(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散補償機能を備えた飽和可能なアブソーバ―ミラーを付与する受動モード同期レーザ光学システム用の光学的サブシステムであって、
グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバと、
前記受動モード同期レーザ光学システムのレーザービームの分散特性を制御する分散多層ミラーを含む光学的デバイスと、
該光学的デバイスの回転用の軸を有する取付け具を備え、
該グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは、前記光学的デバイスの表面に蒸着され、
前記光学的デバイスは、前記軸回りの回転を許す取付け具上に取り付けられて、光学的デバイス上の入射角を変え、光パルスの波長を含むレーザパラメータの調整を可能にする、光学的サブシステム。
【請求項２】
前記グラフェンをベースとする飽和可能なアブソーバは、グラフェン、グラフェン誘導体、カーボンナノチューブ及び官能基を有するグラフェンの少なくとも１つを備え、及び/又は
前記グラフェンをベースとする飽和可能なアブソーバは、電圧制御されるように構成されて、前記グラフェンをベースとする飽和可能なアブソーバは、グラフェンをベースとするコンデンサ又はスーパコンデンサである、請求項１に記載の光学的サブシステム。
【請求項３】
前記光学的デバイスの分散多層ミラーは、チャープミラーである、請求項１又は２に記載の光学的サブシステム。
【請求項４】
前記光学的デバイスの分散多層ミラーは、分散制御型ミラーである、請求項１又は２に記載の光学的サブシステム。
【請求項５】
前記光学的デバイスの分散多層ミラーは、焦点型分散制御型ミラーである、請求項１又は２に記載の光学的サブシステム。
【請求項６】
前記光学的デバイスの分散多層ミラーは、一対のジル・トレノアミラーである、請求項１又は２に記載の光学的サブシステム。
【請求項７】
前記光学的デバイスは、レーザ共振器を形成する出力連結ミラーであり、該出力連結ミラーは分散を補償する、請求項１又は２に記載の光学的サブシステム。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかの光学的サブシステムと、
遷移金属イオンドーパントでドープされたレーザゲイン媒体を備える、光学的システム。
【請求項９】
前記遷移金属イオンドーパントは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni及びCuからなる群から選択される、請求項８に記載の光学的システム。
【請求項１０】
前記遷移金属イオンドーパントは、Cr２+及びFe２+からなる群から選択される、請求項９に記載の光学的システム。
【請求項１１】
前記レーザゲイン媒体は、硫化物、セレン化物、混合したセレン化硫化物、テルル化物及びコランダムからなる群から選択されるホスト材を含む、請求項８乃至１０の何れかに記載の光学的システム。
【請求項１２】
ホスト材は、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe及びCdTeから選択される、請求項１１に記載の光学的システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受動モード同期(passive mode-locked)極短パルスレーザーシステム用の二重機能の光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
超短波のパルスレーザーのシステムには繊細な材料処理、油及びガスの感知、光学パラメータ式発振器の同期励起、高出力の光学的増幅器用の種子源、周波数コム、環境監視及び医学用の光学的増幅器等の多くの産業・科学的な応用がある。
【０００３】
グラフェンベースの非線形の光学的特性、即ち低い飽和強度、短い寿命、及びスペクトルに亘った広帯域の吸収は、光学的スペクトルに亘った異なるレーザ及び種々の形式及びタイプにおける受動モード同期を開始し支持するのに用いるのに好適である。
最近の研究はZ. Sun, T. Hasan, A. C. Ferrariによる「ナノチューブとグラフェンによってモード同期した超高速度のレーザー」," Physica E: 低次元システム及びナノ構造44, 1082-1091 (2012)にて与えられる。
