクラッドとを含む光ファイバと、
前記光ファイバの第１の端部に結合された、上記の実施形態のいずれかに記載のハイブリッド型ポンプモジュールと、
前記光ファイバの第２の端部に結合された、ファイバブラッグ回折格子（ＦＢＧ）または上記の実施形態のいずれかに記載のハイブリッド型ポンプモジュールと、を備える、システムが提供される。
【００６４】
いくつかの実施形態では、当該ファイバレーザシステムは、ポンプダンプ及びエンドキャップ要素のうちの少なくとも一方をさらに備える。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態は、非線形結晶の出力周波数逓倍器（ＰＦＤ−ＮＬＣ）の前に、高出力の基本波ビームに対して弱い第２調波シードビームを追加することに基づく。したがって、シードビームと基本ビームとの間の位相差は、第１のＰＦＤ−ＮＬＣにおいて生じる位相差に共役位相差が得られるように制御される。この結果、ＰＦＤの入力からＮＬＣの調波変換領域を通じて最小の不整合位相（ＭＰ）が得られた。
【００６６】
いくつかの実施形態では、最大変換ゾーン（レンズを使用する場合は焦点ウエスト、ビームがコリメートされる場合は結晶の全長）における最適な調波変換のために構成された、温度及び／または角度が調節されたＰＦＤ−ＮＬＣが提供される。したがって、シードビームを追加することにより、ＭＰの非存在下で達成される変換効率の５％以内に到達するのに十分なパラメータが提供される。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態では、
光放射の周波数を逓倍するように構成された装置であって、
第１の非線形結晶と少なくとも１つの第２の非線形結晶とを含む少なくとも２つの連続した非線形結晶（ＮＬＣ）を備え、
前記第１の非線形結晶は、基本周波数（ＦＦ）の基本波ビームを受け取り、第２調波周波数（ＦＨ）の弱い第２調波ビームを、前記基本周波数（ＦＦ）の強い残留ビームと共に出射するように構成され、前記弱い第２調波ビームと前記基本波ビームとの出力比は５×１０−３対１よりも小さく、
前記少なくとも１つの第２の非線形結晶は、その前の非線形結晶（ＮＬＣ）からの、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと、前記第２調波周波数（ＦＨ）の前記第２調波ビームとを受け取り、前記第２調波周波数（ＦＨ）の強い周波数逓倍ビームを、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと共に出射するように構成され、前記強い周波数逓倍ビームと前記基本波ビームとの出力比は０．３：１よりも大きい、装置が提供される。
【００６８】
いくつかの実施形態では、当該装置は、前記第２の非線形結晶によって受け取られる前に、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと前記第２調波周波数（ＦＨ）の前記第２調波ビームとの位相関係を補正するように構成された少なくとも１つの位相不整合補償器（ＰＭＣ）をさらに備える。
【００６９】
いくつかの実施形態では、当該装置は、前記強い周波数逓倍ビームをサンプリングし、それに応じて、前記強い周波数逓倍ビームの出力を最大化することを可能にするように前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を調節するように構成された少なくとも１つのフィードバック及び制御システムをさらに備える。
【００７０】
いくつかの実施形態では、
前記フィードバック及び制御システムは、
少なくとも１つの測定要素と、
少なくとも１つの処理要素と、
前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を調節するように構成された少なくとも１つの調節要素と、を含む。
【００７１】
いくつかの実施形態では、当該装置は、前記非線形結晶（ＮＬＣ）の温度を調節するように各々構成された、少なくとも１つのオーブンをさらに備える。
【００７２】
いくつかの実施形態では、前記第１の非線形結晶の長さ（ＬＳ）は、前記第２の非線形結晶の長さ（ＬＤ）の１０％以下である（ＬＳ≦０．１ＬＤ）。
【００７３】
いくつかの実施形態では、前記第２の非線形結晶はＬＢＯを含み、前記第２の非線形結晶の長さ（ＬＤ）は４０ｍｍ以上である。
【００７４】
いくつかの実施形態では、前記基本周波数（ＦＦ）は、赤外（ＩＲ）光の性質（λＦ＝１０６４ｎｍ）を有し、前記第２調波周波数（ＦＨ）は、可視光の性質（λＨ＝５３２ｎｍ）を有する。
【００７５】
いくつかの実施形態では、前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々は、その結晶軸に沿った基本波ビーム偏光を有するか、または、その結晶軸に対して４５度の角度をなす基本波ビーム偏光を有するように構成されている。
【００７６】
いくつかの実施形態では、前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々は、ＢＢＯ、ＫＴＰ、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＤＫＤＰ、ＡＤＰ、ＫＤＰ、ＬｉＩＯ３、ＫＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＡｇＧａＳ２、及びＡｇＧａＳｅ２からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む。
【００７７】
いくつかの実施形態では、前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々の側面積の寸法は、それが受け取る入力ビームの寸法よりも大きい。
【００７８】
いくつかの実施形態では、当該装置は、前記非線形結晶（ＮＬＣ）にビームを集束させるように構成された少なくとも１つの集束要素をさらに備える。
【００７９】
本発明のいくつかの実施形態では、
光放射の周波数を逓倍するための方法であって、
基本周波数（ＦＦ）の基本波ビームと、第２調波周波数（ＦＨ）の弱い第２調波ビームとを有する非線形結晶（ＮＬＣ）を提供する提供ステップと、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）によって、前記第２調波周波数（ＦＨ）の強い周波数逓倍ビームを、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと共に出射する出射ステップと、を含み、
前記弱い第２調波ビームと前記基本波ビームとの出力比は５×１０−３対１よりも小さく、
前記強い周波数逓倍ビームと前記基本波ビームとの出力比は０．３：１よりも大きい、方法が提供される。
【００８０】
いくつかの実施形態では、
前記提供ステップは、前記基本波ビームと前記弱い第２調波ビームとの位相不整合を補償するステップをさらに含み、
当該方法は、
前記強い周波数逓倍ビームの出力を最大化すること可能にするように位相不整合補償器（ＰＭＣ）を制御するステップをさらに含む。
【００８１】
本発明のいくつかの実施形態では、
光放射入力の周波数を逓倍して、第２調波周波数の出力ビームを提供するように構成された装置であって、
少なくとも２つの連続した非線形結晶（ＮＬＣ）であって、前記非線形結晶の各々は、その前の非線形結晶（ＮＬＣ）からの、基本周波数（ＦＦ）の第１のビーム、及び、任意選択で前記第２調波周波数（ＦＨ）の第２のビームを受け取り、前記第２調波周波数（ＦＨ）の強い周波数逓倍ビームを前記基本周波数（ＦＦ）の残留ビームと共に出射するように構成された、該非線形結晶（ＮＬＣ）と、
２つの前記非線形結晶（ＮＬＣ）の間に配置された少なくとも１つの位相不整合補償器（ＰＭＣ）であって、後続の前記非線形結晶（ＮＬＣ）によって受け取られる前に、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと前記第２調波周波数（ＦＨ）の第２調波ビームとの間の位相関係を補正するように構成された、該位相不整合補償器（ＰＭＣ）と、
前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）毎に設けられた電動回転装置であって、前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を能動的に回転させることができるように構成され、それによって、前記残留ビームと前記第２調波ビームとの位相関係の補正を能動的に調節する、該電動回転装置と、を備えた装置が提供される。
【００８２】
いくつかの実施形態では、当該装置は、強い周波数逓倍ビームをサンプリングし、それに応じて、前記強い周波数逓倍ビームの最大出力を可能にするために、前記電動回転装置によって前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を傾けるように構成された少なくとも１つのフィードバック及び制御システムをさらに備える。
【００８３】
いくつかの実施形態では、
前記フィードバック及び制御システムは、
少なくとも１つのビームスプリッタと、
少なくとも１つの測定要素と、
少なくとも１つの処理要素と、
前記電動回転装置を制御するように構成された少なくとも１つの制御要素と、を含む。
【００８４】
いくつかの実施形態では、前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）は、色分散を示す光学的に透明な窓を含み、前記ビームが前記窓を通過するのに要する距離が、前記窓の回転角度に対して相対的に変化するように構成されている。いくつかの実施形態では、前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）は、色分散を示す板（例えば、両側が研磨された透明な板）を含み、前記ビームが前記板を通過するのに要する距離が、前記板の回転角度に対して相対的に変化するように構成されている。
【００８５】
いくつかの実施形態では、前記電動回転装置は、前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を段階的及び／または連続的な動作で回転させるように構成されている。
【００８６】
いくつかの実施形態では、前記電動回転装置は、上限値と下限値とによって範囲が規定されるディザ形態で前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を回転させるように構成されている。
【００８７】
いくつかの実施形態では、
前記電動回転装置は、上限値と下限値とによって範囲が規定されるディザ形態で前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を回転させるように構成されており、
前記フィードバック及び制御システムは、前記ディザ形態を用いて、
（ａ）後続の前記非線形結晶（ＮＬＣ）での逆変換を最小化し、それによって、前記出力ビームの出力を最大化すること、
（ｂ）後続の前記非線形結晶（ＮＬＣ）での逆変換を最大化し、それによって、前記出力ビームの出力を最小化すること、及び、
（ｃ）前記出力ビームの出力をその最大値と最小値との間の所定の値に調節すること、
のうちの少なくとも１つを提供するように構成されている。
【００８８】
いくつかの実施形態では、前記電動回転装置は、前記出力ビームをＯＮ／ＯＦＦするために、前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を、最大調波変換状態と最小調波変換状態との間で、トグルモードで回転させるように構成されている。
【００８９】
いくつかの実施形態では、前記電動回転装置は、制御された立ち上がり時間及び立ち下がり時間、及び制御可能な持続時間を有するフラットトップパルスを提供するように前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を回転させるように構成されている。
【００９０】
いくつかの実施形態では、前記電動回転装置は、ルックアップテーブルに従って前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を回転させることによって、整形された調波パルスを提供するように構成されている。
【００９１】
いくつかの実施形態では、当該装置は、前記出力ビームから前記残留ビームの少なくとも一部を分離するように構成された少なくとも１つのダイクロイックビームスプリッタをさらに備える。
【００９２】
いくつかの実施形態では、前記強い周波数逓倍ビームと前記基本周波数の前記第１のビームとの出力比は０．３：１よりも大きい。
【００９３】
いくつかの実施形態では、当該装置は、前記非線形結晶（ＮＬＣ）の温度を調節するように各々構成された少なくとも１つのオーブンをさらに備える。いくつかの実施形態では、当該装置は、前記非線形結晶（ＮＬＣ）の温度を調節するように各々構成された少なくとも２つのオーブンをさらに備える。
【００９４】
いくつかの実施形態では、当該装置は、前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を能動的に制御することにより、前記非線形結晶（ＮＬＣ）を収容する前記オーブンの温度の変動によって引き起こされる出力変動を最小限に抑えるように構成されている。
【００９５】
いくつかの実施形態では、ＮＬＣの少なくとも１つはＬＢＯを含み、その長さ（ＬＤ）は、有意な調波光を達成するのに十分である。いくつかの実施形態では、ＮＬＣの少なくとも１つはＬＢＯを含み、その長さ（ＬＤ）は４０ｍｍよりも大きい。
【００９６】
いくつかの実施形態では、前記基本周波数（ＦＦ）は、赤外（ＩＲ）光の性質（λＦ＝１０６４ｎｍ）を有し、前記第２調波周波数（ＦＨ）は、可視光の性質（λＨ＝５３２ｎｍ）を有する。
【００９７】
いくつかの実施形態では、前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々は、その結晶軸に沿った基本波ビーム偏光を有するか、または、その結晶軸に対して４５度の角度をなす基本波ビーム偏光を有するように構成されている。
【００９８】
いくつかの実施形態では、前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々は、ＢＢＯ、ＫＴＰ、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＤＫＤＰ、ＡＤＰ、ＫＤＰ、ＬｉＩＯ３、ＫＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＡｇＧａＳ２、及びＡｇＧａＳｅ２からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む。
【００９９】
いくつかの実施形態では、前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々の側面積の寸法は、それが受け取る入力ビームの寸法よりも大きい。
【０１００】
いくつかの実施形態では、当該装置は、前記非線形結晶（ＮＬＣ）にビームを集束させるように構成された少なくとも１つの集束要素をさらに備える。
【０１０１】
本発明のいくつかの実施形態では、上述した装置から周波数逓倍出力ビームをアクティブ化（「オン」）及び／または非アクティブ化（「オフ」）にするための方法であって、
リアルタイムでサンプリングし、出力ビームを測定するサンプリングステップと、
出力ビームが最大値（「オン」出力の場合）または最小値（「オフ」出力の場合）に達したか否かを継続的にまたは頻繁に判定する判定ステップと、
判定ステップでの判定が「ＮＯ」である場合に、ＰＭＣを回転させ、その後、サンプリングにステップ戻って当該方法を繰り返すステップと、
判定ステップでの判定が「ＹＥＳ」である場合に、現在のＰＭＣの回転角度αＭＡＸ（またはαＭＩＮ）を維持し、その後、サンプリングステップに戻って、動的入力ビーム及び／または動的オーブン温度のいずれについても、当該方法を繰り返すステップと、を含む方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
発明と見なされる主題は、明細書の結論部分で特に指摘され、明確に主張されている。しかしながら、本発明は、構成及び操作方法の両方に関して、また、その目的、特徴、及び利点と共に、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明を読むことによって最もよく理解されるであろう。
【０１０３】
【図１】図１は、コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムの従来技術の例を模式的に示す。
【図２】図２は、いくつかの実施形態による、シードレーザ装置と、コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムとを備え、増幅されたレーザビームを調節するように構成された、レーザシステムを模式的に示す。
【図３】図３は、いくつかの実施形態による、シードレーザデバイスと、高速光調節器（ＦＯＭ）と、コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムとを備え、増幅されたレーザビームを調節するように構成された、レーザシステムを模式的に示す。
【図４】図４は、いくつかの実施形態による、互いに異なる波長のシードビームを各々提供する２つのシードレーザ装置と、光スイッチと、コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムとを備え、増幅されたレーザビームを調節するように構成された、レーザシステムを模式的に示す。
【図５】図５は、いくつかの実施形態による、互いに異なる波長のシードビームを各々提供する２つのシードレーザ装置と、光スイッチと、コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムとを備え、増幅されたレーザビームを調節するように構成された、レーザシステムを模式的に示す。
【図６Ａ】図６Ａは、いくつかの実施形態による、レーザシステムを模式的に示しており、互いに異なる波長のシードビームを各々提供する２つのシードレーザ装置と、光スイッチと、ダイクロイックミラーと、コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムとを備え、増幅されたレーザビームを調節するように構成された、レーザシステムを模式的に示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、いくつかの実施形態による、レーザシステムを模式的に示しており、互いに異なる波長のシードビームを各々提供する２つのシードレーザ装置と、光スイッチと、ダイクロイックミラーと、主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）とを備え、増幅されたレーザビームを調節するように構成された、レーザシステムを模式的に示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、いくつかの実施形態による、レーザシステムを模式的に示しており、互いに異なる波長のシードビームを各々提供する２つのシードレーザ装置と、光スイッチと、ダイクロイックミラーと、コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムとを備え、増幅されたレーザビームを調節するように構成された、レーザシステムを模式的に示す。
【図７Ａ】図７Ａは、いくつかの実施形態による、シードレーザ装置と、光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、コヒーレントビームコンバイナ（ＣＢＣ）システムとを備え、増幅されたレーザビームを調節するように構成された、レーザシステムを模式的に示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、いくつかの実施形態による、シードレーザ装置と、光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）とを備え、増幅されたレーザビームを調節するように構成された、レーザシステムを模式的に示す。
【図８Ａ】図８Ａは、いくつかの実施形態による、光偏光コンバイナー（ＯＰＣ）を模式的に示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、いくつかの実施形態による、別の光偏光コンバイナー（ＯＰＣ）を模式的に示す。
【図９】図９は、ファイバ増幅システムの従来技術の例を模式的に示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の様々な実施形態による、ハイブリッド型ポンプモジュールを模式的に示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の様々な実施形態による、ハイブリッド型ポンプモジュールを模式的に示す。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明の様々な実施形態による、ハイブリッド型ポンプモジュールを模式的に示す。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、本発明の様々な実施形態による、ハイブリッド型ポンプモジュールを模式的に示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明のいくつかの実施形態による、コア関連モジュールがシード関連モジュールであるハイブリッド型ポンプモジュールを模式的に示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、コア関連モジュールがシード関連モジュールであるハイブリッド型ポンプモジュールを模式的に示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による、コア関連モジュールがシード関連モジュールであるハイブリッド型ポンプモジュールを模式的に示す。
【図１２】図１２は、本発明のいくつかの実施形態による、コア関連モジュールが出力モジュールであるハイブリッド型ポンプモジュールを模式的に示す。
【図１３】図１３は、本発明のいくつかの実施形態による、コア関連モジュールが高反射モジュールであるハイブリッド型ポンプモジュールを模式的に示す。
【図１４】図１４は、本発明のいくつかの実施形態による、コア関連モジュールが部分反射モジュールであるハイブリッド型ポンプモジュールを模式的に示す。
【図１５】図１５は、本発明のいくつかの実施形態による、ファイバ増幅システムを模式的に示す。
【図１６】図１６（Ａ）、（Ｂ）は、本発明のいくつかの実施形態による、ファイバレーザシステムを模式的に示す。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本発明のいくつかの実施形態による、放射レーザビームの周波数を逓倍するための装置のためのいくつかのセットアップを模式的に示す。
【図１７Ｂ】図１７ＢＣは、本発明のいくつかの実施形態による、放射レーザビームの周波数を逓倍するための装置のためのいくつかのセットアップを模式的に示す。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による、放射レーザビームの周波数を逓倍するための装置のためのいくつかのセットアップを模式的に示す。
【図１８】図１８（Ａ）は、本発明のいくつかの実施形態による、低出力の周波数倍増のために設定されているが、高出力で動作した場合の、オーブン内に配置された単結晶の光軸に沿った温度変化の例を模式的に示す。図１８（Ｂ）は、結晶内の各点に至るまでに蓄積された基本波ビームと逓倍ビームとの間の位相差の例を模式的に示す。
【図１９】図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、焦点領域における最小ＭＰ及び最適温度を達成する目的で、共役位相差を有する第２調波シードビームを加えた後のＰＦＤの温度再調節を模式的に示す。