【０００４】
グラフェンをベースとした材料の別の重要な特徴は、殆どの光学的材料との互換性であり、誘電体、半導体、及び光学的要素を送信するミラー、及びファイバーコア端および側面を含む金属表面上にそれらの蒸着を許可する点である(例えば、米国特許第8,139,617号及び米国特許第8,384,991号に開示されたように)。
【０００５】
工業規模上で極短パルスレーザーシステムをコスト効率良く生産するには、最終組み立てるラインにできるだけ少ないデバイスを供給して、手動で調整可能な要素の数を最小限にすることが望ましい。さらに、信頼できる長期的な現場での操作を許す単一体の光学的デバイスを提供することも望ましい。
【０００６】
従って、本発明によれば、受動モード同期レーザ光学システム用の光学的サブシステムが提供され、該光学的サブシステムはグラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバ及びレーザ光学システムの分散特性を制御するように構成された光学的デバイスを備え、該グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは光学的デバイスによって支持される。
光学的要素の提供は、良質の短い光学のパルス、又は高エネルギーのチャープ(chirped)パルスの生成を可能にする。分散特性の制御は分散の補償又は修正を意味する。
【０００７】
本発明は更に、自己開始型の超短波パルスを生成する超短波パルス固体状態レーザーシステム用のグラフェンをベースとしたデバイスに関し、グラフェンをベースとしたデバイスは分散補償機能を備えたオール・イン・ワンの飽和可能なアブソーバミラーとして同時に働く。有利なことに、本発明は光学的デバイスの製造に産業的に使い易いアプローチを容易にする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下に記載されるように、その好ましい特徴と共に、半導体及び固体状態の薄いディスクレーザ、垂直外部共振器型の面発光レーザ、モード同期導波路及びファイバレーザと同様に、他の外部共振器型のハイブリッドモード同期ダイオードレーザを含む広範囲の光学的に励起される半導体レーザに用いられるが、それらに限定されない。
有利なことに、特許請求の範囲に記載された光学的サブシステム(それは分散補償機能を備えたオールインワンの飽和可能なアブソーバーミラーとして同時に働く)により、更にコンパクトなレーザシステム(又は単体システムさえも)が提供され得る。
【０００９】
グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは、従来の平面的多層ミラーに蒸着されたグラフェンの単一又は多数の層の形であり、又は、導波路かファイバ内で分配されることを含む他の形式もとってもよい。
更に又はこれに代えて、グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは、電圧が制御される。例えば、グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは、グラフェンをベースとしたコンデンサ又はグラフェンをベースとしたスーパーコンデンサであり、バイアス電圧はコンデンサ又はスーパーコンデンサに付与されて、動作条件を変更する。従って、グラフェンをベースとしたコンデンサ及びスーパーコンデンサは、電圧が制御されるグラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバの例である。
【００１０】
グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは、ピコ秒からフェムト秒までの範囲の自己開始型の短いパルスを生成することが出来、該パルスは高い出力パワーと制御可能なパルス期間とスペクトル形式を備えた多量生産が可能なパルスレーザ源に用いられ得る。
ここで「グラフェンをベースとした」は、グラフェン、グラフェン酸化物、グラフェン誘導体、官能基を有するグラフェン又はカーボンナノチューブ(ＣＮＴ)を含む意味である。
【００１１】
グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバ(電圧制御され得る)は、光学的デバイスの面上に蒸着され得る。これは光学的サブシステムが単一体の統合デバイスとして物理的に実施されることを意味する。
この場合、重要なレーザー発射パラメータ(例えば、出力波長および他のパルス特性)は、一定の値のセットに予め定められる。
【００１２】
グラフェン、グラフェン酸化物、グラフェン誘導体、官能基を有するグラフェン及びＣＮＴ材とほとんどの光学的材料との互換性により、飽和可能なアブソーバが製造工程の不可欠な部分として光学的材料の面上に蒸着され、１以上の機能を備えた組み合わされたデバイスに帰する。
蒸着工程は、ミラーコーティング及び他のデバイスコーティング工程のような大規模生産アプローチと容易に結合される。
【００１３】
グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは、光学的デバイスに接続される支持機構によって光学的デバイスから空間的に離されて保持される。幾つかの実施形態では、グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは、ミラー上に蒸着され得る。ミラー基質は、またヒートシンクとして作動する。これは、高出力のレーザーシステムにとって特に重要である。
好ましい実施形態では、支持機構はグラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバと光学的デバイスとの間の距離が可変であるように、調整可能である。有利なことに、これにより、レーザーパラメーター(例えば、波長及び他のパルス特性の出力)の調整が可能となる。
【００１４】
光学的デバイスが取付け具に取り付けられて、軸の周りを回転可能であると、さらに有利な利点が得られる。これにより、光学的デバイス上の入射角が変えられ、それによって、光パルスの波長のようなレーザパラメータの更なる調整が可能である。
光学的デバイスは、所望程度の分散を付与するように特に構成された誘電体コーティングを含むあらゆる数の物理的形式で実行される。
【００１５】
蒸着されたグラフェンの飽和可能なアブソーバの誘電体被覆に用いられる光学的材料は、例えば低インデックス層用のAl２O３及びMgF２、及び高インデックス層用のSiC、Si、ZnS、及びZnSeのような高い熱伝導率を所有するべきであることは好ましい。
【００１６】
グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバが、グラフェンをベースとしたコンデンサ、又はグラフェンをベースとしたスーパコンデンサとして提供されると、光学的デバイスはその上にグラフェンをベースとしたコンデンサ又はスーパーコンデンサが付与される基材を構成する。即ち、コンデンサ又はスーパーコンデンサは、２つの対向した基材層上にグラフェンの電極が蒸着されることにより付与される。基材層の光学的特性は、所望程度の材料分散が付与されるように選択されて、レーザ光学システムの分散特性を制御する。従って、その上にグラフェンをベースとしたコンデンサ又はスーパーコンデンサが付与される基材層は、光学的デバイスの例である。
【００１７】
或いは、光学的デバイスはレーザ共振器を形成するための、部分的に透明な出力結合ミラーであり、該出力結合ミラーは部分的に分散補償機能を有する。
蒸着されたグラフェンの飽和可能なアブソーバを備えた光学的基材の出力結合ミラーは、例えば誘電体又は半導体結晶(例えばコランダム、ZnS、ZnSe、YAG、Si、SiC、GaAsなどのレーザー波長に依存する)などの高い熱伝導性、好ましくは低い熱光学係数とレーザ放射に対する透明性を備えた材料から作られる。
【００１８】
しかし、出力結合ミラーが分散補償機能を付与しない場合でさえ、グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバと出力結合ミラーの組み合わせは(単一体のデバイスとして、又は要素間の調整可能な距離、及び/又は調整可能な入射角を備えているの何れか)、自身の権利において進歩性があると考えられる。そのようなデバイスは、能動的なレーザ媒体上に付与される。これにより、コンパクトな単一体のレーザシステムの付与が有利なことに可能になる。そのようなシステムは、本発明の好ましい特徴に関して以下に記載された能動的なレーザゲイン媒体の何れかを含む。
【００１９】