【図２０Ａ】図２０Ａは、５００Ｗの入力ビーム及び５０ｍｍのシーダ結晶を用いたシミュレーションの概要を示す。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、５００Ｗの入力ビーム及び５０ｍｍのシーダ結晶を用いたシミュレーションの概要を示す。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは、５００Ｗの入力ビーム及び５０ｍｍのシーダ結晶を用いたシミュレーションの概要を示す。
【図２１】図２１は、本発明のいくつかの実施形態による、非共振温度でのシーダビームプロファイルを示す。
【図２２Ａ】図２２Ａは、本発明のいくつかの実施形態による、シーダビームを使用した場合と使用しなかった場合におけるシミュレーション結果及びその比較を示す。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、シーダビームを使用した場合と使用しなかった場合におけるシミュレーション結果及びその比較を示す。
【図２３】図２３は、本発明のいくつかの実施形態による、シーダビームを使用した場合の付加価値を示す。
【図２４】図２４は、本発明のいくつかの実施形態による、緑色出力ビーム対ＰＭＣ回転を提示することによって、シーダビームが位相効果を提供することを示す。
【図２５Ａ】図２５Ａは、本発明のいくつかの実施形態による、周波数倍増装置の様々な構成を模式的に示す。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、周波数倍増装置の様々な構成を模式的に示す。
【図２５Ｃ】図２５Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による、周波数倍増装置の様々な構成を模式的に示す。
【図２６】図２６は、本発明のいくつかの実施形態による、ＰＭＣの回転角度または傾斜角度を模式的に示し、図２６（Ａ）は正面図、図２６（Ｂ）は側面図である。
【図２７】図２７は、本発明のいくつかの実施形態による、ＰＭＣの回転角度を連続的に調節するために使用される任意選択のフィードバックアルゴリズムを模式的に示す。
【図２８Ａ】図２８Ａは、本発明のいくつかの実施形態による、オーブンコントローラのアンダーシュート／オーバーシュートに起因する、時間内の結晶温度及びダブラー出力（逓倍出力）の変動を模式的に示す。
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、オーブンコントローラのアンダーシュート／オーバーシュートに起因する、時間内の結晶温度及びダブラー出力（逓倍出力）の変動を模式的に示す。
【図２９】図２９は、本発明のいくつかの実施形態による、オーブンのアンダーシュート／オーバーシュートを克服するように構成された、ＰＭＣを回転させるためのディザ制御による出力安定化を模式的に示す。
【図３０】図３０は、本発明のいくつかの実施形態による、動作条件の変更後にＰＭＣの角度を最適化するために使用されるフィードバックを伴うディザ制御の実験結果を示す。
【図３１】図３１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明のいくつかの実施形態による、調波出力を最大値に維持するとともに、静的ＰＭＣまたは動的ＰＭＣによって変動を低減させた実験結果を示す。
【図３２】図３２は、本発明のいくつかの実施形態による、安定化アルゴリズムを使用した場合と使用しなかった場合の、１時間の実行についての調波の出力スペクトルを示す。
【図３３】図３３は、本発明のいくつかの実施形態による、逆変換位相差を模式的に示す。
【図３４Ａ】図３４Ａは、本発明のいくつかの実施形態による、図３４Ａに示すようにレーザを迅速オンすることによって達成された立ち上がり時間と、ＰＭＣの位置をトグルすることによって達成された立ち上がり時間との比較を示す。
【図３４Ｂ】図３４Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、図３４Ａに示すようにレーザを迅速オンすることによって達成された立ち上がり時間と、ＰＭＣの位置をトグルすることによって達成された立ち上がり時間との比較を示す。
【０１０４】
図示の簡略化と明確化のために、図示されている要素は必ずしも一定の縮尺で描かれていないことが理解されるだろう。例えば、いくつかの要素の寸法は、明確化のために、他の要素と比較して誇張されている場合がある。さらに、適切と考えられる場合には、対応する要素または類似する要素を示すために、参照数字が図面間で繰り返し使用され得る。
【発明を実施するための形態】
【０１０５】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が定められている。しかしながら、本発明は、これらの具体的な詳細を用いることなく実施してもよいことは、当業者には理解されるであろう。他の実施例では、周知の方法、手順、及び構成要素は、本発明を不明瞭にしないように、詳細に記載されていない。
【０１０６】
本明細書で使用するときは、一実施形態では、「約」という用語は、±１０％を指す。別の実施形態では、「約」という用語は、±９％を指す。別の実施形態では、「約」という用語は、±８％を指す。別の実施形態では、「約」という用語は、±７％を指す。別の実施形態では、「約」という用語は、±６％を指す。別の実施形態では、「約」という用語は、±５％を指す。別の実施形態では、「約」という用語は、±４％を指す。別の実施形態では、「約」という用語は、±３％を指す。別の実施形態では、「約」という用語は、±２％を指す。別の実施形態では、「約」という用語は、±１％を指す。
【０１０７】
レーザビームを調節するための方法及びシステム
【０１０８】
本発明は、レーザ、レーザビームアレイ、及び光ファイバレイからのレーザビームを操作及び調節するための方法及び装置に関する。より具体的には、本発明は、レーザシステムがその動作出力を維持しながら、例えば、レーザシステムの出力源をオフにしたり出力を減少させたりすることなく、またはシードレーザビームを遮断することなく、レーザビームのアクティブ化／非アクティブ化を可能にする方法及び装置を提供する。これにより、例えば増幅器などの構成要素を損傷することなく、より高い動作周波数（例えば、調節周波数は１０ＧＨｚに達することができる）を可能にする手段によって、動作時間を節約（短縮）することができる。
【０１０９】
レーザ増幅システムの一例であるコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システムが、米国特許出願公開第２０１３／０１０７３４３号明細書に開示されている。この特許文献には、シードレーザと、シードレーザの出力を受け取り、増幅されたレーザ出力を提供する光増幅サブシステムとを備えたレーザシステムであって、光増幅サブシステムが、第１の複数の増幅アセンブリであって、その各々が第２の複数の光増幅アセンブリを有する、該第１の複数の増幅アセンブリと、第１の複数の増幅アセンブリの各々に関連付けられた複数の位相調節器を含む位相制御回路と、を含む、該レーザシステムが開示されている。
【０１１０】
図１は、コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）の一般的または典型的なモデル／設計を示す。このレーザシステム１１００は、コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システム１１０１にシードビームを提供するように構成されたシードレーザ１１１０を備える。ＣＢＣシステム１１０１は、シードレーザ１１１０の出力を受け取り、増幅された第１の出力ビームを提供する第１の光増幅器１１２１を含む。第１の出力ビームは、第１のビームスプリッタ１１３１によって第１の複数の入力ビームに分割され、分割された第１の複数の入力ビームは、並列配置された第２の複数の光増幅器１１２２によって受け取られる。第２の複数の光増幅器１１２２は、増幅された第２の複数の出力ビームを提供するように構成されている。次いで、第２の複数の出力ビームは、第２の複数のビームスプリッタ１１３２によって分割される。分割された第２の複数の入力ビームは、並列配置された第３の複数の光増幅器１１２３によって受け取られる。第３の複数の光増幅器１１２３は、増幅された第３の複数の出力ビームを提供するように構成されている。そして、増幅された第３の複数の出力ビームは、単一のＣＢＣ出力ビーム１１７０にコヒーレント結合される。コヒーレント結合は、例えば、ＣＢＣポイント１１７１として示される位置でビーム干渉を発生させることによってＣＢＣ出力ビーム１１７０を提供するように構成された少なくとも１つのビームコンバイナ１１４０によって提供することができる。代替的に、コヒーレントビーム結合は、ＣＢＣポイント１１７１として示される位置でビーム干渉が発生する自由空間（ビームコンバイナを用いることなくコリメートされた自由空間；図示せず）において提供され得る。
【０１１１】
ＣＢＣシステムは、第２の複数の入力ビームの各々に関連付けられた複数の位相調節器１１５０を含む位相制御回路１１６０をさらに備える。位相制御回路１１６０は、ＣＢＣポイント１１７１でのビーム干渉をモニタリングし、ＣＢＣポイント１１７１で建設的ビーム干渉が発生するように、複数の位相調節器１１５０によって、第２の複数の入力ビームの各々の位相を制御するように構成されている。すべての光接続は、光ファイバ１１０２によって提供されることに留意されたい。また、光増幅器１１２１、１１２２、１１２３は、互いに同一または異なる強度特性を有するように構成されてもよく、ビームコンバイナ１１４０は、米国特許出願公開第２０１３／０１０７３４３号明細書の図４Ａ及び図４Ｂに記載されているように構成されてもよいことに留意されたい。
【０１１２】
レーザのパルス動作は、光出力が所定の繰り返し率で所定期間のパルスで現れるように、連続波（ＣＷ）として分類されない任意のレーザを指す。レーザ波のこの使用は、様々な動機に対処するための広範囲の技術を包含する。いくつかのレーザは、連続モードでは動作できないという単純な理由で、パルス化される。別の場合では、この用途は、可能な限り大きなエネルギーを有するパルスの生成を必要とする。パルスエネルギーは、平均出力を繰り返し率で割ったものに等しいので、この目標は、パルス間により多くのエネルギーを蓄積できるように、パルス率を低下させることによって達成することができる。別の用途では、特に非線形光学効果を得るために、（パルスのエネルギーではなく）ピークパルス出力に依存する。この場合、所与のパルスエネルギーに対して、可能な限り短い持続時間のパルスを生成することを必要とする。レーザの準連続波（ＱＣＷ）動作とは、熱影響を大幅に低減させるのには十分に短いが、レーザプロセスをその定常状態に近い状態にする、すなわちレーザを光学的に連続波動作状態にするのには十分に長い所定の時間間隔だけ、そのポンプ源を「オン」にすることを意味する。デューティサイクル（「オン」時間の割合）は、例えば、数パーセントであり得る。これにより、例えば熱レンズ効果や過熱による損傷などの、加熱及びそれに関連するすべての熱影響を大幅に低減することができる。このように、ＱＣＷ動作は、より低い平均出力を犠牲にして、より高い出力ピーク出力での動作を可能にする。出典：「https:// en.wikipedia.org/ wiki/Pulsed_laser; (https:// en.wikipedia.org/ wiki/ Wikipedia: Text of Creative Commons Attribution -ShareAlike 3.0 Unported Licenseも参照されたい）」。
【０１１３】
当業者であれば、「高速光調節器（ＦＯＭ）」という用語が、電気制御信号を用いてレーザビームの出力、位相または偏光を制御するために使用されるように構成された電気光学調節器（ＥＯＭ）（または電気光学調節器）を指すことを理解するであろう。いくつかの実施形態では、動作原理は、線形電気光学効果（ポッケルス効果とも呼ばれる）、すなわち、非線形結晶の屈折率が電界によって電界強度に比例して変化することに基づく。
【０１１４】
当業者であれば、「位相調節器」という用語が、レーザビームの光位相を制御するために使用される光調節器を指すことを理解するであろう。よく使用されるタイプの位相調節器は、ポッケルスセルに基づく電気光学調節器や液晶調節器などであるが、例えば、熱的に誘起される光ファイバの屈折率の変化または長さの変化を利用したり、あるいは、延伸によって光ファイバ長さの変化を誘起したりすることも可能である。調節された光を導波路により伝搬する集積光学の分野では、様々な種類の位相調節器が使用されている。
【０１１５】
当業者であれば、「主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）」という用語が、マスターレーザ（またはシードレーザ）と、出力を高めるための光増幅器とからなる構造を指すことを理解するであろう。いくつかの実施形態では、出力増幅器は、ファイバデバイスである。他の実施形態では、ＭＯＰＡは、固体バルクレーザとバルク増幅器とから構成してもよいし、調節可能な外部共振器ダイオードレーザと半導体光増幅器とから構成してもよい。
【０１１６】
当業者であれば、「ビームスプリッタ」という用語が、入射光ビーム（例えば、レーザビーム）を、互いに同一の光出力をするかまたは有していない２以上のビームに分割するように構成された光学装置を指すことを理解するであろう。いくつかの実施形態では、ビームスプリッタは、いくつかのビームを単一のビームに結合するためのビームコンバイナとして使用される。いくつかの実施形態では、ビームスプリッタは、干渉計、自己相関器、カメラ、プロジェクタ、及びレーザシステムに必要とされる。
いくつかの実施形態では、ビームスプリッタは、誘電体ミラー、キューブ、光ファイバスプリッタ、平面光波回路（ＰＬＣ）スプリッタ、回折格子、及びマルチモード干渉（ＭＭＩ）のうちの少なくとも１つを含むことができる。
誘電体ミラーは、光ビームを分割するために使用することができる任意の部分的に反射するミラーであり得る。レーザ技術では、誘電体ミラーが、このような目的でよく使用されている。入射角は、ビームスプリッタの特性に影響を与える出力ビームの角度分離、例えば４５度の角度（この値は便利であることが多いが、他の値であってもよい）を決定する。誘電体コーティングの様々な設計により、広範囲の出力分割比を達成することができる。
キューブは、その界面において、ビームを分割する。キューブは、多くの場合、２つの三角形のガラスプリズムを透明な樹脂やセメントで接着することにより作製される。その層の厚さを利用して、所定の波長の出力分割率を調節することができる。
光ファイバスプリッタは、光ファイバビームスプリッタとして使用される光ファイバカプラの一種である。このような装置は、光ファイバを融着接合することにより作製することができ、２以上の出力ポートを有していてもよい。バルクデバイスの場合と同様に、分割率は、入力の波長や偏光に強く依存してもよいし、依存しなくてもよい。
ＰＬＣは、光集積回路（ＩＣ）、または、光導波路を用いて作られた光回路基板のいずれかであり、光子をルーティングする。
回折格子は、光を互いに異なる方向に進む複数のビームに分割及び回折させる繰り返し構造を有する光学素子である。これらのビームの進行方向は、回折格子の間隔と、光の波長とに依存する。いくつかの実施形態では、回折格子は、ビームコンバイナとしても使用することができる。
マルチモード干渉（ＭＭＩ）は、光を導くため、すなわち光を伝搬する空間領域を制限するための、空間的に不均一な構造を有する光導波路である。ＭＭＩは、例えば、集積型光干渉計において、光ビームの分割及び結合に用いることができる。
【０１１７】
当業者であれば、「ファイバカプラ」または「カプラ」という用語が、１本以上の入力ファイバ及び１本以上の出力ファイバを有する光ファイバ装置を指すことを理解するであろう。入力ファイバからの光は、１以上の出力に現れることができ、波長及び偏光に潜在的に依存する出力分布を有する。
【０１１８】
当業者であれば、「タップ（ＴＡＰ）」という用語が、５０：５０、７５：２５、９０：１０、または９９：１の結合出力比のために構成されたカプラを指すことを理解するであろう。ファイバのタッピングは、接続を切断することなく光ファイバから信号を抽出するネットワークタップ方式を用いることができる。光ファイバのタッピングは、ファイバのコア内で伝送されている信号の一部を、別のファイバまたは検出器に迂回させることを可能にする。
【０１１９】
当業者であれば、「ビーム干渉」または「干渉」という用語が、２以上の光波を重ね合わせて、より大きい、より低い、または同じ振幅の合波を形成する現象を指すことを理解するであろう。合波が元の２つの波のいずれよりも大きい場合は、「建設的干渉」と呼ばれる。元の２つの波の合計が一方の波よりも小さく、ゼロでさえある場合は、「破壊的干渉」と呼ばれる。
【０１２０】
当業者であれば、「光増幅器」という用語が、或る入力信号を伝送し、それよりも高い光出力を有する出力信号を生成する装置を指すことを理解するであろう。いくつかの実施形態では、入力及び出力は、自由空間内またはファイバ内で伝搬されるレーザビームである。増幅は、いわゆる利得媒体内で行われ、外部ソースから「ポンピング」する必要がある（すなわち、エネルギーを供給する必要がある）。いくつの実施形態では、光増幅器は、光学的に、化学的に、または電気的にポンピングされる。
【０１２１】
当業者であれば、「ダイクロイックミラー」という用語が、２つの互いに異なる波長において、著しく異なる反射特性または透過特性を有するミラーを指すことを理解するであろう。
【０１２２】
当業者であれば、「シードレーザ」という用語が、本発明のいくつかの実施形態では、増幅器または別のレーザに注入されるレーザの出力を指すことを理解するであろう。シードレーザの代表的なタイプは、小型レーザダイオード（単周波またはゲインスイッチ）、ショートキャビティファイバレーザ、及び非平面リングオシレータ（ＮＰＲＯ）などの小型固体レーザである。
【０１２３】
次に、図２を参照する。図２は、本発明のいくつかの実施形態による、レーザビーム１２７０（より具体的には高出力レーザビーム）を提供し、調節するように構成されたレーザシステム１２００を示す。
このレーザシステム１２００は、
コヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システム１２０１と、
ＣＢＣシステム１２０１に少なくとも１つの入力シードビームを提供するように構成された少なくとも１つのシードレーザ装置１２１０と、を備え、
出力レーザビーム１２７０は、ＣＢＣシステム１２０１によって選択的に提供される。
【０１２４】
本発明のいくつかの実施形態では、ＣＢＣシステムの構成要素は、様々な設計及び構成（そのいくつかは当技術分野では既知である）で提供することができ、その非限定的な例は、図１に示すようなＣＢＣシステム１１０１であり、または別の非限定的な例は、図２に示すようなＣＢＣシステム１２０１である。
図２に示すＣＢＣシステム１２０１は、
複数の位相調節器１２５０と、
少なくとも１つの制御回路１２６０と、を備え、
複数の位相調節器１２５０は、ＣＢＣポイント１２７１での建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、シードレーザ装置１２１０から提供されるシードビーム、複数の光増幅器１２２０、少なくとも１つのビームスプリッタ１２３０、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナ１２４０（ビームコヒーレント結合は、ビームコンバイナを使用せずに提供してもよく、例えば、コリメートされた自遊空間（図示せず）を用いてもよい）に対して、直接的または間接的に（例えば、光ファイバ１２０２によって）光学的に接続されるように構成され、
少なくとも１つの制御回路１２６０は、ＣＢＣポイント１２７１でのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器１２５０のうちの少なくとも１つを制御して建設的または破壊的なビーム干渉を提供するように構成されている。
【０１２５】
いくつかの実施形態では、レーザシステム１２００は、
レーザビーム１２７０をアクティブ化するために（換言すれば、レーザビーム１２７０を「オン」にすることが要求された場合）、ＣＢＣポイント１２７１での建設的干渉を可能にするように、制御回路１２６０によって位相調節器１２５０を制御し、それによって、出力レーザビーム１２７０を提供するステップと、
レーザビーム１２７０を非アクティブ化するために（換言すれば、レーザビーム１２７０を「オフ」にすることが要求された場合）、ＣＢＣポイント１２７１での破壊的干渉を可能にするように、制御回路１２６０によって位相調節器１２５０を制御し、それによって、出力レーザビーム１２７０の提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム１２７０の高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
【０１２６】
いくつかの実施形態では、建設的干渉を可能にするように位相調節器を制御する上記のステップは、ＣＢＣポイント１２７１にレーザビームを最大強度で提供するように位相調節器を調節するステップを含む。
いくつかの関連する実施形態では、破壊的干渉を可能にするように位相調節器を制御する上記のステップは、レーザビームを最大強度で提供するようにすでに調節された位相調節器１２５０のうちの半分を制御して、レーザビームに対してステップを含む。
他の関連する実施形態では、破壊的干渉を可能にするように位相調節器を制御する上記のステップは、レーザビームを最大強度で提供するようにすでに調節された位相調節器１２５０のうちのいくつかを調節するステップを含む。位相調節器１２５０の各々の調節は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度の約５０％よりも大きい場合に、建設的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約１００％である場合に、建設的干渉と見なされる。いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度以下である場合に、破壊的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約０％である場合に、建設的干渉と見なされる。
【０１２７】
いくつかの他の関連する実施形態では、この方法は、レーザビームを最大強度で提供するようにすでに調節された位相調節器のうちのいくつかを（制御回路１２６０によって）調節することによって、レーザビーム１２７０を調節するステップをさらに含む。位相調節器の調節は、出力レーザビーム１２７０の強度を、最大強度の０％から１００％の間の所定の割合（例えば、５％、１０％、２５％、５０％、７５％、９０％、９５％、または任意の他の割合）に等しい強度にすることを含む。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、破壊的干渉を可能にするように位相調節器を制御する上記のステップは、ＣＢＣポイント１２７１にレーザビームを最小強度で提供するように位相調節器を調節するステップを含む。
【０１２９】
次に、図３を参照する。図３は、本発明のいくつかの実施形態による、レーザビーム１３７０（より具体的には高出力レーザビーム）を提供し、調節するように構成された別のレーザシステム１３００を示す。
このレーザシステム１３００は、
少なくとも１つのシードレーザ装置１３１０と、
シードレーザ装置のシードレーザビームを受け取り、その帯域幅を調節するように構成された高速光調節器（ＦＯＭ）１３１６と、
帯域幅が調節されたシードビームを受け取り、増幅されたレーザビーム１３７０を提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システム１３０１と、