本発明に関して、光学的デバイスはチャープミラー、分散制御型ミラー、焦点型分散制御型ミラー、一対のジル・トレノア(Gires-Tournoi)ミラー(ジル・トレノア干渉計(GTI))である。
光学的デバイスは、サファイア、イットリウム・アルミニウム・ガーネット、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、又は対象の波長において透明な他の材料の板を含む分散制御型バルク要素である。板厚さは約0.1〜10mmの間にあるのが好ましい。
【００２０】
光学的デバイスはさらに、多層の分散型ミラー、略調和した面平行な板、薄い楔及び/又はプリズム、及び短く分布したファイバブラッググレーティング(チャープミラーと光学的に均等な)を含む組込み型分散制御要素を備えた平坦な光学ファイバ部分の任意の1つである。
光学的システムはまた、遷移金属イオンドーパントでドープされたレーザゲイン媒体を含む。レーザゲイン媒体は、単結晶か多結晶が好ましい。
【００２１】
幾つかの実施形態において、遷移金属イオンドーパントは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni及びCuからなる群から選択され、特に遷移金属イオンドーパントは、Cr２+かFe２+である。
レーザゲイン媒体は、硫化物、セレン化物、混合したセレン化硫化物、テルル化物及びコランダムからなる群から選択されるホスト材を含み、特にホスト材はZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe及びCdTeから選択される。
【００２２】
好ましい実施形態において、レーザゲイン媒体はクロムでドープされた硫化亜鉛(Cr:ZnS)クリスタル、又はクロムでドープされたセレン化物(Cr:ZnSe)クリスタルである。
レーザゲイン媒体は、化学式ＭＸを有するII-VI化合物であり、ＭはMg、Zn及びCd又はそれらの組み合わせから成る群から選択される二価のカチオン(陽イオン)であり、ＸはS、Se及びTe又はそれらの組み合わせから成る群から選択される二価のアニオＮ(陰イオン)である。
【００２３】
他の実施形態において、レーザゲイン媒体はTi:サファイアである。
レーザクリスタルは、結晶学的に特定の方向に向けられて、レーザ放射の二次調和成分を抑え又は増加させる。
クリスタルが立方体構造を有すれば、光パルスの伝搬ベクトルがクリスタルの[100]、[010]又は[001]の結晶学的軸の１つに沿って主に向けられるような方法で結晶学的に向けられるのが好ましい。これにより、レーザ放射の二次調和成分が減じられる、
【００２４】
クリスタルがウルツ鉱構造を有すれば、光パルスの伝搬ベクトルがクリスタルの光学的軸に沿って主に向けられるような方法で結晶学的に向けられるのが好ましく、光学的軸は[0001]の結晶学的軸である。これにより、レーザ放射の二次調和成分が減じられる、
【００２５】
上記の光学的システムを備えた受動モード同期レーザ共振器は、空洞を形成する一組のミラー、空洞内に付与されたレーザゲイン媒体、複数の分散要素、光学的カー要素を含み、該光学的カー要素はレーザゲイン媒体であり又は別個の構造として付与される。光学的デバイスの内部空洞信号レーザビームの入射角は調整可能であるのが好ましい。
【００２６】
従って、グラフェンをベースとしたミラー及び光学的デバイスは、相対位置を調整可能として(内部空洞信号レーザビームの相対的分離及び入射角)機械的に一緒に集められた別個の要素として物理的に実行されて、出力波長及び他のパルス特性を含む重要なレーザ放射パラメータの変化を可能にし、又は重要なレーザ放射パラメータを一定のセットの値に予め定義するモノシリック集積回路として物理的に実行される。
【００２７】
例えば、対称的立方体の単一の結晶のCr:ZnS又はCr:ZnSeにて、信号のレーザームの伝搬ベクトルは、結晶学的な軸[100]、[010]又は[001]のうちの1つと平行であるのが好ましい。対応するウルツ鉱構造クリスタル内の信号のレーザビームの伝搬ベクトルは、結晶軸[001]と平行であるのが好ましい。
これにより、Ti:Saphire、Cr: YAG、Crフォルステライト、Yb:YAG又は他の広帯域のレーザ放射材のようなクリスタルと同様に、上記の化合物と共に、レーザ媒体として多結晶の材料に適用することができる。
【００２８】
上記のシステムにより、本発明の特定の実施形態に基づいて、1ns未満(即ち、超短パルス)、更に0.35μmから10μmまでの波長範囲における数フェムト秒と数百ピコ秒の間が好ましい、一時的な幅を備えたレーザパルスの生成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本発明の好ましい実施形態が、添付の図面を参照して、例示のみによってより詳細に記載される。
【図１】分散補償型のグラフェンをベースとした自己開始型の光学的サブシステムを備えたCr:ZnS フェムト秒レーザを示す。
【図２】図１のシステムの修正バージョンを示す。
【図３】システムの出力の光学的スペクトルを示す。
【図４】光学的サブシステムが、電圧が制御される飽和可能なアブソーバとして作動するグラフェンをベースとしたコンデンサ又はスーパーコンデンサを備えることを示し、分散制御能力を有して光学的デバイス上に蒸着され、光学的サブシステムは透光性(図４(a))又は光反射型(図４(b))である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１に示すレーザシステム１０は、２.４μｍ近傍の波長における数十フェムト秒のレーザパルスを生成する。CW Erファイバ・レーザは励起源１２として使用される。レーザは１.６１μｍにおける５Ｗ以内の極性化された励起発光を提供した。
【００３１】
システム１０は、総長さ約２.９m及び３:２の等価なアーム長さを有する、共通のＸ状に折り重ねられた非点収差が補償された４枚のミラー空胴を備える。２.５mmの厚みの受動的に冷却されるCr:ZnS能動素子１８は、夫々５０及び７５mmの曲率半径(ROC)がある、凹面の空胴ミラー１６と２２の間のブルースター角度に位置する。
空胴モードは、ROC=150ｍｍを備えたチャープ(chirped)凹面ミラー２４によってグラフェンの飽和可能なアブソーバ２６に焦点を合わせる。
グラフェンの飽和可能なアブソーバ２６は、水平な高反射ミラー(銅の基板上の化学蒸着法による)の表面に蒸着され、グラフェンベースの飽和可能なアブソーバミラーをこのように形成する。グラフェンの飽和可能なアブソーバ２６は、チャープミラー２４に接続される、支持要素２５に取り付けられる。
【００３２】
群遅延分散の補償はチャープ高反射率凹面ミラー２４からの二重反射(往復行程上の)によって達成された。レーザ出力３０は出力カプラ２８によってシステムから出て結合された。
図２は、チャープ高反射率ミラー３２からの1つの単一反射によって群遅延分散の補償が達成されること以外は図1に似ている。出力カプラ２８はチャープミラー３２からたった1つの反射を確実にするために折り重なる位置に設定される。レーザはこのように２本のビーム３０、３４を放射し、測定された出力パワーは両方のビームの合計である。
【００３３】
図３は、システムの出力の光学的スペクトルを示す。
図４は、光学的サブシステムが、電圧が制御される飽和可能なアブソーバとして作動するグラフェンをベースとしたコンデンサ又はスーパーコンデンサを備えることを示し、分散制御能力を有して光学的デバイス上に蒸着される。
図４(a)に示すように、コンデンサ又はスーパコンデンサは、２枚の磨き上げたバルク基板１、２を含み、該基板は例えばYAG、サファイア、BaF２又はCaF２から作ることができ、それはレーザ作動波長で透明になり得て、１ミリから数ミリメートル(あるいはレーザー共鳴装置の内部の分散管理を提供するのに必要な任意の長さ)の厚さを有する。基板はレーザ作動波長にて所望量の分散を導入する。
【００３４】
或いは、図４(b)に示すように、１つのグラフェン電極は誘電性のミラー(4)(分散補償ミラー)の上に印刷される転送であり、又は１つの基板として作用する出力カプラミラーである。基板上には、電圧が制御されるグラフェン電極が付与される。そのような電極は２つの単分子層で大領域のグラフェン電極の形を有し、夫々は化学蒸着法と基板上に印刷される転送によって合成される。
【００３５】
例えば、２つのグラフェン電極間の空間３は、電解質(スーパーコンデンサ)又は誘電体(コンデンサ)で満たされる。
以下の節は、本願で特許請求されていないが、将来の補正や分割出願の基礎を形成する発明の特徴を提示している。
【００３６】
[節１]  光学的システムであって、