を備える。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、高速光調節器（ＦＯＭ）１３１６による調節は、予め定められた２つの帯域幅である、第１の帯域幅（Δω１）と、第１の帯域幅よりも大きい第２の帯域幅（Δω２；Δω２＞Δω１）とのうちの一方を選択することを含む。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、第１の帯域幅（Δω１）は、そのコヒーレンス長Ｌｃ１が、システム内の異なるチャネル間の光路差（ＯＰＤ）の二乗平均平方根（ＲＭＳ）よりも長くなる（Ｌｃ１＞ＯＰＤ）ように選択され、第２の帯域幅（Δω２）は、そのコヒーレンス長Ｌｃ２が、システム内の異なるチャネル間のＯＰＤの二乗平均平方根（ＲＭＳ）よりも短くなる（Ｌｃ２＜ＯＰＤ）ように選択される。
【０１３２】
本発明のいくつかの実施形態では、ＣＢＣシステムの構成要素は、様々な設計及び構成（そのいくつかは当技術分野では既知である）で提供することができ、その非限定的な例は、図１に示すようなＣＢＣシステム１１０１であり、または別の非限定的な例は、図３に示すようなＣＢＣシステム１３０１である。
図３に示すＣＢＣシステム１３０１は、
複数の位相調節器１３５０と、
少なくとも１つの制御回路１３６０と、を備え、
複数の位相調節器１３５０は、ＣＢＣポイント１３７１での建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、シードレーザ装置１３１０から提供されるシードビーム、複数の光増幅器１３２０、少なくとも１つのビームスプリッタ１３３０、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナ１３４０（ビームコヒーレント結合は、ビームコンバイナを使用せずに提供してもよく、例えば、コリメートされた自遊空間（図示せず）を用いてもよい）に対して、直接的または間接的に（例えば、光ファイバによって）光学的に接続されるように構成され、
少なくとも１つの制御回路１３６０は、ＣＢＣポイント１３７１でのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器１２５０のうちの少なくとも１つを制御して建設的または破壊的なビーム干渉を提供するように構成されている。
【０１３３】
いくつかの実施形態では、レーザシステム１３００は、
レーザビーム１３７０をアクティブ化するために、ＣＢＣポイント１３７１での建設的干渉を可能にするように設定された狭い帯域幅（Δω１）を有するシードレーザビームを提供するようにＦＯＭ１３１６を制御し、それによって、出力レーザビーム１３７０を提供するステップと、
レーザビーム１３７０を非アクティブ化するために、ＣＢＣポイント１３７１での建設的干渉を不能にするように設定された広い帯域幅（Δω２；Δω２＞Δω１）を有するシードレーザビームを提供するようにＦＯＭ１３１６を制御し、それによって出力レーザビーム１３７０の提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム１３７０の高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
【０１３４】
いくつかの実施形態では、シードレーザビームを狭い帯域幅で提供するようにＦＯＭ１３１６を制御する上記のステップは、ＣＢＣポイント１３７１での建設的干渉を可能にするように、制御回路１３６０によって位相調節器１３５０を制御するステップをさらに含む。
【０１３５】
いくつかの実施形態では、建設的ビーム干渉を提供するように位相調節器を制御する上記のステップは、建設的ビーム干渉を最大強度で提供するように位相調節器を調節するステップを含む。
【０１３６】
いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度の約５０％よりも大きい場合に、建設的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約１００％である場合に、建設的干渉と見なされる。いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度以下である場合に、破壊的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約０％である場合に、建設的干渉と見なされる。
【０１３７】
いくつかの実施形態では、ＦＯＭ１３１６の制御は、ＣＢＣシステム１３０１の少なくとも１つの制御回路１３６０によって提供される。他の実施形態では、ＦＯＭ１３１６の制御は、ＦＯＭ１３１６と、ＣＢＣシステム１３０１の少なくとも１つの制御回路１３６０との両方を制御するように構成された上位制御回路１３６１によって提供される。
【０１３８】
次に、図４を参照する。図４は、本発明のいくつかの実施形態による、レーザビーム１４７０（より具体的には高出力レーザビーム）を提供し、調節するように構成された別のレーザシステム１４００を示す。
このレーザシステム１４００は、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビーム１４７０を提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システム１４０１と、
第１の波長（λ１）を有する第１のシードビームを提供するように構成された第１のシードレーザ装置１４１０と、
第１の波長とは異なる第２の波長（λ２；λ２≠λ１）を有する第２のシードビームを提供するように構成された第２のシードレーザ装置１４１１と、
第１のシードレーザビーム及び第２のシードレーザビームの一方のみをＣＢＣシステム１４０１にリンクするように構成された光スイッチ１４１５と、を備え、
出力レーザビーム１４７０は、ＣＢＣシステム１４０１によって提供される。
【０１３９】
本発明のいくつかの実施形態では、ＣＢＣシステムの構成要素は、様々な設計及び構成（そのいくつかは当技術分野では既知である）で提供することができ、その非限定的な例は、図１に示すようなＣＢＣシステム１１０１であり、または別の非限定的な例は、図４に示すようなＣＢＣシステム１４０１である。
図４に示すＣＢＣシステム１４０１は、
複数の位相調節器１４５０と、
少なくとも１つの制御回路１４６０と、を備え、
複数の位相調節器１３５０は、ＣＢＣポイント１４７１での建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされた（第１または第２の）シードビーム、複数の光増幅器１４２０、少なくとも１つのビームスプリッタ１４３０、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナ１４４０（ビームコヒーレント結合は、ビームコンバイナを使用せずに提供してもよく、例えば、コリメートされた自遊空間（図示せず）を用いてもよい）に対して、直接的または間接的に（例えば、光ファイバによって）光学的に接続されるように構成され、
少なくとも１つの制御回路１４６０は、ＣＢＣポイント１４７１でのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成されている。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、位相調節器１４５０が、第１の波長（λ１）に基づく建設的ビーム干渉を可能にするように調節される場合、ＣＢＣポイント１４７１での建設的なビーム干渉を提供しないように、第２の波長（λ２）が選択される。
【０１４１】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのビームコンバイナ１４４０は、特定の波長、すなわち第１の波長（λ１）を有するビームを結合させ、第２の波長（λ２）を含む他の波長を有するビームを散乱させるように構成された、波長に敏感な回折光学素子（ＤＯＥ）である。このようなビームコンバイナの非限定的な例は、ダンマン回折格子であり、これは、結合されたビーム間の最適な角度が波長に対して非常に敏感である。したがって、ビームは、第１の波長（λ１）を有する第１のシードレーザビームに対する最大の結合効率を達成するように構成されている。このため、シードレーザ光が、第２の波長を有する第２のレーザ光（λ２；λ２≠λ１）に切り替えられると結合効率が低下し、これにより、レーザビーム１４７０の出力が不能になる。
【０１４２】
いくつかの実施形態では、レーザシステム１４００は、
レーザビーム１４７０をアクティブ化するために、第１シードビームをＣＢＣシステム１４０１にリンクさせるように光スイッチ１４１５を制御し、かつ、ＣＢＣポイント１４７１での建設的干渉を可能にするように、制御回路１４６０によって位相調節器１４５０を制御し、それによって、出力レーザビーム１４７０を提供するステップと、
レーザビーム１４７０を非アクティブ化するために、（位相調節器１４５０を調節せずに）光スイッチ１４１５を制御して、第２シードビームをＣＢＣシステム１４０１にリンクさせてＣＢＣポイント１４７１での建設的干渉を不能にし、それによって、出力レーザビーム１４７０の提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム１４７０の高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
【０１４３】
明確化のために、レーザビーム１４７０をアクティブ化した後、位相調節器１４５０は、第１のシードレーザビームの第１の波長（λ１）に基づくＣＢＣポイント１４７１での建設的干渉を可能にするように調節され、光スイッチ１４１５が第２の波長（λ２；λ２≠λ１）を有する第２のシードレーザビームをリンクさせたとき、位相調節器１４５０は再調節されないため、建設的干渉は発生せず、これにより、建設的干渉は不能になることに留意されたい。したがって、光スイッチ１４１５が第１の波長（λ１）を有する第１のシードレーザ光を再びリンクさせたとき、位相調節器１４５０は既に調節されている。
【０１４４】
いくつかの実施形態では、λ１及びλ２は、それらの差（λ２≠λ１）が、上述の実施形態及びそれらの選択された特徴に従って、ビームのアクティブ化／非アクティブ化を可能にするように選択される。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、建設的ビーム干渉を提供するように位相調節器１４５０を制御する上記ステップは、建設的ビーム干渉を最大強度で提供するように位相調節器を調節するステップを含む。
【０１４６】
いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度の約５０％よりも大きい場合に、建設的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約１００％である場合に、建設的干渉と見なされる。いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度以下である場合に、破壊的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約０％である場合に、建設的干渉と見なされる。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、光スイッチ１４１５の制御は、ＣＢＣシステム１４０１の少なくとも１つの制御回路１４６０によって提供される。他の実施形態では、光スイッチ１４１５の制御は、光スイッチ１４１５と、ＣＢＣシステム１４０１の少なくとも１つの制御回路１４６０との両方を制御するように構成された上位制御回路１４６１によって提供される。
【０１４８】
次に、図５を参照する。図５は、本発明のいくつかの実施形態による、レーザビーム１５７０（より具体的には高出力レーザビーム）を提供し、調節するように構成された別のレーザシステム１５００を示す。
このレーザシステム１５００は、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システム１５０１と、
狭い帯域幅（Δω１）を有する第１のシードレーザビームを提供するように構成された第１のシードレーザ装置１５１０と、
第１の波長よりも広い帯域幅（Δω２；Δω２＞Δω１）を有する第２のシードレーザビームを提供するように構成された第２のシードレーザ装置１５１１と、
第１のシードレーザビーム及び第２のシードレーザビームの一方のみをＣＢＣシステム１５０１にリンクするように構成された光スイッチ１５１５と、を備え、
狭い帯域幅（Δω１）は、ＣＢＣシステム１５０１のＣＢＣポイント１５７１での建設的なビーム干渉を可能にするように設定され、
広い帯域幅（Δω２）は、ＣＢＣポイント１５７１での建設的なビーム干渉を不能にするように設定され、
出力レーザビーム１５７０は、ＣＢＣシステム１５０１によって提供される。
【０１４９】
いくつかの実施形態では、第１の帯域幅（Δω１）は、そのコヒーレンス長Ｌｃ１が、システム内の異なるチャネル間の光路差（ＯＰＤ）の二乗平均平方根（ＲＭＳ）よりも長くなる（Ｌｃ１＞ＯＰＤ）ように選択され、第２の帯域幅（Δω２）は、そのコヒーレンス長Ｌｃ２が、システム内の異なるチャネル間のＯＰＤの二乗平均平方根（ＲＭＳ）よりも短くなる（Ｌｃ２＜ＯＰＤ）ように選択される。
【０１５０】
本発明のいくつかの実施形態では、ＣＢＣシステムの構成要素は、様々な設計及び構成（そのいくつかは当技術分野では既知である）で提供することができ、その非限定的な例は、図１に示すようなＣＢＣシステム１１０１であり、または別の非限定的な例は、図５に示すようなＣＢＣシステム１５０１である。
図５に示すＣＢＣシステム１５０１は、
複数の位相調節器１５５０と、
少なくとも１つの制御回路１５６０と、を備え、
複数の位相調節器１５５０は、ＣＢＣポイント１５７１での建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされた（第１または第２の）シードビーム、複数の光増幅器１５２０、少なくとも１つのビームスプリッタ１５３０、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナ１５４０（ビームコヒーレント結合は、ビームコンバイナを使用せずに提供してもよく、例えば、コリメートされた自遊空間（図示せず）を用いてもよい）に対して、直接的または間接的に（例えば、光ファイバによって）光学的に接続されるように構成され、
少なくとも１つの制御回路１５６０は、ＣＢＣポイント１５７１でのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成されている。
【０１５１】
いくつかの実施形態では、レーザシステム１５００は、
レーザビーム１５７０をアクティブ化するために、光スイッチ１５１５を制御して、第１シードレーザビームをＣＢＣシステム１５０１にリンクさせてＣＢＣポイント１５７１での建設的干渉を可能にし、それによって、出力レーザビーム１５７０を提供するステップと、
レーザビーム１５７０を非アクティブ化するために、光スイッチ１５１５を制御して、第２シードレーザビームをＣＢＣシステム１５０１にリンクさせてＣＢＣポイント１５７１での建設的干渉を不能にし、それによって、出力レーザビーム１５７０の提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム１５７０の高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
【０１５２】
いくつかの実施形態では、レーザビーム１５７０をアクティブ化する上記のステップは、ＣＢＣポイント１５７１での建設的干渉を可能にするように、制御回路１５６０によって位相調節器１５５０を制御するステップをさらに含む。
【０１５３】
いくつかの実施形態では、建設的ビーム干渉を提供するように位相調節器１５５０を制御する上記のステップは、建設的ビーム干渉を最大強度で提供するように位相調節器を調節するステップを含む。
【０１５４】
いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度の約５０％よりも大きい場合に、建設的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約１００％である場合に、建設的干渉と見なされる。いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度以下である場合に、破壊的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約０％である場合に、建設的干渉と見なされる。
【０１５５】
いくつかの実施形態では、光スイッチ１５１５の制御は、ＣＢＣシステム１５０１の少なくとも１つの制御回路１５６０によって提供される。他の実施形態では、光スイッチ１５１５の制御は、光スイッチ１５１５と、ＣＢＣシステム１５０１の少なくとも１つの制御回路１５６０との両方を制御するように構成された上位制御回路１５６１によって提供される。
【０１５６】
次に、図６Ａ及び図６Ｃを参照する。図６Ａ及び図６Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による、レーザビーム１６７０Ａ／１６７０Ｃ（より具体的には高出力レーザビーム）を提供し、調節するように構成された別のレーザシステム１６００Ａ／１６００Ｃを示す。
【０１５７】
図６Ａに示すシステム１６００Ａは、
シードビームを受け取り、増幅されたレーザビーム１６７２Ａを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システム１６０１Ａと、
第１の波長（λ１）を有する第１のシードビームを提供するように構成された第１のシードレーザ１６１０と、
第１の波長とは異なる第２の波長（λ２；λ２≠λ１）を有する第２のシードビームを提供するように構成された第２のシードレーザ１６１１と、
第１のシードビーム及び第２のシードビームの一方のみをＣＢＣシステム１６０１Ａにリンクするように構成された光スイッチ１６１５と、
増幅されたレーザビーム１６７２Ａを受け取り、第１の波長（λ１）を有するビームをレーザシステム１６００Ａの出力に伝送し、第２の波長（λ２）を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビーム１６７０Ａを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラー１６８０Ａと、を備える。
【０１５８】
いくつかの実施形態では、第１の波長（λ１）、第２の波長（λ２）、及びダイクロイックミラー１６８０Ａは、増幅されたレーザビーム１６７２Ａが第１の波長（λ１）を有する場合には、ダイクロイックミラー１６８０Ａがビームの５０％以上（好ましくは約１００％）を通過させ、増幅されたレーザビーム１６７２Ａが第２の波長（λ２）を有する場合には、ダイクロイックミラー１６８０Ａがビームの５０％以上（好ましくは約１００％）を反射するように選択される。
【０１５９】
図６Ｃに示すシステム１６００Ｃは、
シードビームを受け取り、増幅されたレーザビーム１６７２Ｃを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システム１６０１Ｃと、
第１の波長（λ１）を有する第１のシードビームを提供するように構成された第１のシードレーザ１６１０と、
第１の波長とは異なる第２の波長（λ２；λ２≠λ１）を有する第２のシードビームを提供するように構成された第２のシードレーザ１６１１と、
第１のシードビーム及び第２のシードビームの一方のみをＣＢＣシステム１６０１Ｃにリンクするように構成された光スイッチ１６１５と、
増幅されたレーザビーム１６７２Ｃを受け取り、第１の波長（λ１）を有するビームをレーザシステム１６００Ｃの出力に伝送し、第２の波長（λ２）を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビーム１６７０Ｃを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラー１６８０Ｃと、を備える。
【０１６０】
いくつかの実施形態では、第１の波長（λ１）、第２の波長（λ２）、及びダイクロイックミラー１６８０Ｃは、増幅されたレーザビーム１６７２Ｃが第１の波長（λ１）を有する場合には、ダイクロイックミラー１６８０Ｃがビームの５０％以上（好ましくは約１００％）を通過させ、増幅されたレーザビーム１６７２Ｃが第２の波長（λ２）を有する場合には、ダイクロイックミラー１６８０Ｃがビームの５０％以上（好ましくは約１００％）を反射するように選択される。
【０１６１】
本発明のいくつかの実施形態では、ＣＢＣシステムの構成要素は、様々な設計及び構成（そのいくつかは当技術分野では既知である）で提供することができ、その非限定的な例は、図１に示すようなＣＢＣシステム１１０１であり、または別の非限定的な例は、図６Ａに示すようなＣＢＣシステム１６０１Ａである。
図６Ａに示すＣＢＣシステム１６０１Ａは、
複数の位相調節器１６５０と、
少なくとも１つの制御回路１６６０と、を備え、
複数の位相調節器１６５０は、ＣＢＣポイント１６７１での建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされた（第１または第２の）シードビーム、複数の光増幅器１６２０、少なくとも１つのビームスプリッタ１６３０、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナ１６４０に対して、直接的または間接的に光学的に接続されるように構成され、
少なくとも１つの制御回路１６６０は、ＣＢＣポイント１６７１Ａでのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成されている。
【０１６２】
いくつかの実施形態では、図６Ａに示す、少なくとも１つのビームコンバイナ１６４０を含むＣＢＣシステム１６０１Ａでは、ダイクロイックミラー１６８０Ａは、ＣＢＣポイント１６７１Ａを越えた位置に配置される。いくつかの実施形態では、ダイクロイックミラー１６８０Ａは、ＣＢＣポイントの手前の位置に配置してもよい。
【０１６３】
本発明の他の実施形態では、図６Ｃに示す、ＣＢＣシステム１６０１Ｃは、
複数の位相調節器１６５０と、
少なくとも１つの制御回路１６６０と、を備え、
複数の位相調節器１６５０は、この実施形態では遠距離場に設けられたＣＢＣポイント１６７１Ｃでの建設的なビーム干渉を可能にするように配置された、リンクされた（第１または第２の）シードビーム、複数の光増幅器１６２０、及び少なくとも１つのビームスプリッタ１６３０に対して直接的または間接的に光学的に接続されるように構成され、ビーム結合が自由空間（コリメートされた自由空間）で行われるように構成され、
少なくとも１つの制御回路１６６０は、ＣＢＣポイント１６７１でのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成されている。
【０１６４】
図６Ｃに示す実施形態では、ダイクロイックミラー１６８０Ｃは、ＣＢＣポイント１６７１Ｃの手前の位置に配置される。
【０１６５】
いくつかの実施形態では、図６Ａ及び図６Ｃに示すレーザシステム１６００Ａ／１６００Ｃは、
レーザビーム１６７０Ａ／１６７０Ｃをアクティブ化するために、光スイッチ１６１５を制御して、第１シードレーザビームをＣＢＣシステム１６０１Ａ／１６０１Ｃにリンクさせて出力レーザビーム１６７０Ａ／１６７０Ｃを伝送し、それによって、出力レーザビーム１６７０Ａ／１６７０Ｃを提供するステップと、
レーザビーム１６７０Ａ／１６７０Ｃを非アクティブ化するために、光スイッチ１６１５を制御して、第２シードレーザビームをＣＢＣシステム１６０１Ａ／１６０１Ｃにリンクさせて出力レーザビーム１６７０Ａ／１６７０Ｃを反射させ、それによって、出力レーザビーム１６７０Ａ／１６７０Ｃの提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム１６７０Ａ／１６７０Ｃの高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
【０１６６】
いくつかの実施形態では、この方法は、ＣＢＣポイント１６７１Ａ／１６７１Ｃでの建設的干渉を可能にするように、制御回路１６６０によって位相調節器１６５０を制御するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、位相調節器を制御する上記のステップは、レーザビームをアクティブ化する上記のステップ中にのみ行われ、レーザビームを非アクティブ化する上記のステップ中には行われない。
【０１６７】
いくつかの実施形態では、建設的ビーム干渉を提供するように位相調節器１６５０を制御する上記のステップは、建設的ビーム干渉を最大強度で提供するように位相調節器を調節するステップを含む。
【０１６８】
いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度の約５０％よりも大きい場合に、建設的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約１００％である場合に、建設的干渉と見なされる。いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度以下である場合に、破壊的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約０％である場合に、建設的干渉と見なされる。
【０１６９】
いくつかの実施形態では、光スイッチ１６１５の制御は、ＣＢＣシステム１６０１Ａ／１６０１Ｃの少なくとも１つの制御回路１６６０によって提供される。他の実施形態では、光スイッチ１６１５の制御は、光スイッチ１６１５と、ＣＢＣシステム１６０１Ａ／１６０１Ｃの少なくとも１つの制御回路１６６０との両方を制御するように構成された上位制御回路１６６１によって提供される。
【０１７０】
次に、図６Ｂを参照する。図６Ｂは、レーザビーム１６７０Ｂを提供し、調節するように構成されたレーザシステム１６００Ｂを示す。
このレーザシステム１６００Ｂは、
シードビームを受け取り、増幅されたレーザビーム１６７２Ｂを提供するように構成された主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）１６２０Ｂと、
第１の波長（λ１）を有する第１のシードレーザビームを提供するように構成された第１のシードレーザ１６１０Ｂと、
第１の波長とは異なる第２の波長（λ２；λ２≠λ１）を有する第２のシードレーザビームを提供するように構成された第２のシードレーザ１６１１Ｂと、
第１のシードレーザビーム及び第２のシードレーザビームの一方のみをＭＯＰＡ１６２０Ｂにリンクするように構成された光スイッチ１６１５Ｂと、
増幅されたレーザビーム１６７２Ｂを受け取り、第１の波長（λ１）を有するビームをレーザシステム１６００Ｂの出力に伝送し、第２の波長（λ２）を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビーム１６７０Ｂを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラー１６８０Ｂと、を備える。
【０１７１】
レーザシステム１６００Ｂは、
レーザビーム１６７０Ｂをアクティブ化するために、光スイッチ１６１５Ｂを制御して、第１のシードビームをＭＯＰＡ１６２０Ｂにリンクさせてレーザビーム１６７０Ｂを伝送し、それによって、レーザビーム１６７０を提供するステップと、
レーザビーム１６７０Ｂを非アクティブ化するために、光スイッチ１６１５Ｂを制御して、第２のシードビームをＭＯＰＡ１６２０Ｂにリンクさせてレーザビーム１６７０Ｂを反射させ、それによって、レーザビーム１６７０の提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム１６７０Ｂの高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
【０１７２】
いくつかの実施形態では、λ１及びλ２は、それらの差（λ２≠λ１）が、上述の実施形態及びそれらの選択された特徴に従って、ビームのアクティブ化／非アクティブ化を可能にするように選択される。
【０１７３】
次に、図７Ａを参照する。図７Ａは、本発明のいくつかの実施形態による、レーザビーム１７７０（より具体的には高出力レーザビーム）を提供し、調節するように構成されたレーザシステム１７００Ａを示す。
このレーザシステム１７００Ａは、
少なくとも１つのシードレーザ装置１７１０と、
シードレーザ装置のシードレーザビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）１７１７であって、偏光方向の調節が、シードビームに少なくとも２つの偏光成分を提供することを含み、偏光成分のうちの１つが所定の偏光方向（Ｐ１）を有する、該光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）１７１７と、
偏光調節されたシードレーザビーム１７１８を受け取り、増幅されたレーザビーム１７７２を提供するように構成されたコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ）システム１７０１と、
増幅されたレーザビーム１７７２を受け取り、所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビームのみをレーザシステム１７００Ａの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビームを反射し、それによって、レーザビーム１７７０を選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１７９０と、を備え、
出力レーザビーム１７７０は、ＣＢＣシステム１７０１によって提供される。
【０１７４】
本発明のいくつかの実施形態では、ＣＢＣシステムの構成要素は、様々な設計及び構成（そのいくつかは当技術分野では既知である）で提供することができ、その非限定的な例は、図１に示すようなＣＢＣシステム１１０１であり、または別の非限定的な例は、図７Ａに示すようなＣＢＣシステム１７０１である。
図７Ａに示すＣＢＣシステム１７０１は、
複数の位相調節器１７５０と、
少なくとも１つの制御回路１７６０と、を備え、
複数の位相調節器１７５０は、ＣＢＣポイント１７７１での建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、偏光調節されたシードレーザビーム１７１８、複数の光増幅器１７２０、少なくとも１つのビームスプリッタ１７３０、及び任意選択の少なくとも１つのビームコンバイナ１７４０に対して、直接的または間接的に光学的に接続されるように構成され、
少なくとも１つの制御回路１７６０は、ＣＢＣポイント１７７１でのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器のうちの少なくとも１つを制御するように構成されている。
【０１７５】
いくつかの実施形態では、レーザシステム１７００Ａは、
レーザビーム１７７０をアクティブ化するために、ＯＰＣ１７１７を制御して、所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、シードレーザビームの全体強度の５０％よりも大きい（好ましくは約１００％の）強度（Ｉ１）で提供し、それによって、出力レーザビーム１７７０を提供するステップと、
レーザビーム１７７０を非アクティブ化するために、ＯＰＣ１７１７を制御して、所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、シードレーザビームの全体強度の５０％以下（好ましくは約０％）の強度（Ｉ１）で提供し、それによって、出力レーザビーム１７７０の提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム１７７０の高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
【０１７６】
いくつかの実施形態では、この方法は、所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、シードレーザビームの全体強度の所定の割合に等しい強度（Ｉ１）で提供するようにＯＰＣ１７１７を制御することによって、レーザビームを調節するステップをさらに含む。
【０１７７】
いくつかの実施形態では、この方法は、ＣＢＣポイント１７７１での建設的干渉を可能にするように、制御回路１７６０によって位相調節器１７５０を制御するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、位相調節器を制御する上記のステップは、レーザビームをアクティブ化する上記のステップ中にのみ行われ、レーザビームを非アクティブ化する上記のステップ中には行われない。
【０１７８】
いくつかの実施形態では、建設的ビーム干渉を提供するように位相調節器１６５０を制御する上記のステップは、建設的ビーム干渉を最大強度で提供するように位相調節器を調節するステップを含む。
【０１７９】
いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度の約５０％よりも大きい場合に、建設的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約１００％である場合に、建設的干渉と見なされる。いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度以下である場合に、破壊的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約０％である場合に、建設的干渉と見なされる。
【０１８０】
いくつかの実施形態では、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、
光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）１７１７は、
ビーム分割アセンブリ１８２０であって、第１の偏光方向（Ｐ１）を有する入力ビームを受け取り、第１の偏光方向（Ｐ１）及び第１の強度（Ｉ１）を有する第１のビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と、第１の偏光方向（Ｐ１）及び第２の強度（Ｉ２）を有する第２のビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ１））とを出力するように構成され、第１の強度と第２の強度との和（Ｉ１＋Ｉ２）が入力シードビームの強度に等しい、該ビーム分割アセンブリ１８２０と、
偏光変換器１８３０であって、ビーム分割アセンブリ１８２０から出力された第１のビームＢ１及び第２のビームＢ２の一方を受け取り、その偏光を、ＳからＰへ、またはＰからＳへ変換するように構成された（例えば、Ｂ２の偏光を変換する場合（図８Ａ及び図８Ｂに示す場合）には、Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１）及びＢ２（Ｉ２、Ｐ２）、Ｐ１≠Ｐ２；または別の例として、Ｂ１の偏光を変換する場合（図示せず）には、Ｂ１（Ｉ１、Ｐ２）及びＢ２（Ｉ２、Ｐ１））、該偏光変換器１８３０と、
偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８４０Ａ（図８Ａに示す）であって、第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と偏光変換された第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ２））とを受け取り、それらを結合（スーパーインポーズ）して第３のビームを生成するように構成された、該偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８４０Ａ、または、カプラ１８４０Ｂ（図８Ｂに示す）であって、第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と偏光変換された第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ２））とを受け取り、それらを結合（スーパーインポーズ）した後に２つの出力ビームに分割し、分割された２つの出力ビームの一方のみをＣＢＣシステム１７０１への入力として提供するように構成された、該カプラ１８４０Ｂと、を含む。いくつかの実施形態では、他の出力ビームは、別のシステムによって使用される。
【０１８１】
いくつかの実施形態では、
ビーム分割アセンブリ１８２０は、
入力ビームを受け取り、入力ビームを２つの出力ビームに分割するように構成されたビームスプリッタ１８２１と（いくつかの実施形態では、２つの出力ビームの強度の関係は一定である）、
２つの出力ビームの一方の位相を調節するように構成された位相調節器１８２２２と、
（２つの出力ビームの一方の位相を調節した後）２つの出力ビームを受け取り、２つの位置１８２３Ａ、１８２３Ｂでのそれらの干渉を提供し、それによって、第１の出力ビーム（Ｂ１（Ｉ１、Ｐ１））と第２の出力ビーム（Ｂ２（Ｉ２、Ｐ１））とを提供するように構成されたカプラ１８２３と、
電子制御装置１８２６であって、ＴＡＰ１８２４及びダイオード１８２５によって、２つの干渉位置１８２３Ａのうちの一方をモニタリングし、それに応じて、位相調節器１８２２を制御して、モニタリングされた位置１８２３Ａでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にし、かつ、モニタリングされていない干渉位置１８２３Ｂでの破壊的または建設的なビーム干渉を提供するように構成された、該電子制御装置１８２６と、を備え、
それによって、第１の強度（Ｉ１）を決定し、
ＯＰＣ１７１７の制御は、（電子制御装置１８２６によって）位相調節器１８２２を制御することを含む。
【０１８２】
いくつかの実施形態では、ＯＰＣ１７１７の制御は、ＣＢＣシステム１７０１の少なくとも１つの制御回路１７６０によって提供される。他の実施形態では、光スイッチ１７１７の制御は、光スイッチ１７１７と、ＣＢＣシステム１７０１の少なくとも１つの制御回路１７６０との両方を制御するように構成された上位制御回路１７６１によって提供される。
【０１８３】
次に、図７Ｂを参照する。図７Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、レーザビーム１７７０Ｂを提供し、調節するように構成されたレーザシステム１７００Ｂを示す。
このレーザシステム１７００Ｂは、
シードレーザ装置７１０Ｂと、
シードレーザ装置のシードレーザビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された光偏光コンバイナ（ＯＰＣ）１７１７と（偏光方向の調節は、シードビームに少なくとも２つの偏光成分を提供することを含み、偏光成分のうちの１つは、所定の偏光方向（Ｐ１）を有する）、
偏光調節されたシードビームを受け取り、増幅されたレーザビーム１７７２Ｂを提供するように構成された主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）１７２０Ｂと、
増幅されたレーザビーム１７７２Ｂを受け取り、所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分のみをレーザシステム１７００Ｂの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、出力レーザビーム１７７０Ｂを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１７９０Ｂと、を備える。
【０１８４】
レーザシステム１７００Ｂは、
レーザビーム１７７０Ｂをアクティブ化するために、所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、ビームの全体強度の５０％よりも大きい（好ましくは約１００％の）強度（Ｉ１）で提供するようにＯＰＣ１７１７を制御し、それによって、レーザビーム１７７０Ｂを提供するステップと、
レーザビーム１７７０Ｂを非アクティブ化するために、所定の偏光方向（Ｐ１）を有するビーム成分を、シードレーザビームの全体強度の５０％以下（好ましくは約０％）の強度（Ｉ１）で提供し、それによって、出力レーザビーム１７７０Ｂの提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム１７７０Ｂの高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
【０１８５】
本発明のすべての実施形態は、シードレーザ及びＣＢＣシステム（及びその様々な構成要素）を、両方の調節状態（ビーム「オン」／ビーム「オフ」）中にアクティブに保つレーザ調節方法及び／またはシステムを提供し、それによって、背景技術の欄に記載されているようなシードビームの「シャットダウン」または「ブロッキング」によって発生する恐れのある損傷を防止することに留意されたい。
【０１８６】
本発明のいくつかの実施形態では、上述のレーザ調節手段及び／またはシステム１２００、１３００、１４００、１５００、１６００Ａ、１６００Ｂ、１６００Ｃ、１７００Ａ、１７００Ｂは、それらの制御回路によって制御され、スイッチング素子の制限に依存して、１０のＧＨｚ（例えば、１０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、１ＧＨｚ、１００ＧＨｚ、１００ＧＨｚ、及びそれらの任意の組み合わせ）までの非常に高い周波数で、レーザ手段の準連続波（ＱＣＷ）動作のために使用することができる。本発明のいくつかの実施形態では、上述のレーザ調節手段及び／またはシステム１２００、１３００、１４００、１５００、１６００Ａ、１６００Ｂ、１６００Ｃ、１７００Ａ、１７００Ｂは、それらの制御回路によって制御され、０％〜１００％の範囲の様々なデューティサイクル値（例えば、１％、５％、１０％、２５％、５０％、７５％、９５％、９９％、及びそれらの任意の組み合わせ）で、レーザ手段の準連続波（ＱＣＷ）動作のために使用することが可能である。
【０１８７】
本発明のいくつかの実施形態では、上記のシステム１２００、１３００、１４００、１５００、１６００Ａ、１６００Ｂ、１６００Ｃ、１７００Ａ、１７００Ｂを使用する上記の方法の少なくともいくつかは、レーザビームのよりフレキシブルな動作のために、組み合わせて１つのレーザシステムにすることができる。
【０１８８】
ハイブリッドファイバ結合型ダイオードポンプレーザモジュール
【０１８９】
いくつかの実施形態では、本発明は、光信号増幅器を提供するように構成された方法及び装置、より具体的には、光ファイバに結合されるように構成されたハイブリッドファイバ結合型ダイオードポンプレーザモジュール（略して、ハイブリッド型ポンプモジュール）に関する。当業者であれば、「ハイブリッド」という用語が、いくつかの実施形態では、ポンプと信号との組み合わせを指すことを理解するであろう。
【０１９０】
当業者であれば、ファイバ増幅システムが、複数のマルチモードポンプ及び通常は１つのシングルモードシードデバイスからのエネルギーを吸収して結合し、それを増幅して高出力のシングルモードビームを出力するように構成されていることを理解するであろう。
【０１９１】
ファイバ増幅システムの一般的または典型的なモデル／設計を図９に示す。ファイバ増幅システム２１００は、シードレーザ装置２１１０、シードレーザ装置２１１０に光ファイバによって接続された増幅器２１２０（光ファイバによる接続は線で示し、融着点は×で示す）、アイソレータ２１３０、タップ素子２１４０、モニタ２１４１、及びモードフィールドアダプタ（ＭＦＡ）２１５０を含み、これらはすべて、マルチモードコンバイナ（ＭＭＭＣ）２１７０の入力として使用される。マルチモードコンバイナ（ＭＭＭＣ）２１７０は、６つのポンプモジュール２１６０の光ファイバを、シードデバイスから延びる１本の光ファイバとともに、アクティブファイバ２１８０に結合するように構成されている。アクティブファイバ２１８０は、入力信号を受け取り、より高い光出力を有する出力信号を生成するように構成されている。図示のように、アクティブファイバ２１８０は、その一端がＭＭＣに接続され（上述したように）、その他端がポンプダンプ２１９０に接続され、残留ポンプ出力及び散乱信号をクラッド内にダンプするように構成されている。システムの出力は、通常、エンドキャップ２１９１を有する出力ファイバによって行われる。図示のように、光ビームを伝送するための光ファイバの使用は、「×」で記号的に示された複数の融着点２１９２を必要とする。
【０１９２】
当業者であれば、上記の「融着点」は、融着接合としても知られていることを理解するであろう。当業者であれば、融着接合は、熱を用いて２つの光ファイバの端部同士を接合する行為であることを理解するだろう。その目的は、光ファイバを通過する光が融着接合によって散乱したり反射したりしないように、かつ、融着接合とその周囲の領域が元の光ファイバとほぼ同じ強度を有するように、２つの光ファイバを互いに融着させることである。融着接合された光ファイバを融着接合機から取り出す前に、光ファイバの融着接合が、取り扱い、包装、及び長期使用に耐えるのに十分な強度を有することを確認するために、プルーフテストが行われる。裸の光ファイバ領域は、再コーティングまたはスプライスプロテクターによって保護される。したがって、融着点の数を減らすことができ、それによって、エネルギー損失及び製造コストを低減することができるファイバ増幅システムが求められている。
【０１９３】
当業者であれば、「マルチモードコンバイナ（ＭＭＣ）」という用語が、ポンプモジュールからの光がクラッドに入り、シードからの光がコアに入るように、複数のファイバを、ファイバ増幅器と互換性のある１本のファイバに結合する（図９の例では、６本のポンプ接続ファイバを１本のシード接続ファイバに結合する）ように構成された光学素子を指すことを理解するであろう。ＭＭＣは、複雑な装置（例えば、熱を分散させるための特別な機能を必要とする）であるため、高価である。
【０１９４】
当業者であれば、「ファイバ増幅器」または「アクティブファイバ増幅器」という用語が、いくつかの実施形態では、複数のポンプモジュール及びシード関連モジュール（例えば、図９では、６つのマルチモードビーム及び１つのシングルモードビーム）から出力を受け取り、エンハンスメントを有するシングルモードビーム（シングルモードシードに起因する）を出力するドープファイバを指すことを理解するであろう。全直径は約４００マイクロメートルであり得、コアの直径が約２０マイクロメートルであり得る。ポンプモジュールからの光はクラッドに入り、シードからの光はコアに入る。例えば、ファイバ増幅器は、Ｅｒ３＋、Ｎｄ３＋、またはＹｂ３＋などのレーザ活性イオンがドープされたファイバコアを有する「活性」ファイバに基づいている。通常は、入力信号光に加えて何らかの「ポンプ光」を導入するためにファイバカプラが使用される。このポンプ光は、レーザ活性イオンに吸収されて励起電子状態に遷移し、これにより、刺激発光による他の波長の光の増幅を可能にする。
【０１９５】
当業者であれば、「ポンプダンプ」という用語が、本発明のいくつかの実施形態では、クラッド内の残留未吸収ポンプ出力または散乱信号を吸収または偏向するように設計された装置であるビームダンプを指すことを理解するであろう。図９の例では、活性ファイバのクラッド内に残留した発光を吸収する。
【０１９６】
当業者であれば、「アイソレータ」という用語が、本発明のいくつかの実施形態では、一方向のみの光の伝送を可能にするように構成された光学素子を指すことを理解するであろう。
【０１９７】
当業者であれば、「ポンプモジュール」という用語が、本発明のいくつかの実施形態では、マルチモードビームを提供するダイオードを有するモジュールを指すことを理解するであろう。当業者であれば、「広領域レーザ（ＢＡＬ）ダイオード」という用語が、楕円形の断面形状を有するマルチモードビームを提供するダイオードを指すことを理解するであろう。ＢＡＬ（ブロードストライプダイオード、ブロードエミッタレーザダイオード、シングルエミッタレーザダイオード、高輝度ダイオードレーザとも呼ばれる）は、前面ファセットの発光領域がブロードストライプの形状を有する端面発光型レーザダイオードである。
【０１９８】