励起ビームが供給されて共振器レーザビームを引き起こす空洞を形成するミラーのセット及び分散要素と、光学的カー要素を含む遷移金属がドープされたレーザクリスタルと、分散補償機能を用いて飽和可能なアブソーバミラーとして同時に作用して、自己開始モードのロッキングに達し、パルスを一時的にスペクトル的に制御し、位相特性を制御するグラフェンをベースとするデバイスを備える受動モード同期短パルスレーザ共振器を備え、
遷移金属ドーパントは、能動的なレーザ光発射の光学的センタとして作用し、
ゲイン媒体を励起するゲイン媒体に関連する励起ビーム手段と、
レーザクリスタルの内側でカーレンズ生成効果と関連し、又はレーザ共振器の内側で
レーザクリスタル光学的カー要素から分離した光学的カー要素を含み、ゲイン媒体を囲んで共振レーザ空洞を形成する空洞形成手段と、
グラフェン、グラフェン誘導体、カーボンナノチューブ及び官能基を有するグラフェンの少なくとも１つを備えるグラフェンをベースとする手段と、
励起ビームの切換時に、外部の力無くして形成するように短いパルスが開始する自己開始手段と、
大部分又は部分的に反射的多層のジル・トレノア又はチャープミラーのタイプのブラッグ反射器ミラーをベースとする誘電体又は半導体である多層分散ミラーとを備える光学的システム。
[節２]  前記レーザクリスタルは、クロムでドープされた硫化亜鉛(Cr：ZnS)クリスタルである、節１の光学的システム。
[節３]  前記レーザクリスタルは、クロムでドープされたセレン化亜鉛(Cr：ZnSe)クリスタルである、節１の光学的システム。
[節４]  前記レーザクリスタルは、硫化物、セレン化物、混合したセレン化硫化物、テルル化物及びコランダムホスト材からなる群から選択される、節１の光学的システム。
[節５]  遷移金属イオンドーパントは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni及びCuからなる群から選択される、節４の光学的システム。
[節６]  レーザクリスタルは、化学式ＭＸを有するII-VI化合物であり、ＭはMg、Zn及びCd又はそれらの組み合わせから成る群から選択される二価のカチオン(陽イオン)であり、ＸはS、Se及びTe又はそれらの組み合わせから成る群から選択される二価のアニオＮ(陰イオン)であり、節５の光学的システム。
[節７]  ホスト材は、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe及びCdTeから選択される、節６の光学的システム。
[節８]  遷移金属イオンは、Cr２+かFe２+からなる群から選択される、節７の光学的システム。
[節９]  レーザクリスタルは、Ti:サファイアである、節５の光学的システム。
[節１０]  ゲイン媒体は多結晶材である、節１乃至９の何れかの光学的システム。
[節１１]  ゲイン媒体は、単一のクリスタル材である、節１乃至１０の何れかの光学的システム。
[節１２]  グラフェンをベースとするミラーと前記デバイスの分散ミラーの間の距離は調整可能である、節１の光学的システム。
[節１３]  前記デバイス上の分散ミラー上の内部空洞信号レーザビームの入射角は調整可能である、節１の光学的システム。
[節１４]  出力連結ミラーを形成するレーザ共振器は、グラフェンをベースとして、飽和可能で部分的に分散補償機能を有する、節１の光学的システム。
[節１５]   グラフェンをベースとするデバイスは、１又は１以上のグラフェンからなるグラフェンをベースとする飽和可能なアブソーバミラーを備え、又はグラフェンをベースとする層は分散制御型ミラーの面(facet)上に支持される、節１の光学的システム。
[節１６]   グラフェンをベースとするデバイスは、１又は１以上のグラフェンからなるグラフェンをベースとする飽和可能なアブソーバミラーを備え、又はグラフェンをベースとする層は出力分散制御型ミラーの面(facet)上に支持される、節１の光学的システム。
[節１７]  分散要素は、対象の波長を透過し、空洞に実質的な分散補償機能を付与するサファイア、イットリウムアルミニウムガーネット、フッ化カルシウム、フッ化バリウム又は他の材料の板(数十ミリメータの厚み)を含む、節１の光学的システム。
[節１８]  分散要素は、焦点型分散制御型ミラーを備えたグラフェンをベースとする飽和可能なアブソーバを備え、デバイスは最終的な組立の前に単一のユニットとして製造され整列されるのが好ましい、節１の光学的システム。