当業者であれば、「シングルモード」という用語が、本発明のいくつかの実施形態では、励起された１つの横モードのみを有する光ビームを指すことを理解するであろう。
【０１９９】
当業者であれば、「偏光子ビームコンバイナ」という用語が、本発明のいくつかの実施形態では、垂直な偏光を有する２つの信号を互いに結合するように構成された光学素子を指すことを理解するであろう。
【０２００】
当業者であれば、「ボリュームブラッグ回折格子（ＶＢＧ：volume Bragg grating）」という用語が、本発明のいくつかの実施形態では、入射ビームを、入射ビームの波長に対して所定の角度で反射するように構成されたガラスブロック内の回折格子を含む光学的手段を指すことを理解するであろう。ボリュームブラッグ回折格子の一般的な用途は、レーザの波長安定化であり、多くの場合、レーザダイオードの波長安定化に使用される。
【０２０１】
当業者であれば、「エンドキャップ」という用語が、本発明のいくつかの実施形態では、ビームの断面を拡大するように構成された光学的手段を指すことを理解するであろう。ファイバエンドキャップは、ファイバの端面に短い長さの材料を融着接合またはレーザ融着することによって作製される。ファイバエンドキャップは、空気／シリカ界面の出力密度を低減させ、構造化ファイバを環境的侵入から保護するべく、高出力ファイバレーザビームの拡張を可能にするために、コリメータの作製を含む多くの用途で必要とされている。
【０２０２】
当業者であれば、「位相調節器」という用語が、レーザビームの光位相を制御するために使用される光調節器を指すことを理解するであろう。よく使用されるタイプの位相調節器は、ポッケルスセルに基づく電気光学調節器二オブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）電気光学調節器、液晶調節器などであるが、例えば、熱的に誘起される光ファイバの屈折率の変化または長さの変化を利用したり、あるいは、延伸によって光ファイバ長さの変化を誘起したりすることも可能である。調節された光を導波路により伝搬する集積光学の分野では、様々な種類の位相調節器が使用されている。
【０２０３】
当業者であれば、「ビームスプリッタ」という用語が、本発明のいくつかの実施形態では、入射光ビーム（例えば、レーザビーム）を、同じ光学出力を有していても有していなくてもよい２以上のビームに分割するように構成された光学装置を指すことを理解するであろう。
いくつかの実施形態では、ビームスプリッタは、誘電体ミラー、キューブ、光ファイバスプリッタ、平面光波回路（ＰＬＣ）スプリッタ、回折格子、及びマルチモード干渉（ＭＭＩ）のうちの少なくとも１つを含むことができる。
誘電体ミラーは、光ビームを分割するために使用することができる任意の部分的に反射するミラーであり得る。レーザ技術では、誘電体ミラーが、このような目的でよく使用されている。入射角は、ビームスプリッタの特性に影響を与える出力ビームの角度分離、例えば４５度の角度（この値は便利であることが多いが、他の値であってもよい）を決定する。誘電体コーティングの様々な設計により、広範囲の出力分割比を達成することができる。
キューブは、その界面において、ビームを分割する。キューブは、多くの場合、２つの三角形のガラスプリズムを透明な樹脂やセメントで接着することにより作製される。その層の厚さを利用して、所定の波長の出力分割率を調節することができる。
光ファイバスプリッタは、光ファイバビームスプリッタとして使用される光ファイバカプラの一種である。このような装置は、光ファイバを融着接合することにより作製することができ、２以上の出力ポートを有していてもよい。バルクデバイスの場合と同様に、分割率は、入力の波長や偏光に強く依存してもよいし、依存しなくてもよい。
ＰＬＣは、光集積回路（ＩＣ）、または、光導波路を用いて作られた光回路基板のいずれかであり、光子をルーティングする。
回折格子は、光を互いに異なる方向に進む複数のビームに分割及び回折させる繰り返し構造を有する光学素子である。これらのビームの進行方向は、回折格子の間隔と、光の波長とに依存する。いくつかの実施形態では、回折格子は、ビームコンバイナとしても使用することができる。
マルチモード干渉（ＭＭＩ）は、光を導くため、すなわち光を伝搬する空間領域を制限するための、空間的に不均一な構造を有する光導波路である。ＭＭＩは、例えば、集積型光干渉計において、光ビームの分割及び結合に用いることができる。
【０２０４】
当業者であれば、「ファイバカプラ」または「カプラ」という用語が、１本以上の入力ファイバ及び１本以上の出力ファイバを有する光ファイバ装置を指すことを理解するであろう。入力ファイバからの光は、１以上の出力に現れることができ、波長及び偏光に潜在的に依存する出力分布を有する。
【０２０５】
当業者であれば、「タップ」または「タップ要素」という用語が、本発明のいくつかの実施形態では、５０：５０、７５：２５、９０：１０、または９９：１の結合出力比のために構成されたカプラを指すことを理解するであろう。ファイバのタッピングは、接続を切断することなく光ファイバから信号を抽出するネットワークタップ方式を用いることができる。光ファイバのタッピングは、ファイバのコア内で伝送されている信号の一部を、別のファイバまたは検出器に迂回させることを可能にする。
【０２０６】
当業者であれば、「光増幅器」という用語が、或る入力信号を伝送し、それよりも高い光出力を有する出力信号を生成する装置を指すことを理解するであろう。いくつかの実施形態では、入力及び出力は、自由空間内またはファイバ内で伝搬されるレーザビームである。増幅は、いわゆる利得媒体内で行われ、外部ソースから「ポンピング」する必要がある（すなわち、エネルギーを供給する必要がある）。いくつの実施形態では、光増幅器は、光学的に、化学的に、または電気的にポンピングされる。
【０２０７】
当業者であれば、「ダイクロイックミラー」という用語が、２つの互いに異なる波長において、著しく異なる反射特性または透過特性を有するミラーを指すことを理解するであろう。
【０２０８】
当業者であれば、「シードレーザ」という用語が、本発明のいくつかの実施形態では、増幅器または別のレーザに注入されるレーザの出力を指すことを理解するであろう。シードレーザの代表的なタイプは、小型レーザダイオード（単周波またはゲインスイッチ）、ショートキャビティファイバレーザ、及び非平面リングオシレータ（ＮＰＲＯ）などの小型固体レーザである。
【０２０９】
次に、図１０Ａ〜図１０Ｄを参照する。図１０Ａ〜図１０Ｄは、光ファイバ２２４０に結合されるように構成されたハイブリッド型ポンプモジュールを模式的に示す。いくつかの実施形態では、光ファイバは、ドープされた（アクティブ）ファイバまたはパッシブファイバ（データフォーマット透過型）である。光ファイバは、コア２２４１と、少なくとも１つのクラッド２２４２とを含む。図１０Ａ〜図１０Ｄに示すように、
ポンプモジュール２２００は、
光ファイバ２２４０の自由空間光路に配置された少なくとも１つの集束レンズ２２３０と、
光ファイバのクラッド２２４２の自由空間光路に配置された、光学レンズを介してマルチモードビームを出力するように各々構成された複数のダイオードモジュール２２１０と、
光ファイバのコア２２４１の自由空間光路に配置された少なくとも１つのコア関連モジュール２２２０と、を備え、
コア関連モジュール２２２０は、
（ａ）光学レンズを介して、光ファイバのコア２２４１に向けてシングルモードのビームを出力する機能、
（ｂ）集束レンズを介して、光ファイバのコア２２４１からのビームを受け取り、受け取ったビームを出力光ファイバ２４１１（図１２）に結合する機能、
（ｃ）集束レンズを介して、光ファイバのコア２２４１からビームを受け取り、受け取ったビームを再び集束レンズを介してコア２２４１に反射して戻す機能、及び、
（ｄ）集束レンズを介して、光ファイバのコア２２４１からビームを受け取り、受け取ったビームの一部を再び集束レンズを介してコアに反射して戻し、受け取ったビームの別の部分を出力光ファイバ２６１０（図１４）に結合する機能、からなる群から選択される機能を提供するように構成されている。
【０２１０】
いくつかの実施形態では、「シングルモードビーム」という用語は、１〜１０モードの範囲の１つまたは数個のビームモードからなるビームを指す。
【０２１１】
いくつかの実施形態では、複数のダイオードモジュール２２１０は、光ファイバのクラッド２２４２の自由空間光路に配置される。いくつかの実施形態では、この光路は、光路用の光ファイバを含まない。いくつかの実施形態では、ダイオードモジュール２２１０の一部は、光ファイバのコア２２４１の自由空間光路にも配置される。
【０２１２】
いくつかの実施形態では、コア関連モジュール２２２０は、光ファイバのコア２２４１の自由空間光路にのみ配置される。これは、光ファイバ２２４０のクラッド２２４２に光が結合されないことを意味する。いくつかの実施形態では、この光路は、光路用の光ファイバを含まない。
【０２１３】
いくつかの実施形態では、ハイブリッド型ポンプモジュール２２００は、ダイオードのビームの波長を狭い所定範囲の波長に狭めてロックするように構成されたボリュームブラッグ回折格子（ＶＢＧ）２２５０をさらに備える。いくつかの実施形態では、一般的なＶＧＢは、高吸収の狭い線幅のイットリウムホウ化物（Ｙｂ）イオンと完全に一致する９７６波長ロックモジュールである。いくつかの実施形態では、図１０Ｄに示すように、ＶＧＢ２２５０は、集束レンズ２２３０と光ファイバ２２４０との間に配置される。
【０２１４】
いくつかの実施形態では、複数のダイオードモジュール２２１０及びコア関連モジュール２２２０は、それらの出力ビームが列毎に互いに平行になるように、少なくとも１つの列２２８１に配置される。図１０Ａ、図１０Ｂ、及び図１０Ｃは、複数のダイオードモジュール２２１０（この例では、８個のダイオードモジュール）とコア関連モジュール２２２０とが一列に配置されているシステムの等角図、上面図及び正面図を示す。図１０Ｄは、複数のダイオードモジュール２２１０（この例では、１７個のダイオードモジュール）とコア関連モジュール２２２０を有するシステムが、２つの列２２８１、２２８２に配置されていることを示す等角図である。
【０２１５】
いくつかの実施形態では、図１０Ｄに示すように、２列以上の２１８１、２１８２で配置される場合には、ポンプモジュールは、
第１のビーム列２２８１の光路に配置された少なくとも１つの偏光子ビームコンバイナ２２６０と、
追加のビーム列毎に設けられた１以上の折り畳みミラー２２８２Ａであって、それに対応する列の平行ビームを偏光子ビームコンバイナ２２６０に向けて反射して方向転換させるように各々構成された、該折り畳みミラー２２８２Ａと、をさらに備える。
【０２１６】
いくつかの実施形態では、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、
ダイオードモジュール２２１０の各々は、
マルチモードビームを出力するように構成された広域レーザ（ＢＡＬ）２２１１と、
ＢＡＬ２２１１に関連付けられた折り畳みミラー２２１２であって、それに関連するＢＡＬ２２１１と光ファイバのクラッド２２４２との間の光路を有するように構成された（集束レンズ２２３０を介して）、該折り畳みミラー２２１２と、
任意選択で、ＢＡＬ２２１１とそれに関連する折り畳みミラー２２１２との間に配置され、ＢＡＬ２２１１のビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズ２２１３、２２１４と、を含む。
【０２１７】
次に、図１１Ａ〜図１１Ｃを参照する。図１１Ａ〜図１１Ｃは、図１０Ａ〜図１０Ｄに示したハイブリッド型ポンプモジュール２２００と同様の少なくともいくつかの特徴及び要素を含むハイブリッド型ポンプモジュール２３００を模式的に示す。いくつかの実施形態では、コア関連モジュールは、光学レンズを介して、光ファイバのコアに向けてシングルモードビームを出力するように構成されたシード関連モジュール２３０１である。
このシード関連モジュール２３０１は、
光ファイバ２３１０を介して、シードレーザ装置２７０２（図１５）に結合されるように構成された少なくとも１つのシード入力２３１１と、
集束レンズ２２３０を介して、シード入力と光ファイバのコア２２４１との間の光路に設けられたシード入力に関連付けられた折り畳みミラー２３１２と、
任意選択で、シード入力とそれに関連する折り畳みミラー２３１２の間に配置され、シードビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズ２３１３と、を含む。
【０２１８】
いくつかの実施形態では、
シード関連モジュール２３０１は、
図１１Ａに示すように、シード入力２３１１と光学レンズ２３１３または折り畳みミラー２３１２との間に配置され、シードビームをサンプリングしてモニタリングし、後方ビーム伝送（シード入力２３１１へ戻る伝送）を警告するように構成された、タップ（図示せず）または部分ミラー２３０５及びモニタ２３０６、
図１１Ｂに示すように、シード入力２３１１と光学レンズ２３１３または折り畳みミラー２３１２との間に配置され、シードビームを増幅するように構成されたビーム増幅器２３１５、及び、
図１１Ｃに示すように、シード入力２３１１と光学レンズ２３１３または折り畳みミラー２３１２との間に配置され、一方向のみの光の伝送を可能にするように構成されたアイソレータ２３１６、
のうちの少なくとも１つをさらに含む。
【０２１９】
次に、図１２を参照する。図１２は、図１０Ａ〜１０Ｄに示したハイブリッド型ポンプモジュール２２００と同様の少なくともいくつかの特徴及び要素を含むハイブリッド型ポンプモジュール２４００を模式的に示す。いくつかの実施形態では、コア関連モジュールは、集束レンズを介して、光ファイバのコアからのビームを受け取り、受け取ったビームを出力光ファイバ２４１１に結合するように構成された出力モジュール２４０１である。
この出力モジュール２４０１は、
出力ファイバ２４１１であって、任意選択でエンドキャップ要素４２０９を含む、該出力ファイバ２４１１と、
光ファイバのコア２２４１と出力ファイバ２４１１との間の光路に設けられた、出力ファイバ２４１１に関連付けられた折り畳みミラー２４１２と、
任意選択で、出力ファイバ２４１１とそれに関連する折り畳みミラー２４０９との間に配置され、受け取ったコアビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズ２４１３と、
最適には、ポンプダンプ（図示せず）と、を含む。
【０２２０】
いくつかの実施形態では、出力モジュール２４００は、出力ファイバ２４１１と光学レンズ２４１３または折り畳みミラー２４１２との間に配置され、シードビームをサンプリングするように構成された、タップ（図示せず）または部分ミラー２４０５と、ビーム後方伝送（折り畳みミラー２４１２へ戻る伝送）をモニタリングして警告するように構成されたモニタ２４０６とをさらに含む。
【０２２１】
次に、図１３を参照する。図１３は、図１０Ａ〜１０Ｄに示したハイブリッド型ポンプモジュール２２００と同様の少なくともいくつかの特徴及び要素を含むハイブリッド型ポンプモジュール２５００を模式的に示す。いくつかの実施形態では、コア関連モジュールは、集束レンズを介して、光ファイバのコア２２４１からビームを受け取り、受け取ったビームを再び集束レンズを介してコア２２４１に反射して戻すように構成された高反射（ＨＲ）モジュール２５０１である。
この高反射（ＨＲ）モジュール２５０１は、
高反射（ＨＲ）ミラー２５１１と、
光ファイバのコア２２４１とＨＲミラーとの間の光路に設けられた、ＨＲミラー２５１１に関連付けられた折り畳みミラー２５１２と、
任意選択で、ＨＲミラー２５１１とそれに関連する折り畳みミラー２５１２との間に配置され、それに関連するビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズ２５１３と、を含む。
【０２２２】
いくつかの実施形態では、（ＨＲ）モジュール２５０１は、受け取ったビームを、ファイバ共振器の形態で前後に反射するように構成されている。
【０２２３】
いくつかの実施形態では、ＨＲモジュール２５０１は、ＨＲミラー２５１１とそれに関連する折り畳みミラー２５１２との間に配置され、反射ビームの振幅、位相、偏光、またはそれらの任意の組み合わせを調節するように構成されたキャビティ内調節器２５１０をさらに含む。いくつかの実施形態では、キャビティ内調節器は、音響光学調節器、または電気光学調節器を含む。いくつかの実施形態では、キャビティ内調節器は、パルスレーザの挙動を可能にする。
【０２２４】
次に、図１４を参照する。図１４は、図１０Ａ〜１０Ｄに示したハイブリッド型ポンプモジュール２２００と同様の少なくともいくつかの特徴及び要素を含むハイブリッド型ポンプモジュール２６００を模式的に示す。いくつかの実施形態では、コア関連モジュールは、部分反射（ＰＲ）モジュール２６０１である。
この部分反射（ＰＲ）モジュール２６０１は、
出力ファイバ２６１０であって、任意選択でエンドキャップ２６０９を含む、該出力ファイバ２６１０と、
出力ファイバ２６１０の光路に配置された部分反射（ＰＲ）ミラー２６１１と、
光ファイバのコア２４１とＰＲミラー２６１１との間の光路に設けられた、ＰＲミラー２６１１に関連付けられた折り畳みミラー２６１２と、
任意選択で、ＰＲミラー２６１１とそれに関連する折り畳みミラー２６１２との間に配置され、それに関連するビームの形状を調節するように構成された少なくとも１つのレンズ２６１３と、を含む。
【０２２５】
いくつかの実施形態では、ハイブリッド型ポンプモジュール２２００、２３００、２４００、２５００、２６００のアセンブリは、ビーム経路を測定し、上述したように構成要素の位置及び／または配向を調節することにより、光学機械的に整列されるように構成されている。いくつかの実施形態では、この調節は、ジグ真空キャッチャーによって提供される。いくつかの実施形態では、調節される構成要素は、コアモジュールのうちの任意の１つ、ダイオードモジュールのうちの任意の１つ、シードデバイスのうちの任意の１つ、ＢＡＬのうちの任意の１つ、折り畳みミラーのうちの任意の１つ、レンズのうちの任意の１つ、ビーム増幅器のうちの任意の１つ、タップまたはパーシャルミラー及びモニタのうちの任意の１つ、アイソレータのうちの任意の１つ、ＨＲミラーのうちの任意の１つ、ＰＲミラーのうちの任意の１つ、シード入力のうちの任意の１つ、集束レンズ、及びＶＧＢから選択される少なくとも１つである。
【０２２６】
いくつかの実施形態では、ビームの断面を形成するように構成されたレンズ２２１３、２２１４、２３１３、２４１３、２５１３、２６１３のうちの少なくとも一部は、高速アクセスコリメータ（ＦＡＣ）２２１３及び低速アクセスコリメータ（ＳＡＣ）２２１４から選択される。
【０２２７】
いくつかの実施形態では、折り畳みミラー２２１２、２３１２、２４１２、２５１２、２６１２の少なくとも一部は、（例えば、図１１の２３９９で示されるように）さらなるモニタリング目的のために、反射ビームの一部をタップ（通過）させるように構成されている。
【０２２８】
図１５は、ファイバ増幅システム２７００を模式的に示す。本発明のいくつかの実施形態では、
このファイバ増幅システム２７００は、
コアと少なくとも１つのクラッドとを含むアクティブ光ファイバ２７４０と、
上述の実施形態では、光ファイバの第１の端部２７４４に結合されたシード関連モジュール２３０１を含むハイブリッド型ポンプモジュール２３００と、を備える。
【０２２９】
図１５に示すように、ファイバ増幅システム２７００は、シードレーザ装置２７０２からシードレーザビームを受け取り、それを高出力シングルモードレーザビームに増幅するように構成されている。
【０２３０】
いくつかの実施形態では、ファイバ増幅システム２７００は、光ファイバの第２の端部２７４５に結合された、出力モジュール２４０１を含むハイブリッド型ポンプモジュール２４００をさらに備える。
当業者であれば、ハイブリッド型ポンプモジュール２４００が、アクティブ光ファイバ２７４５におけるビーム増幅を増加させるように構成されたカウンタポンプモジュールとして動作することを理解するであろう。
【０２３１】
いくつかの実施形態では、ファイバ増幅システム２７００は、ポンプダンプ２７０３と、アクティブ光ファイバ２７４０の第２の端部２７４５に結合された、エンドキャップ要素２７０４を有する出力ファイバ２４１１と、から選択される少なくとも１つをさらに含む。
【０２３２】
当業者であれば、上述したような様々な実施形態によれば、ファイバ増幅システム２７００は、ダイオードモジュールの数に依存しないことを可能にしながら、必要とされる融着接合の数を大幅に削減できることを理解するであろう。例えば、図９に示す従来技術のシステム２１００は、６つのダイオードを含み、少なくとも９つの融着接合を必要とする。本発明のシステム２７００は、少なくとも８つの（それ以上であってもよい）のダイオードモジュールを含むが、それにもかかわらず、２つの融着接合しか必要としない。
【０２３３】
次に、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照する。図１６Ａ及び図１６Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、ファイバレーザシステム２８００を模式的に示す。
このファイバレーザシステム２８００は、
コアと少なくとも１つのクラッドとを含む光ファイバ２８４０と、
光ファイバの第１の端部２８４４に結合された、高反射（ＨＲ）モジュール２５０１を含むハイブリッド型ポンプモジュール２５００と、
光ファイバの第２の端部２８４５に結合された、ファイバブラッグ回折格子（ＦＢＧ：fiber Bragg grating）２８０４（図１６Ｂに示す）、または、部分反射（ＰＲ）モジュール２６０１（図１６Ａに示す）を含むハイブリッド型ポンプモジュール２６００と、を備える。
【０２３４】
当業者であれば、ハイブリッド型ポンプモジュール２６００が、アクティブ光ファイバ２８４０におけるビーム増幅を増加させるように構成されたカウンタポンプモジュールとして動作することを理解するであろう。
【０２３５】
いくつかの実施形態では、ファイバレーザシステム２８００は、ポンプダンプ２８０３と、エンドキャップ要素２８０４を含む出力ファイバとのうちの少なくとも１つをさらに含む。
【０２３６】
一次ビーム内で共線的に生成された弱い高周波シードビームを用いた周波数変換の強化
【０２３７】
本発明のいくつかの実施形態は、非線形結晶（ＮＬＣ）における高平均出力レーザビームの周波数変換に関する。いくつかの実施形態では、１０６４ｎｍの波長を有する光の周波数逓倍の例では、「高平均出力」という用語は、連続レーザからの３００Ｗよりも大きい出力を指し、低吸収ＬＢＯでは、「高緑色光出力」は１００Ｗよりも大きい。
【０２３８】
いくつかの実施形態では、本発明は、非線形結晶（ＮＬＣ）の単一または複数の出力周波数逓倍器（ＰＦＤ）チェーンの最初で発生し得る、基本周波数入力ビームと周波数変換された出力ビームとの間の有害な不整合位相（ＭＰ）を補正するための手段を提供する。
【０２３９】
本出願は、いくつかの実施形態では、「非線形結晶」、略して「ＮＬＣ」、または「結晶」を開示する、これらの用語は、互換的に使用されることに留意されたい。本出願は、いくつかの実施形態では、「出力周波数逓倍器」、略して「ＰＦＤ」、または「逓倍器」を開示する。これらの用語は、互換的に使用されることに留意されたい。本出願は、いくつかの実施形態では、「非線形結晶の出力周波数逓倍器」、略して「ＰＦＤ−ＮＬＣ」、または「ＮＬＣ逓倍器（ダブリングＮＬＣ）」、または「結晶逓倍器」を開示する。これらの用語は、互換的に使用されることに留意されたい。本出願は、いくつかの実施形態では、「第２調波」、すなわち略して「調波」を開示する。これらの用語は、互換的に使用されることに留意されたい。
【０２４０】
いくつかの実施形態では、効率的な周波数変換のために、２つの要因、すなわち、結晶の相互作用領域の温度、及び、基本波ビームとＮＬＣの出力調波ビームとの間の相対位相が制御される。
【０２４１】
従来技術では、第１のＮＬＣ逓倍器に関連して、調波変換領域における最適に近い結晶パラメータのみがオーブンによって維持されていたが、このオーブンは、第１のＮＬＣ逓倍器の入口（第１の調波光子が発生した場所）からその第１のＮＬＣ逓倍器の主要調波変換領域へビームが伝播されるときに蓄積される位相不整合は制御しなかった。この結果、高出力の周波数変換が不良となった。その理由は、均一温度オーブン（ＵＴＯ）は、変更可能なパラメータが１つだけ（オーブン温度）であり、オーブンの入力面付近のビームの不整合位相（ＭＰ）がその位置の局所温度によって決定されるためである。いくつかの実施形態では、本発明は、ビームが調波変換領域に伝搬されるまでに最適化されるように、第１のＮＬＣ逓倍器の前面に、ビーム間で必要とされる任意の位相差を課す手段を提供する。
【０２４２】
文献で報告されたアプローチは、中間的な位相不整合補償器（ＰＭＣ）を有する２つのＰＦＤ−ＮＬＣの使用である。ＰＭＣは、色分散及び／または偏光依存性屈折率を示す光学素子である。この分散は、材料の固有の特性であり得るか、または、外部場、例えば、ポッケルスセルなどの電気光学材料に印加される電場によって課され得る。
【０２４３】
このインライン、結晶−ＰＭＣ−結晶のアプローチの利点は、分散素子が、２つの波長の共伝搬ビーム間に制御可能な位相差を発生させるように作用するだけであり、別々に生成されたビームに対する干渉（サブ波長）光路長制御を達成する必要がないことである。これにより、感度及び安定性の要件が、大幅に減少する。
【０２４４】
位相不整合補正の従来技術についての重要点は、下記の（ｉ）〜（ｖ）である。
（ｉ）各ＮＬＣは、最大周波数変換を達成するように構成されている。すなわち、各ＮＬＣは、ＰＦＤとして機能する。使用される結晶のタイプ毎に、最も低い吸収等級が求められる。
（ｉｉ）ＰＭＣは、第１の結晶を出た後にのみ、第１の結晶の熱誘起不一致位相（ＴＭＰ）を補正する。
（ｉｉｉ）ＰＭＣは、温度及び／または角度の調節と共に、第２の二結晶逓倍器のＴＭＰを補正することができる。
（ｉｖ）今日まで、第１のＰＦＤ結晶の温度調節または角度調節のためのもの以外に、均一温度オーブン（ＵＴＯ）に配置された第１の結晶内のＴＭＰを補償するための手段、または、主要調波変換領域（集束レンズを使用する場合は焦点領域）での最適な調波変換のための条件を維持するための手段は存在しなかった。
（ｖ）より複雑な勾配温度オーブン（ＧＴＯ）は、単一のオーブン内でのＭＰの発生を排除することができる。しかし、ＧＴＯでは、直線的な勾配が必要な場合は、オーブンの入出力温度を制御する必要があり、また、光吸収に起因する温度上昇が結晶の長さに沿って変化する場合は（結晶の中央にビームが集束される場合と同様に）、オーブンの軸に沿った複数の点の温度を制御する必要がある。
【０２４５】
いくつかの実施形態では、本明細書に提示された本発明は、（ｉｖ）に記載された制限を克服するための手段、第１のＰＦＤ−ＮＬＣにおけるＭＰを補償するための手段、すなわち、第１の（及び後続の）ＰＦＤにおける逓倍効率を改善するための手段に関する。
【０２４６】
本発明のいくつかの実施形態では、図１７Ａに示すように、上記の改善は、第１のＰＦＤ−ＮＬＣ３２００の前に、高出力基本波ビーム３１０１の光路上に配置された「シーダ」ＮＬＣ３１００において低出力の第２調波シードビームを生成することによって提供される。基本波ビーム３１０１と、シーダＮＬＣ３１００からの調波ビーム３２０２との位相差は、ＰＭＣ３５０１の追加によって制御される。いくつかの実施形態では、図１７Ｂに示すように、シーダＮＬＣ３１００は、温度制御されたオーブン３７０１内に配置される。いくつかの実施形態では、シーダ結晶３１００の後に配置されたＰＭＣ３５０２が、フィードバック制御システム３６０２と共に設けられる。フィードバック制御システム３６０２は、第１のＰＦＤ−ＮＬＣ３２００の後に調波光３２０２をサンプリングして、調波光３２０２を最大化するように、ＰＭＣを制御するように構成されている。
【０２４７】
シーダ結晶３１００は、基本波ビーム３１０１との関係で位相が制御可能な低出力調波ビーム３１０２を生成するだけでよいことを強調しておく。したがって、シーダ結晶３１００内の小さなスポットに基本波ビームを集束させる必要はなく、また、シーダ結晶が第１のＮＬＣ逓倍器３２００に使用される長さ（Ｌｓ）と略同一の長さ（Ｌｓ）を有する必要もない。
【０２４８】
高出力での光吸収は、調波変換に影響を与える横方向及び軸方向の温度変化を発生させる。したがって、伝搬軸に沿ったすべての位置（前面から任意の焦点を通って、後面まで）において、温度は、レーザ出力の増加に伴って上昇する。このため、レーザ出力が増加するにしたがって、オーブンの温度を下げる必要がある。
【０２４９】
いくつかの実施形態では、均一温度オーブン（ＵＴＯ）を使用するすべての場合において、光軸に沿った温度は、吸収の変化（緑色光の吸収は、ＩＲ光の吸収よりも高い）に起因して変化するため、及び、レーザ強度を増加させるために集束レンズが用いられる場合には、冷却は、レーザビーム半径に依存して変化するため、結晶の後半部分に向うにしたがってより高度になる。従来技術のシナリオでは、第１のＰＦＤ−ＮＬＣにおける基本波ビームと調波ビームとの間の初期位相整合の独立制御は存在しない。唯一の観測可能なパラメータは出力調波出力であり、これは、結晶の長さの全体に沿って起こることの影響を受ける。従来技術のシナリオは、オーブンの温度を変化させることによって生成される調波光の量を最大化することである。集束ビームの位相整合の場合、主な関心事は、焦点領域において正しい温度を維持することである。焦点領域における調波変換を最適化するために温度を変化させるということは、結晶の始点では最適な温度ではないことを意味する。その結果生じるＭＰは、調波変換を劣化させる。本発明によれば、以下のような改善が提供される。
【０２５０】
いくつかの実施形態では、焦点領域での位相整合を得るためにオーブン温度を再調節することができるが、ＵＴＯ内では、第１のＰＦＤ−ＮＬＣの前面から中間部分に蓄積されたＭＰを補正することができない。
【０２５１】
いくつかの実施形態では、第１のＰＦＤ−ＮＬＣ３２００の前に、高出力基本波ビーム３１０１よりも弱い第２調波シードビーム３１０２を追加することにより、焦点領域での位相整合の制御とは独立して、第１のＰＦＤ−ＮＬＣの前に、入力位相差を調節することが可能になる。
【０２５２】
本発明の実施形態によれば、「短い」非線形結晶（シーダ結晶）３１００が、第１の長いＰＦＤのＮＬＣ３２００の前に設けられる。シーダ結晶３１００は、制御可能な位相である、強い基本波ビームよりも弱い第２調波ビームを生成するように構成されている。
【０２５３】
いくつかの実施形態では、ＰＭＣ３５０１が、シーダＮＬＣ３１００の後に、ＩＲ−緑色のＭＰを調節するために設けられる。ＩＲ−緑色のＭＰは、シーダＮＬＣのＭＰに、第１のＰＦＤ−ＮＬＣの前半部分の第１のＰＦＤのＭＰを加えたものがゼロに等しくなるように調節される。
ΣＭＰ＝ＭＰシーダ＋ＭＰ１／２ＰＦＤ＝０
【０２５４】
ＰＦＤ結晶の前半部分に蓄積されたＭＰは、後半部分に蓄積されたＭＰよりも重要であることに留意されたい。これは、焦点に至るまでのＭＰが焦点領域の逓倍に強く影響するためである。焦点領域の後に蓄積したＭＰは、その強度がすでに低下しているので、その結晶の逓倍を強く劣化させることはない。加えて、このＭＰの後半部分は、次のＰＭＣによって修正することができる。
【０２５５】
ＮＬＣの吸収によって熱が発生した場合、温度は、位相整合、特に非臨界相整合（ＮＣＰＭ）に必要な温度から外れることに留意されたい。
悪影響としては、
温度、角度、スペクトル帯域幅が減少すること（これは、逓倍の大部分が起こる焦点領域において最も重要である）、及び、
ビームが結晶中を伝搬するにつれて位相の不整合が生じること（弱い逓倍領域でさえも。この位相不整合は、後での逓倍効率を低下させ、逆変換を引き起こす可能性がある。ＭＰの蓄積は、入射面と、焦点領域の端部との間で、最も重要である）、
が挙げられる。
【０２５６】
いくつかの実施形態では、熱的影響の一部を緩和するために、均一なオーブン温度の再調節技術が提供される。
【０２５７】
いくつかの実施形態では、オーブン温度の調節は、焦点領域でのＴ＝Ｔ位相整合を達成するか、またはＮＬＣの焦点領域に至るまでにΣＭＰ＝０を達成するかのいずれか１つの効果のみを補正することができる。
【０２５８】
いくつかの実施形態では、シーダＮＬＣ及びＰＭＣを追加することにより、入力位相を、結晶の位相不整合に対す共役として設定することができる。
Δφシーダ＝（−）ＭＰＰＦＤ
すなわち、ＰＦＤ−ＮＬＣの焦点領域の温度から独立している。
【０２５９】
いくつかの実施形態では、ＰＭＣを必要としない場合がある。シーダ結晶自体が、出力結晶逓倍器における最適な逓倍に必要な位相不整合を発生させることができる。この不整合の原因は、ＩＲビームの通過中の、制御されたレベルのシーダ結晶の加熱、または、操作者により課されたオーブン温度の変化によって引き起こされる意図的なシフトによって提供され得る。しかしながら、オーブンの温度を変化させることは、ＰＭＣを回転させることや、電気光学ＰＭＣ装置に電圧を印加することよりも、反応を大幅に遅くすることを思い出されたい。
【０２６０】
いくつかの実施形態では、ＰＭＣは、たとえ、どのような位相差（基本波ビームと調波ビームとの間の）がシーダ結晶で生じても、要求された位相差または所定の位相差を生成することができる。いくつかの実施形態では、ＰＭＣは、オーブン温度を変化させる場合よりもはるかに速く調節することができる。いくつかの実施形態では、ＰＭＣは、位相差が調節されるように、シーダ結晶の出力を一定に固定したままにすることを可能にする。
【０２６１】
いくつかの実施形態では、ＰＦＤ−ＮＬＣ内で発生する任意の位相不整合は、シーダＮＬＣの使用によって緩和することができ、レーザ波長及び／またはオーブン温度の変化に起因して発生したＭＰを緩和するための共役不整合を伴う。
【０２６２】
いくつかの実施形態では、上述の技術は、一定のポーリング周期を有する任意の周期的にポーリングされた結晶に適用することができる。
【０２６３】
次に、図１７Ａ〜図１７Ｃを参照する。図１７Ａ〜図１７Ｃは、本発明の様々な実施形態による、弱い第２調波シードビーム３１０２を生成し、それの高出力入力ビーム（基本波ビーム）３１０１に対する位相を制御するように構成された装置３０００のためのいくつかのセットアップ３１００を示す。いくつかの実施形態では、第２調波シードビーム３１０２の生成及び位相オフセットの調節の後、ビームは、出力周波数逓倍（ＰＦＤ）結晶３２００に伝搬される。図示の例では、１つの長波長ビームが、周波数逓倍される。アクロマート光学素子３４０２（アクロマートレンズまたは多波長ミラー）は、第１のＰＦＤ結晶３２００の同一の点に両ビーム３１０２、３１０３を集束させるために使用することができ、それによって、強度を増加させ、したがって周波数変換を強化することができる。
【０２６４】
いくつかの実施形態では、位相整合が発生した場合に、周波数逓倍が効率的である。
【０２６５】
いくつかの実施形態では、入力波３１０２、３１０３は、第１の高周波光子の開始から、ＰＦＤ結晶３２００を通って、全く同じ速度で伝搬され、周波数変換領域の端部から出る。いくつかの実施形態では、２つの波長間の位相整合は、結晶軸に対するビームの偏光方向を制御することによって、特定の結晶において行うことができる。高周波数のビームは、その優先的な位相整合軸に沿って自動的に偏光される。
【０２６６】
いくつかの実施形態では、位相整合は、屈折率の関数であり、これは、結晶軸に対する伝播、偏光、及び結晶温度の関数である。いくつかの実施形態では、特定の入力波長に対して特定の温度に維持される特定の結晶は、伝搬角度及び／または帯域幅に対して特に鈍感である。このような場合の周波数変換は、非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）と呼ばれる。このように、例えば、１４９．１℃に維持されたＬＢＯを用いて１０６４ｎｍのビームの周波数を逓倍すると、ビームを、比較的長い結晶に集束させることができる。いくつかの実施形態では、焦点距離及び相互作用の長さは、その後に、最適化される。しかしながら、ＮＣＰＭは、温度に敏感であり、おそらくは、光の吸収にも敏感である。緑色光の吸収率は、赤外光の吸収率の約４倍である。
【０２６７】
本発明のいくつかの実施形態では、図１７Ａ〜図１７Ｃに示すように、光放射の周波数逓倍のために構成された新規な装置３０００が提供される。
この装置３０００は、
第１のＮＬＣ１００と、少なくとも１つの第２のＮＬＣ３２００と、任意選択の後続のＮＬＣ３３００とを含む少なくとも２つの連続した非線形結晶（ＮＬＣ）３１００、３２００、３３０を備え、
第１のＮＬＣ１００は、基本周波数（ＦＦ）の基本波ビーム３１０１を受け取り、第２調波周波数（ＦＨ）の弱い第２調波ビーム３１０２を、基本周波数（ＦＦ）の強い残留ビーム３１０３と共に出射するように構成され、弱い第２調波ビーム３１０２と基本波ビーム３１０１との出力比は５×１０−３：１よりも小さく、
少なくとも１つの第２のＮＬＣ３２００及び任意選択の後続のＮＬＣ３３００は、その前のＮＬＣ３１００、３２００からの、基本周波数（ＦＦ）の残留ビーム３１０３、３２０３と、第２調波周波数（ＦＨ）の第２調波ビーム３１０２、３２０２とを受け取り、任意選択で、それらの位相差を最適な周波数逓倍のために調節した後、第２調波周波数（ＦＨ）の強い周波数逓倍ビーム３２０２、３３０２を、基本周波数（ＦＦ）の残留ビーム３２０３、３３０３と共に出射するように構成され、強い周波数逓倍ビーム３２０２、３３０２と基本波ビーム３１０１との出力比は０．３対１よりも大きい。
【０２６８】
いくつかの実施形態では、装置３０００は、第２のＮＬＣ３２００及び／または後続の任意選択のＮＬＣ３３００によって受け取られる前に、基本周波数（ＦＦ）の残留ビーム３１０３、３２０３と、第２調波周波数（ＦＨ）の第２調波ビーム３１０２、３２０２との位相関係を補正するように構成された少なくとも１つの位相不整合補償器（ＰＭＣ）３５０２、３５０３をさらに備える。いくつかの実施形態では、ＰＭＣは、その積分値を、傾斜または印加電圧によって制御することができる色分散素子を含む。
【０２６９】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、１つのＮＬＣ逓倍器３２００のみを有する装置３０００を示し、図１７Ｃは、２つのＮＬＣ逓倍器３２００、３３００（第１のＮＬＣ逓倍器３２００及び第２のＮＬＣ逓倍器３３００）を有する装置を示す。図１７Ａ及び図１７Ｂは、第１のＮＬＣ逓倍器３２００の前にＰＭＣ３５０２が配置された装置３０００を示す。図１７Ｃは、２つのＰＭＣ３５０２、３５０３を含み、一方のＰＭＣ３５０２が第１のＮＬＣ逓倍器３２００の前に配置され、他方のＰＭＣ３５０２が第２のＮＬＣ逓倍器３３００の前に配置された装置を示す。
【０２７０】
いくつかの実施形態では、装置３０００は、強い周波数逓倍ビーム３２０２、３３０２をサンプリングし、それに応じて、ＰＭＣ３５０２、３５０３を調節して、広範囲の動作条件にわたって強い周波数逓倍ビーム３２０２、３３０２の出力を最大化することを可能にするように構成された少なくとも１つのフィードバック及び制御システム３６０２、３６０３をさらに備える。
【０２７１】
図１７Ｂは、第２のＮＬＣ３２００（これは、第１のＮＬＣ逓倍器である）から出射された強い周波数逓倍ビーム３２０２をサンプリングし、それに応じて、第１のＮＬＣ逓倍器３２００の前に配置されたＰＭＣ３５０２を調節するように構成された、フィードバック及び制御システム３６０２を示す。図１７Ｃは、第３のＮＬＣ３３００（これは、第２のＮＬＣ逓倍器である）から出射された強い周波数逓倍ビーム３３０２をサンプリングし、それに応じて、第２のＮＬＣ逓倍器３３００の前に配置されたＰＭＣ３５０３を調節するように構成されたフィードバック及び制御システム３６０３を示す。フィードバック及び制御システム３６０２及びシステム３６０３の両方は、連続して配置することができる。
【０２７２】
いくつかの実施形態では、フィードバック制御システム３６０２、３６０３は、
少なくとも１つの測定要素（図示せず）（例えば、光検出器）と、
少なくとも１つの測定要素から受け取ったデータを分析し、それに応じて、ＰＭＣ調節のための制御命令を提供するように構成された少なくとも１つの処理要素（図示せず）と、
制御命令に従ってＰＭＣ３５０２、３５０３を調節する（例えば、電動回転装置によって及び／またはＰＭＣへの印加電圧によって、ＰＭＣを傾ける）ように構成された、少なくとも１つの調節要素（図示せず）と、を含む。
【０２７３】
いくつかの実施形態では、装置３０００は、ＮＬＣ３１００、３２００（シーダＮＬＣ３１００及び／またはＮＬＣ逓倍器３２００）の温度を調節するように各々構成された少なくとも１つのオーブン３７０１、３７０２（図１７Ｂに示す）をさらに備える。
【０２７４】
いくつかの実施形態では、第１のＮＬＣ３１００（シーダＮＬＣ）の長さ（ＬＳ）は、第２のＮＬＣ３１００（ＮＬＣ逓倍器）の長さ（ＬＤ）よりも大幅に小さい。いくつかの実施形態では、ＬＳは、ＬＤの１０％以下である（ＬＳ≦０．１ＬＤ）。
【０２７５】
いくつかの実施形態では、第２のＮＬＣ３２００及び任意の後続のＮＬＣ３３００は、（連続波レーザを変換するための）ＬＢＯ材料を含み、その長さ（ＬＤ）は４０ｍｍよりも大きい。
【０２７６】
いくつかの実施形態では、基本周波数（ＦＦ）は、赤外（ＩＲ）光（λＦ＝１０６４ｎｍ）の特性を有し、そのため、第２調波周波数（ＦＨ）は、可視光（λＨ＝５３２ｎｍ）の特性を有する。
【０２７７】
いくつかの実施形態では、ＮＬＣの各々は、その結晶軸に沿った基本波ビーム偏光を有するか（タイプ１）、または、その結晶軸に対して４５度の角度をなす基本波ビーム偏光を有するように構成されている（タイプ２）。
【０２７８】
いくつかの実施形態では、ＮＬＣの各々は、ＢＢＢＯ、ＫＴＰ、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＤＫＤＰ、ＡＤＰ、ＫＤＰ、ＬｉＩＯ３、ＫＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＡｇＧａＳ２、及びＡｇＧａＳｅ２からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む。
【０２７９】
いくつかの実施形態では、ＮＬＣの各々の側面積３２１０の寸法は、それが受け取る入力ビームの寸法よりも大きい。
【０２８０】
いくつかの実施形態では、装置３００は、入力光線を正確にコリメートするように構成された少なくとも１つのコリメートレンズ３４０１をさらに備える。いくつかの実施形態では、装置３００は、周波数逓倍ビームと残留ビームとの両方を後続の要素、例えばＮＬＣまたはＰＭＣに、任意選択でその中央に（図１７Ａの３２１５）、集束させるように構成された少なくとも１つの集束要素３４０２、３４０３をさらに備える。
【０２８１】
本発明のいくつかの実施形態では、光放射の周波数を逓倍するための新規な方法が提供される。
この方法は、
基本周波数（ＦＦ）の基本波ビームと、第２調波周波数（ＦＨ）の弱い第２調波ビームを有する非線形結晶（ＮＬＣ）とを提供する提供ステップと、
ＮＬＣによって、第２調波周波数（ＦＨ）の強い周波数逓倍ビームを、基本周波数（ＦＦ）の残留ビームと共に出射する出射ステップと、を含み、
弱い第２調波ビームと基本波ビームとの出力比は、５×１０−３対１よりも小さく、
強い周波数逓倍ビームと基本波ビームとの間の出力比は、０．３：１よりも大きい。
【０２８２】
いくつかの実施形態では、上記の提供ステップは、位相不整合補償器（ＰＭＣ）によって、基本波ビームと弱い第２調波ビームとの位相不整合を補償するステップをさらに含み、上記の方法は、強い周波数逓倍ビームの出力を最大化すること可能にするようにＰＭＣを制御するステップをさらに含む。
【０２８３】
次に、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）を参照する。図１８（Ａ）は、低出力変換のために温度調節されているが、高出力で動作した場合に加熱を受ける単結晶の光軸に沿った温度変化を模式的に示す。図１８（Ｂ）は、結晶内の任意の位置Ｚに至るまでの累積位相を示す。所与の温度は（Ｔ０＝１４９．１°Ｃ）であり、Ｔ０（Ｚ）は軸上温度である。図示のように、この結晶は、焦点領域で最も高温になる。これは、熱が通過する発熱ゾーン（ビーム）の周辺の領域が焦点位置で最も低く、熱輸送ゾーン（非照射結晶）を出る前に熱が通過するのに要する距離が焦点位置において最も長くなるからである。温度分布は焦点領域に関して非対称である。なぜなら、ビームが伝搬するにつれてより多くの緑色光が発生し、結晶の後半部分においてより多くの光が吸収されるからである。この場合、結晶内のすべてのポイントが非常に高温になるので、ＭＰは単調に増加する。
【０２８４】
上述したように、図１８（Ａ）は、１０６４ｎｍのビームの低出力周波数逓倍のためにセットされたオーブン内に配置された単一のＬＢＯ結晶における光軸に沿った温度変化を模式的に示す。いくつかの実施形態では、最適逓倍は１４９．１℃で起こる。Ｔ０は、レーザビームによる加熱を原因として、最適な温度よりも高い。ビームは結晶の中央に集束されるため、そして、緑色の吸収は赤外吸収の約４倍であるため、温度プロファイルは不均一である。この加熱のため、最適な逓倍は起こらない。
【０２８５】
図１８（Ｂ）は、基本波ビームと逓倍ビームとの間の全位相差を模式的に示す。逓倍の大部分が焦点領域で発生するにもかかわらず、位相不整合は結晶の前面で始まって蓄積していくことに留意されたい。このようなＭＰの蓄積は、焦点領域での周波数変換に大きな影響を与える。
【０２８６】
次に、図１９（Ａ）〜（Ｃ）を参照する。図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、ＰＦＤ結晶の温度を再調節した後、周波数変換の大部分が行われる焦点領域におけるＭＰの最小化及び最適温度を達成することを目的として、共役シード位相差を追加することを示す。いくつかの実施形態では、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示された条件は、開始条件と見なされる。
【０２８７】
図１９（Ａ）は、いくつかの実施形態による、シーダ結晶によって提供される温度の再調節及び位相オフセットに基づいた解決策を示す。第１のステップでは、図１９（Ｂ）に示すように、従来のアプローチと同様に、ＰＦＤの温度を再調節する。フィードバックパラメータは、第１のＰＦＤ後の最大調波出力である。いくつかの実施形態では、シーダ結晶によって生成された第２調波シードビームの位相は最適ではない。シーダ結晶との最適な位相差を得るために、図１９（Ｃ）に示すように、ＰＭＣを変化させる。この２段階のプロセスは、これ以上の改善が達成されなくなるまで繰り返される。シミュレーションの結果、初期の位相差に関係なく、ほぼ常に、最適な位相差が得られ、この最適な位相差が完全なＰＭで得られた変換効率に非常に近いことが分かった。
【０２８８】
いくつかの実施形態では、上述したような装置３０００は、様々なシステムに組み込むことができる。
その非限定的な例としては、
切断、溶接、表面処理、または追加的加工を目的とする、赤外線吸収性の低いワークピースへの照射などの産業用用途のシステム、
フェムト秒パルスを高繰り返し率及び高平均出力で生成することを目的とする、あるいは、さらなる和周波数混合／追加的な周波数逓倍によるより高い周波数、または光パラメトリック発振器の追加による第２調波以下の調節可能な周波数の生成を目的とする、Ｔｉ：サファイアのポンピングなどの科学的用途のシステム、及び、
侵襲的な処置を迅速に行う必要がある医療用用途のシステムが、挙げられる。
【０２８９】
シミュレーションテスト
【０２９０】
図２０Ａ、図２０Ｂ、図２０Ｃを参照して、５００Ｗの入力ビームを用いて実施した一連のシミュレーションの結果を示す。厚さ５０ｍｍのシーダ結晶を使用して、ＰＦＤ−ＮＬＣのＭＰ補正に必要な共役位相差とは著しく異なる位相差を有する第２調波シードビームを生成した。必要とされるシーダビーム出力の観点から、はるかに薄い結晶を使用してもよいことに留意されたい。
【０２９１】
シミュレーションに組み込まれたモデルは、下記の（ａ）〜（ｇ）である。
（ａ）波長あたりの吸収は軸方向に依存する。
（ｂ）ビームは水晶の中央に集束される。
（ｃ）ビーム内（加熱ゾーン）及び未照射ゾーン（熱輸送ゾーン）で計算された横方向の温度。
（ｄ）熱光学係数とセグメント伝搬長さに基づいて計算された位相。
（ｅ）ＳＮＬＯを使用してセグメント毎に逓倍する。
（ｆ）結晶は７つのセグメントに分割される。各ビーム径は一定である。