[節１９]  分散要素は、調整可能な入射角を有する一対のジル・トレノア(Gires-Tournoi)ミラーを備えたグラフェンをベースとしたアブソーバミラーを備えて、所望の動作波長及び分散を達成し、デバイスは最終的な組立の前に単一のユニットとして製造され整列されるのが好ましい、節１の光学的システム。
[節２０]  レーザクリスタルは、光パルスの伝搬ベクトルがクリスタルの結晶学的軸[100]、[010]又は[001]の１つに沿って向けられるように、結晶学的に向けられた、節２の光学的システム。
[節２１]  レーザクリスタルは、光パルスの伝搬ベクトルがクリスタルの結晶学的軸[100]、[010]又は[001]の１つに沿って向けられるように、結晶学的に向けられた、節３の光学的システム。
[節２２]  レーザクリスタルは、ウルツ鉱構造のクロムでドープされた硫化亜鉛(Cr：ZnS)クリスタルである、節１の光学的システム。
[節２３]   レーザクリスタルは、光パルスの伝搬ベクトルがクリスタルの光学軸(結晶学上の軸[001])に沿って向けられるように、結晶学的に向けられた、節２２の光学的システム。
[節２４]   立方体レーザクリスタルは、光パルスの伝搬ベクトルがクリスタルの結晶学的軸[100]、[010]又は[001]の１つに沿って向けられるように、結晶学的に向けられた、節５の光学的システム。
[節２５]  ウルツ鉱レーザクリスタルは、光パルスの伝搬ベクトルがクリスタルの光学軸(結晶学上の軸[001])に沿って向けられるように、結晶学的に向けられた、節５の光学的システム。
[節２６]  立方体レーザクリスタルは、光パルスの伝搬ベクトルがクリスタルの結晶学的軸[100]、[010]又は[001]の１つに沿って向けられるように、結晶学的に向けられた、節６の光学的システム。
[節２７]  ウルツ鉱レーザクリスタルは、光パルスの伝搬ベクトルがクリスタルの光学軸(結晶学上の軸[001])に沿って向けられるように、結晶学的に向けられた、節６の光学的システム。
[節２８]   受動モード同期レーザ光学システム用の光学的サブシステムであって、
グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバと、
部分的に透明な出力連結ミラーとを備え、
該グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは光学的デバイスによって支持される光学的サブシステム。
[節２９]  グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは、出力連結ミラーの表面上に蒸着される、節２８の光学的システム。
[節３０]  グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは、出力連結ミラーに接続された支持機構によって、出力連結ミラーから空間的に分離されて支持される、節２８の光学的システム。
[節３１]   グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは、ミラー上に蒸着される、節２８の光学的システム。
[節３２]  支持機構は、グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバと出力連結ミラー間の距離が可変であるように調整可能である、節３０又は３１の光学的システム。
[節３３]  出力連結ミラーは取付け具上に取り付けられて、軸回りの出力連結ミラーの回転を許す、節２８乃至３２の何れかの光学的システム。
[節３４]  グラフェンをベースとした飽和可能なアブソーバは、グラフェン、グラフェン誘導体、カーボンナノチューブ及び官能基を有するグラフェンの少なくとも１つを備える、節２８乃至３２の何れかの光学的システム。
[節３５]  更に、能動的なゲイン媒体を備え、光学的サブシステムは能動的レーザゲイン媒体に一体に設けられ、又は能動的レーザゲイン媒体に接続される、節２８乃至３４の何れかの光学的システム。
【図１】
0006685899.tif 000002
【図２】
0006685899.tif 000003
【図３】
0006685899.tif 000004
【図４】
0006685899.tif 000005