（ｇ）出力を定性分析に用いる。
【０２９２】
図２０Ａ〜図２０Ｃは、最適温度（破線の青線）からオフセットした軸方向温度の３つの場合を示す。入力レーザ出力は５００Ｗであり、５０ｍｍのシーダ結晶を使用した。
試験結果は以下の通りである。
・黒色の線と黒丸は、オーブンを低出力から再調節しない場合の温度変化を示す。
・オレンジ色の線と四角は、最大逓倍出力を得るために温度調節を行った後の温度オフセットを示す。
・緑色の線と三角は、ＰＭＣの再調節の温度と、最終的な（小さな）再調節後の温度を示す。
最適化目標は、焦点領域の中央でＴ０（Ｚ）＝１４９．１℃に設定した。入力面に沿った熱輸送は、内部の熱輸送と等しいと仮定した。入力面を横切る熱輸送はゼロと仮定した。他の境界条件を試験した。
【０２９３】
図２０Ｂは、シーダＮＬＣを用いた場合の、基本波（入力）と逓倍ビームとの位相差を示す図である。ＰＦＤ−ＮＬＣの中央で最適な逓倍が得られるように、ＰＭＣの位相を調節した。このストラテジーにより、常に最適な逓倍が得られた。
【０２９４】
図２０Ｃは、ビームがＰＦＤを伝搬するときの緑色のビーム出力を示す。温度及びＰＭＣの再調節の前の変換の悪さが顕著であることに留意されたい。また、温度調節の後にＰＭＣを追加することにより、出力が１．３倍に増加し、位相不整合を生じることなく計算された出力に達することに留意されたい。
【０２９５】
表１は、５０ｍｍシーダ結晶を使用した場合と使用しなかった場合における、５００Ｗの入力ビームを逓倍した場合のシミュレーション結果の概要を示す。
【０２９６】
【表１】
2021524060.tif 000003
【０２９７】
表２は、１０ｍｍシーダ結晶を使用した場合と使用しなかった場合における、５００Ｗの入力ビームを逓倍した場合の試験結果の概要を示す。
【０２９８】
【表２】
2021524060.tif 000004
【０２９９】
上記のシミュレーションテストから分かる重要な点は、下記の通りである。
・温度とＰＭＣの位相不整合を補正するためには、２つの独立したパラメータが必要である。温度により誘起された位相不整合を解析したが、温度＋ＰＭＣ補正技術は、ＭＰの他の原因にも適用可能である。
・解析した集束形状及び均一温度オーブンの使用において、ＰＦＤの長い断面にわたって許容可能な位相整合が達成された。
・補正により、性能を大幅に向上させることができる。ＭＰを発生させることなく、ＰＦＤの性能レベルまで向上させることができる。
【０３００】
（シーダ結晶＋ＰＭＣ）の使用は、複数のＰＦＤに完全に適合する。この場合、追加するＰＦＤ毎に、その前に、それに対応するＰＭＣが設けられる。第２のＰＦＤ結晶を用いてシミュレーションを続けると、約３５０Ｗ（変換効率７０％）が達成されることが示唆される。
【０３０１】
１つの実験試験の目的は、上記のいくつかの実施形態のように、制御された基本調波位相差を有する弱いシードビームの入射が、シーダ結晶を使用しない構成よりも「出力逓倍器」からより良好な周波数逓倍を生成し得ることを実証することであった。
この試験は、下記の（ａ）〜（ｃ）を特徴とする。
（ａ）弱いシードビームを発生させるための第１のオーブン温度を低くすること。異なる非共鳴温度についてのシードビームプロファイルを図２１に示す。温度が、所望の出力を提供する第２のピークに対応する場合に、最良のプロファイルが得られる。この場合、１９０ｍＷが選択された。
（ｂ）Ｐｗ≒２２０Ｗ＋Ｐ２ｗ≒３０Ｗの最適な第２のオーブン温度を決定する。
（ｃ）追加の加熱をシミュレートするために第２のオーブン温度を上げる。これを２回行う。１回目はＰＭＣを一定の角度で保持した状態で行い、２回目は、最大逓倍を得るためにＰＭＣを回転させた状態で行う。入力出力増幅と位相効果とを区別するために、２つのシーダ出力を試験した。
【０３０２】
図２２Ａ及び図２２Ｂは、シーダビームを使用した場合と使用しなかった場合における実験結果とその比較を示す。図２２Ａは０．６４３Ｗのシーダ、図２２Ｂは０．１８８Ｗのシーダであり、オレンジ色（上側）が「シーダビームを使用した場合」、青色（下側）が「シーダビームを使用しなかった場合」である。
図２２Ａ及び図２２Ｂは、
（１）０．６４３Ｗシーダの最適温度では、「シーダビームを使用した場合」と「シーダビームを使用した場合」の結果に差異がある。これは、出力増幅と位相効果を示す。
（２）０．１８８Ｗシーダの最適温度では、「シーダビームを使用した場合」と「シーダビームを使用した場合」の結果に差異がない。高温になると、位相不整合効果のみを示す。その差（横と／または縦）は、改善を示す。
【０３０３】
図２３は、下記のようにして計算した、シーダビームを使用した場合の付加価値を示す。
（Ｐ２Ｗ−シーダあり−Ｐ２Ｗ−シーダなし）／（Ｐ２Ｗ−シーダあり）  ｖｓ  第２のオーブン温度
最大値がウイングに現れ、ピーク時の倍には戻らないので控えめに見える。
【０３０４】
いくつかの実施形態では、市販品の場合、ＳＤ＝±１．５％のオーダーの変動を有する一定の出力のビームが生成される。逓倍器の温度帯域幅が広いほど、この安定性を維持することが容易になる。
【０３０５】
表３は、９８．５％レベルでの温度調節曲線の幅を示す。したがって、「シーダビームを使用しなかった場合（シーダなし）」の帯域幅は、オーブン制御回路の能力よりも狭い。「シーダビームを使用した場合（シーダあり）」の帯域幅は実行可能である。
【０３０６】
【表３】
2021524060.tif 000005
【０３０７】
図２４は、緑色の出力ビーム対ＰＭＣ回転を提示することにより、シーダビームが位相効果を提供することを示す。
（１）位相制御のみで逆変換（出力低下）を引き起こすことができる。
（２）オーブン温度を一定に固定するためのＰＭＣを回転させることによって、出力を調節することができる。
（３）０．１９Ｗのシーダのみが、７Ｗの出力低下を引き起こした。したがって、位相制御が確認された。
【０３０８】
したがって、上述したいくつかの実施形態によれば、上述したシーダシミュレーション試験は、単一のビームからの緑色光出力＞２００Ｗの出力を、シードビームを使用して提供することができるという結論が導かれる。
【０３０９】
２つの結晶間の能動的に制御された位相不整合補償器を使用した調波変換システムの性能強化
【０３１０】
いくつかの実施形態では、本発明は、周波数変換システムの性能を拡張するために、フィードバックまたはルックアップテーブルを用いたＰＭＣに対する動的制御の追加を提供する。いくつかの実施形態では、これにより、結晶を収容するオーブン内の温度変動の存在下での安定性の向上、レーザの平均出力の変化、及び、調波ビームを調節する能力のうちの少なくとも１つを実現することができる。
【０３１１】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のＰＭＣは、ガラス窓からなる。いくつかの実施形態では、ＰＭＣは、一般的に、外部から制御可能なパラメータの関数である色分散を示す任意の光学素子に適用可能である。
【０３１２】
図２５Ａ、図２５Ｂ、及び図２５Ｃは、光放射４１０１の入力の周波数を逓倍して、第２調波周波数４３０２を有する出力ビーム４４００を提供するように構成された装置４０００を示す。
この装置４００は、
少なくとも２つの連続した非線形結晶（ＮＬＣ）４２００、４３００であって、ＮＬＣの各々が、基本周波数（ＦＦ）の第１のビーム４２０１、４２０３、及び、任意選択で、その前のＮＬＣからの第２調波周波数（ＦＨ）の第２のビーム４２０２を受け取り、第２調波周波数（ＦＨ）で強い周波数逓倍倍数ビーム４２０２、４３０２を、基本周波数（ＦＦ）の残留ビーム４２０３、４３０３と共に出射するように構成された、該少なくとも２つの連続した非線形結晶（ＮＬＣ）４２００、４３００と、
２つのＮＬＣの間に配置された少なくとも１つの位相不整合補償器（ＰＭＣ）４５０３であって、基本周波数（ＦＦ）の残留ビーム４２０３と、第２調波周波数（ＦＨ）の第２調波ビーム４２０２との間の位相関係を、後続のＮＬＣによって受け取られる前に補正するように構成された、該少なくとも１つの位相不整合補償器（ＰＭＣ）４５０３と、
ＰＭＣ毎に設けられた電動回転装置４６５０であって、ＰＭＣを能動的に回転させることができるように構成され、それによって、残留ビームと第２調波ビームとの位相関係の補正を能動的に調節する、該電動回転装置４６５０と、を備える。
【０３１３】
いくつかの実施形態では、
この装置４０００は、
強い周波数逓倍ビームをリアルタイムでサンプリングし、それに応じて、強い周波数逓倍ビームの最大出力を継続的に可能にするために、電動回転装置によって、連続的または段階的な態様でＰＭＣを傾斜させるように構成された少なくとも１つのフィードバック及び制御システムをさらに備える。
【０３１４】
いくつかの実施形態では、フィードバック及び制御システムは、少なくとも１つのビームスプリッタ４６１０と、少なくとも１つの測定要素（例えば、フォトダイオード４６２０）と、少なくとも１つの処理要素４６３０と、電動回転装置４６５０を制御するように構成された少なくとも１つの制御要素４６４０とを含む。
【０３１５】
いくつかの実施形態では、ＰＭＣは、色分散を示す光学的に透明な窓を含み、ビームが窓を通過するのに要する距離が窓の回転角度に対して変化するように構成されている。いくつかの実施形態では、ＰＭＣは、色分散を示す板（例えば、両側が研磨された透明な板）を含み、ビームが板を通過するのに要する距離が板の回転角度に対して相対的に変化するように構成されている。
【０３１６】
いくつかの実施形態では、電動回転装置４６５０は、連続したリアルタイム態様で、ＰＭＣを段階的及び／または連続動作で回転させるように構成されている。
【０３１７】
いくつかの実施形態では、電動回転装置は、上限値と下限値とによって範囲が規定されるディザ形態でＰＭＣを回転させるようにさらに構成されている。
【０３１８】
いくつかの実施形態では、フィードバック及び制御システムは、下記のうちの少なくとも１つを提供するようにディザ形態を使用するように構成されている。
後続のＮＬＣでの逆変換を最小化し、それによって、出力ビームの出力を最大化すること、
後続のＮＬＣで逆変換を最大化し、それによって、出力ビームの出力を最小化すること、
出力ビームの出力を、最大値と最小値との間の所定の値に調節すること（任意選択で、入力レーザ出力の変更及びオーブン温度の変更から選択される、静的または動的な動作条件中に）。
【０３１９】
いくつかの実施形態では、電動回転装置は、出力ビームをＯＮ／ＯＦＦするために、ＰＭＣを、最大調波変換状態と最小調波変換状態との間で、トグルモードで回転させるように構成されている。
【０３２０】
いくつかの実施形態では、電動回転装置は、制御された上昇時間と下降時間、及び制御可能な持続時間を有するフラットトップパルスを提供するように、ＰＭＣを回転させるように構成されている。
【０３２１】
いくつかの実施形態では、電動回転装置は、ルックアップテーブルに従ってＰＭＣを回転させることによって、整形された調波パルスを提供するように構成されている。
【０３２２】
いくつかの実施形態では、装置４０００は、出力ビーム４４００から残留ビーム４３０３の少なくとも一部を分離するように構成された少なくとも１つのダイクロイックビームスプリッタ４８０１をさらに備える。
【０３２３】
いくつかの実施形態では、出射された強い周波数逓倍ビームと、出射された基本波ビームとの出力比は、０．３：１よりも大きい。
【０３２４】
いくつかの実施形態では、装置４０００は、ＮＬＣの温度を調節するように各々構成された少なくとも１つのオーブンをさらに備える。
【０３２５】
いくつかの実施形態では、ＰＭＣを能動的に制御することにより、ＮＬＣを収容するオーブンの温度の変動に起因する出力変動を最小限に抑えるように構成される。
【０３２６】
いくつかの実施形態では、ＮＬＣの少なくとも１つはＬＢＯを含み、その長さ（ＬＤ）は、有意な調波光を達成するのに十分である。いくつかの実施形態では、ＮＬＣの少なくとも１つはＬＢＯを含み、その長さ（ＬＤ）は４０ｍｍよりも大きい。
【０３２７】
いくつかの実施形態では、基本周波数（ＦＦ）は、赤外（ＩＲ）光（λＦ＝１０６４ナノメートルｎｍ）の特性を有し、そのため、第２調波周波数（ＦＨ）は、可視光（λＨ＝５３２ｎｍ）の特性を有する。
【０３２８】
いくつかの実施形態では、ＮＬＣの各々は、その結晶軸に沿った基本波ビーム偏光を有するか、または、その結晶軸に対して４５度の角度をなす基本波ビーム偏光を有するように構成されている。
【０３２９】
いくつかの実施形態では、ＮＬＣの各々は、ＢＢＢＯ、ＫＴＰ、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＤＫＤＰ、ＡＤＰ、ＫＤＰ、ＬｉＩＯ３、ＫＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＧａＳｅ２からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む。
【０３３０】
いくつかの実施形態では、ＮＬＣの各々の側面積の寸法は、それが受け取る入力ビームの寸法よりも大きい。
【０３３１】
いくつかの実施形態では、装置４０００は、基本波ビーム及び調波ビームをＮＬＣに集束するように構成された、少なくとも１つのアクロマート集束要素４２３１、４２３２、４２３２をさらに備える。
【０３３２】
本発明のいくつかの実施形態では、装置４０００は、その通過ビーム光線を正確にほぼ平行にするように構成された少なくとも１つのコリメートレンズ４４０６をさらに備える。いくつかの実施形態では、装置４０００は、周波数逓倍ビームと残留ビームとの両方を、後続の要素、例えば追加のＮＬＣに集束するように構成された、アクロマートレンズまたはミラーなどの少なくとも１つの集束要素４４０４、４４０５をさらに備える。
【０３３３】
いくつかの実施形態では、ＰＭＣは、薄い（約１ｍｍの）反射防止コーティングされた溶融シリカ窓からなる。いくつかの実施形態では、その材料の固有の色分散を用いて、その材料を通過する基本波ビームと調波ビームとの間に、制御可能な量の位相差を加える。
【０３３４】
以下の実施例は、いくつかの実施形態によれば、強化された性能が、ＰＭＣの能動的な制御によって達成されることを示す。いくつかの実施形態では、ＰＭＣは、電動回転（または傾斜）ベース４６５０に取り付けられる。いくつかの実施形態では、図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示すように、基本調波位相差は、ＰＭＣの回転角度αに応じて増加する。回転（または傾斜）角度α（ビームに対して垂直に配置されたＰＭＣ、α＝０、からの角度）が増加すると、ＰＭＣを介した光路が増加する。図２６（Ｂ）：Ｐ１＞Ｐ０、Ｐ０は、α＝０の場合の光路であり、Ｐ１は、α＞０の場合の光路である。
【０３３５】
いくつかの実施形態では、最適な出力ビーム（例えば、ユーザが指定した出力のビーム）４４００を提供する最適な回転角度は、ルックアップテーブル（以前のデータベースに基づく、予め定められたテーブル）に基づいて、または、図２５Ａ及び図２５Ｂに示したフィードバックシステム４６０３を使用して、予め定められた位置に回転させた結果として選択される。図２５Ｃは、フィードバックシステムを使用しない装置を示している。いくつかの実施形態では、図２５Ａ及び図２５Ｂに示すように、フィードバックは、出力測定検出器（例えば、フォトダイオード、図２５Ｂの４６２０）を使用して出力ビーム４４００をサンプリングすることによって達成される。いくつかの実施形態では、両方の実施形態（ルックアップテーブル及びフィードバックシステム）において、コンピュータ（またはマイクロプロセッサ）４６３０を使用して、ドライバエレクトロニクス４６４０を用いて電動回転装置４６５０に制御信号を伝送する。
【０３３６】
いくつかの実施形態では、例えば図２７に示すように、フィードバックアルゴリズムを使用して、ＰＭＣの回転角度を連続的に調節して、最大逓倍効率を見つけてそれを維持することによって、一定の結晶温度を維持するために使用されるオーブンの温度安定性制限によって引き起こされる緑色光出力変動を低減させる（例えば、２の倍数で）。いくつかの実施形態では、フィードバック制御を使用してＰＭＣの角度を補正することにより、光吸収量の差異に起因して結晶温度の変化を引き起こすレーザ入力出力の変化を克服することができる。
【０３３７】
いくつかの実施形態では、周波数逓倍の反対は逆変換である。第１の結晶で生成された周波数逓倍光は、位相差を調節することによって、第２の結晶で基本周波数に逆変換することができる。このような逆変換位相差の導入には、ＰＭＣが有効である。したがって、ＰＭＣを回転させることによって、周波数の逓倍を最大にするか、または最小にするためことができる。この結果、ＰＭＣの角度を低緑色光出力（ＬＧ）と高緑色光出力（ＨＧ）との間で切り替えて、ビーム出力を「オフ」または「オン」との間でトグル（切り替える）ことによって、調波パルスを発生させることができる。
【０３３８】
いくつかの実施形態では、図２７に示すように、上述した装置４０００から周波数逓倍出力ビームをアクティブ化（「オン」）及び／または非アクティブ化（「オフ」）にするための方法５０００が提供される。
この方法５０００は、
リアルタイムでサンプリングし、出力ビームを測定するサンプリングステップ４７１０と、
出力ビームが最大値（「オン」出力の場合）または最小値（「オフ」出力の場合）に達したか否かを継続的にまたは頻繁に判定する判定ステップ４７２０と、
判定ステップ４７２０での判定が「ＮＯ」である場合に、ＰＭＣを回転させ、その後、サンプリングステップ４７１０に戻って当該方法を繰り返すステップ４７４０と、
判定ステップ４７２０での判定が「ＹＥＳ」である場合に、現在のＰＭＣの回転角度αＭＡＸ（またはαＭＩＮ）を維持し、その後、サンプリングステップ４７１０に戻って、動的入力ビーム及び／または動的オーブン温度のいずれについても、当該方法を繰り返すステップと、を含む。
【０３３９】
いくつかの実施形態では、「オン」状態／「オフ」状態は、最適な最大値／最小値を達成することができるように、十分に長い。いくつかの実施形態では、より速い「立ち上がり」時間または「立ち下がり」時間（「オン」／「オフ」）のために、ＰＭＣを回転させるステップは、２つの所定の状態の間でＰＭＣをトグルして、調波出力ビームを高速で調節するステップを含む。
【０３４０】
装置４０００と方法５０００を試験し、出力ビーム４４００アクティブ化（「オン」）の立ち上がり時間（３０ミリ秒）が、使用される特定のデータ通信ハードウェアによってのみ制限されることが実証された。いくつかの実施形態では、立ち上がり時間は、回転システムの慣性と、トルクと、２つの位置（「オン」／「オフ」）の間でトグルする電動回転装置の精度とによってのみ制限される。このようにして、位相トグルモードにおける立ち上がり時間を１ｍｓ未満にすることができる。
【０３４１】
いくつかの実施形態では、図２５Ｂは、２つの非線形結晶（ＮＬＣ）４２００、４３００を含む上記の装置４０００を、以下の実証試験に使用された構成で模式的に示す。実証された調波変換セットアップは、オーブン内に配置され、能動的に制御される位相不整合補償器（ＰＭＣ）プレートによって互いに分離された２つの非線形結晶を使用する。ＰＭＣ４５０３は、ルックアップテーブル、または、調波出力ビームをサンプリングするフォトダイオードによって提供されるフィードバックを使用してポジションがコンピュータ制御される電動回転装置に取り付けられる。このセットアップでは、ビームは、結晶あたりの変換効率が最大になるように、各結晶に集束される。いくつかの実施形態では、この試験セットアップで使用されるように、ＮＬＣは、タイプ１の非臨界相整合のために配向された三ホウ酸リチウム（ＬＢＯ）を含む。図示のように、ＮＬＣは、約１４９．１±０．１５℃の温度を維持する抵抗性オーブン内に収容される。最適温度は、基本波長及び調波波長での光吸収に起因する、入力出力の関数として変化する。結晶吸収の程度は、重要な因子である。最適温度の典型的な変化は、１０Ｗから２５０Ｗの間の基本波ビーム出力のいくつかの程度である。
【０３４２】
いくつかの実施形態では、温度スケールの変化に対する感度は、結晶の長さに反比例する。試験した装置では、個々の結晶の長さは少なくとも４０ミリメートル（ｍｍ）であり、装置あたり２つの出力結晶逓倍器が設けられる。要件は、通常、±１％の調波出力安定性である。これは、この例では同一の温度変化を受けている２つの結晶パス（１つの結晶を２回通過させることによって試験される）によって、約±０．０４℃のオーブン温度安定性の要件に変換される。このような温度安定性は、ほとんどのオーブンと制御回路の性能を超えている。オーブンの制御回路は、温度が所定のレベル以下に下がると、加熱抵抗器に電気パルスを印加することによって動作する。これは結晶温度を上昇させるが、必ずオーバーシュートを引き起こす。
【０３４３】
図２８Ａ及び図２８Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、オーブンの制御回路のアンダーシュート／オーバーシュートに起因する、時間内の結晶温度、及び逓倍出力の変動を模式的に示す。図２８Ａは、周波数逓倍の最適温度を超えないオーブン温度の変化を示し、図２８Ｂは、周波数逓倍の最適温度を超えるオーブン温度を示す。一般的なシステムでは、加熱及び冷却の特性時間は約１分である。図２８Ａに示すように、調波光出力の変動は、温度が最適温度点を超えない場合、オーブンの温度変動の周波数を模倣する。図２８Ｂに示すように、オーブン温度が最適温度点を超えると、調波出力変動の周波数は、温度変動周波数の２倍まで増加する（温度変動が最適温度点の付近で対称的である場合）。この結果は、調波出力は、最適温度点を超えるたびに（上昇の途中または下降の途中で）ピークに達するが、正負の両方のΔＴに対して出力が低下するという事実によって引き起こされる。
【０３４４】
いくつかの実施形態では、温度変化は、基本光と調波光との間の位相不整合をもたらすので、位相不整合補償器（ＰＭＣ）プレートを使用して共役位相を追加することにより、オーブンで生じた位相不整合を無効にすることができる。いくつかの実施形態では、オーブンの温度は連続的に変化するので、ＰＭＣの回転も連続的に変化させる。この理由から、ＰＭＣは、電動回転ステージ上に配置される。いくつかの実施形態では、ＰＭＣの回転角度は、ディザ制御によって変化させる。いくつかの実施形態では、ディザ制御は、量子化誤差をランダム化するために使用され、大規模なパターンを防止する、意図的に適用された形態のノイズである。
【０３４５】
図２９は、本発明のいくつかの実施形態による、オーブンのアンダーシュート／オーバーシュートを克服するように構成された、ＰＭＣを回転させるためのディザ制御による出力安定化を示す。図示のように、アクティブなＰＭＣ応答は、時間の垂直線で示されている。各応答期間の終了時に、回転方向及び速度を評価する。結晶が加熱または冷却を開始するまで、及び、ＰＭＣが再方向転換するまでの時間遅延に起因して、エラーが発生し、出力が低下する。図示のように、高周波、小振幅、回転ディザ制御が、ＰＭＣに適用される。いくつかの実施形態では、ディザ周波数の上限は、物理的慣性に、フィードバック信号の積分及びとシステムの応答時間を加えることによって決定される。いくつかの実施形態では、ディザ周波数の下限値は、用途の要件によって、または、ディザによって引き起こされる出力変動の高さ／深さによって決定される。いくつかの実施形態では、最適なＰＭＣ誘導相は、一定ではなく、オーブンの温度変動の周期と等しい周期を有する鋸歯状である。この遅い変化に加えて、ディザ位相の変化が存在する。ディザ制御がオーブンの変動に適切に追従する場合、調波出力は、ディザ周波数の２倍で変動する。ＰＭＣ位相にエラーがある場合（例えば、オーブンの電源を入れた後に水晶の発熱が開始された直後や、フィードバック信号の処理とＰＭＣへの制御信号の伝送との間にラグが存在する場合）、出力は低下し、高周波数変動はディザ周波数まで低下する。
【０３４６】
いくつかの実施形態では、フィードバックを伴うディザ制御は、図３０に示すように、動作条件の変更後に、ＰＭＣの角度を最適化するために用いられる。また、いくつかの実施形態によれば、フィードバックを伴うディザ制御は、図３１（Ａ）に示すように、静的ＰＭＣにより、約±３．７％の典型的な値からの変動を低減しながら、調波出力を最大値に維持するために使用される。また、いくつかの実施形態によれば、図３１（Ｂ）に示すように、ＰＭＣを能動的なフィードバック制御により操作する場合には、連続的なディザ制御を用いて、ＰＭＣを約±１．６％まで低減させる（右上の部分は、１４４０．５〜１４４２．７秒の時間帯の拡大図を示す）。これらの測定のために、フィードバックフォトダイオードをモニタリングした。注：図３０は、フィードバック制御されるＰＭＣを回転させて出力を最大レベル（Ｐ２ω＝８０Ｗ）にしたときの出力の緑色光出力を示す。出力上昇時の鋸歯状は、ＰＭＣのディザ制御の結果である。データは、フィードバックフォトダイオードを使用して取得した。図３１（Ａ）及び図３１（Ｂ）は、連続的なフィードバック制御によるＰＭＣ安定化を行わなかった場合（図３１（Ａ））と、連続的なフィードバック制御によるＰＭＣ安定化を行った場合（図３１（Ｂ））との出力変動の比較を示す。図３１（Ａ）及び図３１（Ｂ）は、６０分の実行時間のうちの１０分間のウィンドウを示す。これらの測定のために、フィードバックフォトダイオードをモニタリングした。
【０３４７】
いくつかの実施形態では、周波数領域の出力計データを見ることによって、追加的な洞察を得ることができる。このことを、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用した１時間の実行を解析した図３２に示す。下側のグラフは、安定化アルゴリズムを使用した場合を示し、上側のグラフは、安定化アルゴリズムを使用しなかった場合を示す。安定化アルゴリズムを使用せずに実行した場合、調波変換は最適な位相整合で開始されたが、時間の経過とともにドリフトした。このように、オーブンの特性温度応答周波数と、その２倍の周波数とにおいて、２つのオフセットピークが観測された。また、０Ｈｚでの定出力スパイクをちょうど超えたところで、上昇した低周波出力が存在することにも留意されたい。注：０Ｈｚでは、１に等しい値の点がある。これは、信号の定出力成分である。いくつかの実施形態では、完全に安定したビームは、この１つの点のみを含む。これは、出力ドリフトの別の指標である。継続的なディザ安定化を行った場合、結果は大きく異なる。オーブンによって発生する出力変動は約５倍低減し、低周波ドリフトも大幅に低減した。ディザ安定化アルゴリズムにより、プロットの範囲を超える高周波数成分が生成された。これらの周波数は、使用していたＯｐｈｉｒ５０（１５０）の出力メーターの周波数特性を超えた。
【０３４８】
いくつかの実施形態では、高レベルの逆変換は、２つのＮＬＣ装置４０００において調波変換を最大化するために使用される技術と同じ技術を用いて達成され、維持される。いくつかの実施形態では、変更される唯一のパラメータは、赤外（ＩＲ）−緑色の位相差である。この効果のシミュレーションを図３３に示す。図３３は、様々な入力出力についての、ＰＭＣプレートを回転させた場合の調波出力に対する影響のスミス非線形光学（ＳＮＬＯ）シミュレーションを示す。１０倍以上の典型的な低緑色光出力対高緑色光出力の比率は、高出力（ＬＧ／ＨＧ＜０．１０）で実験的に達成された。いくつかの実施形態では、この結果を用いて、高出力連続波（ＣＷ）緑色ビームを調節（「オン」／「オフ」）することができる。基本波ビームをオン／オフするだけで、立ち上がり時間はわずかしか長くならないので、このことは重要である。注：その理由は、高出力逓倍のために、ＩＲ＋緑の吸収を考慮してオーブン温度が低下するためである。レーザを最初にオンにしたときは、温度が低すぎるので逓倍効率が低い。赤外光が吸収されると、結晶の温度が上昇し、緑色がより多く発生する。緑色光を吸収すると結晶の温度がさらに上昇し、最適な高出力値に近づく。いくつかの実施形態では、完全な逓倍効率は、基本光の吸収とその後の緑色光の吸収によって結晶の熱平衡がもたらされるまで達成することができない。
【０３４９】
図３４Ａ及び図３４Ｂは、図３４Ａに示す入力レーザビームを迅速に「オン」にすることによって、あるいは、図３４Ｂに示すようにＰＭＣの位置をトグルすることによって、いくつかの実施形態に従って達成された（最小出力から最大出力までの）上昇時間の比較を示す。ＩＲ入力出力は２４６Ｗであり、最大緑色出力は７５Ｗであった。サーモパイル出力メータ（τｒｉｓｅ＝２秒）を使用して図３４Ａに示す測定を行い、フィードバックフォトダイオードを使用して図３４Ｂに示すトレース（τｒｉｓｅ＝３０ｍｓ）を得た。この試験セットアップでは、ＰＭＣアクティブ化システムの立ち上がり時間は、フォトダイオードとコンピュータとの通信時間、及び、コンピュータとＰＭＣ回転ステージとの通信時間によって制限される。破線は、高速ターンオン時のファイバレーザの立ち上がり時間を示す。点線は、緑色出力の立ち上がりが、はるかに遅いことを示す。この遅い応答は、熱平衡に達するのに必要な時間に起因し、まず、ＩＲ吸収に起因し、次いで、より多くの緑色出力の生成に応じた緑色吸収に起因する。ＰＭＣトグルを使用した場合の応答が非常に速いのは、第１の結晶が熱平衡状態にあり、その一方で、第２の結晶が赤外吸収により部分的に加熱されるという事実の結果である。慣性を最小化し、電動回転装置と制御回路を適切に選択することによって、サブミリ秒の立ち上がり時間を達成することができる。
【０３５０】
より複雑なパルス整形は、この技術の単純な拡張であることを指摘しておく。いくつかの実施形態では、時間依存性のＰＭＣ相対角度が得られ、プログラムされ、次いで、実行されることができる限り、任意の形状のパルスを生成することができる。
【０３５１】
いくつかの実施形態では、上述したような装置４０００は、様々なシステムに組み込むことができる。
その非限定的な例としては、
切断、溶接、表面処理、または追加的加工を目的とする、赤外線吸収性の低いワークピースへの照射などの産業用用途のシステム、
フェムト秒パルスを高繰り返し率及び高平均出力で生成することを目的とする、あるいは、さらなる和周波数混合／追加的な周波数逓倍によるより高い周波数、または光パラメトリック発振器の追加による第２調波以下の調節可能な周波数の生成を目的とする、Ｔｉ：サファイアのポンピングなどの科学的用途のシステム、及び、
侵襲的な処置を迅速に行う必要がある医療用用途のシステムが、挙げられる。
【０３５２】
本発明の特定の特徴を図示し、本明細書に記載したが、様々な改変、置換、変更、及び均等物は、当業者であれば想到し得るであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の要旨の範囲内に含まれるそのような修正及び変更をすべてカバーすることを意図していることを理解されたい。
【図１】
2021524060.tif 000006
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2021524060.tif 000015
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
2021524060.tif 000019
【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
2021524060.tif 000021
【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
2021524060.tif 000023
【図１１Ｂ】
2021524060.tif 000024
【図１１Ｃ】
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【図１２】
2021524060.tif 000026
【図１３】
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【図１４】
2021524060.tif 000028
【図１５】
2021524060.tif 000029
【図１６】
2021524060.tif 000030
【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
2021524060.tif 000033
【図１８】
2021524060.tif 000034
【図１９】
2021524060.tif 000035
【図２０Ａ】
2021524060.tif 000036
【図２０Ｂ】
2021524060.tif 000037
【図２０Ｃ】
2021524060.tif 000038
【図２１】
2021524060.tif 000039
【図２２Ａ】
2021524060.tif 000040
【図２２Ｂ】
2021524060.tif 000041
【図２３】
2021524060.tif 000042
【図２４】
2021524060.tif 000043
【図２５Ａ】
2021524060.tif 000044
【図２５Ｂ】
2021524060.tif 000045
【図２５Ｃ】
2021524060.tif 000046
【図２６】
2021524060.tif 000047
【図２７】
2021524060.tif 000048
【図２８Ａ】
2021524060.tif 000049
【図２８Ｂ】
2021524060.tif 000050
【図２９】
2021524060.tif 000051
【図３０】
2021524060.tif 000052
【図３１】
2021524060.tif 000053
【図３２】
2021524060.tif 000054
【図３３】
2021524060.tif 000055
【図３４Ａ】
2021524060.tif 000056
【図３４Ｂ】
2021524060.tif 000057
【手続補正書】
【提出日】令和3年1月14日(2021.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光放射の周波数を逓倍するように構成された装置であって、
第１の非線形結晶と少なくとも１つの第２の非線形結晶とを含む少なくとも２つの連続した非線形結晶（ＮＬＣ）を備え、
前記第１の非線形結晶は、基本周波数（ＦＦ）の基本波ビームを受け取り、第２調波周波数（ＦＨ）の弱い第２調波ビームを、前記基本周波数（ＦＦ）の強い残留ビームと共に出射するように構成され、前記弱い第２調波ビームと前記基本波ビームとの出力比は５×１０−３対１よりも小さく、
前記少なくとも１つの第２の非線形結晶は、その前の非線形結晶（ＮＬＣ）からの、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと、前記第２調波周波数（ＦＨ）の前記第２調波ビームとを受け取り、前記第２調波周波数（ＦＨ）の強い周波数逓倍ビームを、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと共に出射するように構成され、前記強い周波数逓倍ビームと前記基本波ビームとの出力比は０．３：１よりも大きい、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記第２の非線形結晶によって受け取られる前に、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと前記第２調波周波数（ＦＨ）の前記第２調波ビームとの位相関係を補正するように構成された少なくとも１つの位相不整合補償器（ＰＭＣ）をさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、
前記強い周波数逓倍ビームをサンプリングし、それに応じて、前記強い周波数逓倍ビームの出力を最大化することを可能にするように前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を調節するように構成された少なくとも１つのフィードバック及び制御システムをさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置であって、
前記フィードバック及び制御システムは、
少なくとも１つの測定要素と、
少なくとも１つの処理要素と、
前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を調節するように構成された少なくとも１つの調節要素と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の温度を調節するように各々構成された、少なくとも１つのオーブンをさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１の非線形結晶の長さ（ＬＳ）は、前記第２の非線形結晶の長さ（ＬＤ）の１０％以下である（ＬＳ≦０．１ＬＤ）ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、
前記第２の非線形結晶はＬＢＯを含み、
前記第２の非線形結晶の長さ（ＬＤ）は４０ｍｍ以上であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記基本周波数（ＦＦ）は、赤外（ＩＲ）光の性質（λＦ＝１０６４ｎｍ）を有し、
前記第２調波周波数（ＦＨ）は、可視光の性質（λＨ＝５３２ｎｍ）を有することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々は、その結晶軸に沿った基本波ビーム偏光を有するか、または、その結晶軸に対して４５度の角度をなす基本波ビーム偏光を有するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々は、ＢＢＯ、ＫＴＰ、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＤＫＤＰ、ＡＤＰ、ＫＤＰ、ＬｉＩＯ３、ＫＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＡｇＧａＳ２、及びＡｇＧａＳｅ２からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々の側面積の寸法は、それが受け取る入力ビームの寸法よりも大きいことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）にビームを集束させるように構成された少なくとも１つの集束要素をさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項１３】
光放射の周波数を逓倍するための方法であって、
基本周波数（ＦＦ）の基本波ビームと、第２調波周波数（ＦＨ）の弱い第２調波ビームとを有する非線形結晶（ＮＬＣ）を提供する提供ステップと、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）によって、前記第２調波周波数（ＦＨ）の強い周波数逓倍ビームを、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと共に出射する出射ステップと、を含み、
前記弱い第２調波ビームと前記基本波ビームとの出力比は５×１０−３対１よりも小さく、
前記強い周波数逓倍ビームと前記基本波ビームとの出力比は０．３：１よりも大きいことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記提供ステップは、前記基本波ビームと前記弱い第２調波ビームとの位相不整合を補償するステップをさらに含み、
当該方法は、
前記強い周波数逓倍ビームの出力を最大化すること可能にするように位相不整合補償器（ＰＭＣ）を制御するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
光放射入力の周波数を逓倍して、第２調波周波数の出力ビームを提供するように構成された装置であって、
少なくとも２つの連続した非線形結晶（ＮＬＣ）であって、前記非線形結晶の各々は、その前の非線形結晶（ＮＬＣ）からの、基本周波数（ＦＦ）の第１のビーム、及び、任意選択で前記第２調波周波数（ＦＨ）の第２のビームを受け取り、前記第２調波周波数（ＦＨ）の強い周波数逓倍ビームを前記基本周波数（ＦＦ）の残留ビームと共に出射するように構成された、該非線形結晶（ＮＬＣ）と、
２つの前記非線形結晶（ＮＬＣ）の間に配置された少なくとも１つの位相不整合補償器（ＰＭＣ）であって、後続の前記非線形結晶（ＮＬＣ）によって受け取られる前に、前記基本周波数（ＦＦ）の前記残留ビームと前記第２調波周波数（ＦＨ）の第２調波ビームとの間の位相関係を補正するように構成された、該位相不整合補償器（ＰＭＣ）と、
前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）毎に設けられた電動回転装置であって、前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を能動的に回転させることができるように構成され、それによって、前記残留ビームと前記第２調波ビームとの位相関係の補正を能動的に調節する、該電動回転装置と、を備えたことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置であって、
前記強い周波数逓倍ビームをサンプリングし、それに応じて、前記強い周波数逓倍ビームの最大出力を可能にするために、前記電動回転装置によって前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を傾けるように構成された少なくとも１つのフィードバック及び制御システムをさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、
前記フィードバック及び制御システムは、
少なくとも１つのビームスプリッタと、
少なくとも１つの測定要素と、
少なくとも１つの処理要素と、
前記電動回転装置を制御するように構成された少なくとも１つの制御要素と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の装置であって、
前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）は、色分散を示す光学的に透明な窓を含み、
前記ビームが前記窓を通過するのに要する距離が、前記窓の回転角度に対して相対的に変化するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１５に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を段階的及び／または連続的な動作で回転させるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、上限値と下限値とによって範囲が規定されるディザ形態で前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を回転させるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１６に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、上限値と下限値とによって範囲が規定されるディザ形態で前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を回転させるように構成されており、
前記フィードバック及び制御システムは、前記ディザ形態を用いて、
（ａ）後続の前記非線形結晶（ＮＬＣ）での逆変換を最小化し、それによって、前記出力ビームの出力を最大化すること、
（ｂ）後続の前記非線形結晶（ＮＬＣ）での逆変換を最大化し、それによって、前記出力ビームの出力を最小化すること、及び、
（ｃ）前記出力ビームの出力をその最大値と最小値との間の所定の値に調節すること、
のうちの少なくとも１つを提供するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１５に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、前記出力ビームをＯＮ／ＯＦＦするために、前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を、最大調波変換状態と最小調波変換状態との間で、トグルモードで回転させるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、制御された立ち上がり時間及び立ち下がり時間、及び制御可能な持続時間を有するフラットトップパルスを提供するように前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を回転させるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項１５に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、ルックアップテーブルに従って前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を回転させることによって、整形された調波パルスを提供するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項１５に記載の装置であって、
前記出力ビームから前記残留ビームの少なくとも一部を分離するように構成された少なくとも１つのダイクロイックビームスプリッタをさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項１５に記載の装置であって、
前記強い周波数逓倍ビームと前記基本周波数の前記第１のビームとの出力比は０．３：１よりも大きいことを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項１５に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の温度を調節するように各々構成された少なくとも１つのオーブンをさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置であって、
前記位相不整合補償器（ＰＭＣ）を能動的に制御することにより、前記非線形結晶（ＮＬＣ）を収容する前記オーブンの温度の変動によって引き起こされる出力変動を最小限に抑えるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項１５に記載の装置であって、
前記基本周波数（ＦＦ）は、赤外（ＩＲ）光の性質（λＦ＝１０６４ｎｍ）を有し、
前記第２調波周波数（ＦＨ）は、可視光の性質（λＨ＝５３２ｎｍ）を有することを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項１５に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々は、その結晶軸に沿った基本波ビーム偏光を有するか、または、その結晶軸に対して４５度の角度をなす基本波ビーム偏光を有するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３１】
請求項１５に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々は、ＢＢＯ、ＫＴＰ、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＤＫＤＰ、ＡＤＰ、ＫＤＰ、ＬｉＩＯ３、ＫＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＡｇＧａＳ２、及びＡｇＧａＳｅ２からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする装置。
【請求項３２】
請求項１５に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）の各々の側面積の寸法は、それが受け取る入力ビームの寸法よりも大きいことを特徴とする装置。
【請求項３３】
請求項１５に記載の装置であって、
前記非線形結晶（ＮＬＣ）にビームを集束させるように構成された少なくとも１つの集束要素をさらに備えることを特徴とする装置。
【国際調査報告】
2021524060.tif 000058
2021524060.tif 000059
2021524060.tif 000060