(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動モードロックレーザ（１）において：
第１反射鏡（３）及び第２反射鏡（４）によって終端し、光が前記第１及び第２の反射鏡の間の第３反射鏡（５）によって折返される共振器（２）であって、前記第３反射鏡が、少なくとも１つの量子井戸層と光カーレンズ層（２０）を含む多層の半導体の利得媒体（１６）を載せたリフレクタ（１５）を具える共振器と、
前記共振器の１又はそれ以上のキャビティモード（１１）の強度に摂動を誘導する手段を提供する摂動装置であって、前記光カーレンズ層が前記共振器の出力フィールド（１２）におけるモードロックを誘導するようにさせる摂動装置と、
を具え、
前記第２反射鏡が、前記共振器の出力フィールドのパルス幅とノイズを低減させるために用いられた強度可飽和反射鏡を具えることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項２】
請求項１に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記摂動装置が、前記利得媒体において１又はそれ以上のキャビティモードに非点収差を導入する手段を提供する非点収差制御装置を具えることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項３】
請求項２に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記共振器が、前記カーレンズ層が１又はそれ以上のキャビティモードに導入した非点収差を補正するように構成されていることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記摂動装置が、前記キャビティモードのラウンドトリップ時間が前記利得媒体に配置された１又はそれ以上の半導体キャリアの上位状態（ｕｐｐｅｒ−ｓｔａｔｅ）寿命に一致するように選択された長さの共振器を具えることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記光カーレンズ層が、前記半導体の利得媒体上に設けた熱拡散器を具えることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記光カーレンズ層が、ダイヤモンド結晶層を具えることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の自動モードロックレーザにおいて、光が、第４反射鏡によって折返され、当該第４反射鏡が、前記第２及び第３反射鏡間に配置されていることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項８】
請求項７に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記第４反射鏡が、凹面の曲率半径を有することを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の自動モードロックレーザにおいて、光が、第５反射鏡によって折返され、当該第５反射鏡が、前記第２及び第４反射鏡間に配置されていることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項１０】
請求項９に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記第５反射鏡が、平面状であることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の自動モードロックレーザにおいて、光が、第６反射鏡によって折返され、当該第６反射鏡が、前記第２及び第５反射鏡間に配置されていることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記第６反射鏡が、凹面の曲率半径を有することを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記レーザが、連続波（ｃｗ）光フィールド源を具え、当該連続波（ｃｗ）光フィールド源からの出力が前記利得媒体を励起するように構成されていることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項１４】
請求項２または請求項２を引用する請求項３乃至１３のいずれか一項に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記非点収差制御装置が、反射鏡回転手段を具えることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項１５】
請求項７を引用する請求項１４に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記反射鏡回転手段を用いて前記第４反射鏡を回転させて、前記第４反射鏡へのキャビティモードの入射角を変化させることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記利得媒体が、第１共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性内の予め決められた波長λ０で１又はそれ以上のキャビティモードを生成するように構成されていることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記第１反射鏡が、前記予め決められた波長λ０で光を部分的に反射し、部分的に透過することを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記第２反射鏡の反射率プロファイルが、前記予め決められた波長λ０より短波長にオフセットされ、前記予め決められた波長λ０より長波長で第２共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性内の利得を抑えるように構成されていることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項１９】
請求項１８に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記第２反射鏡の反射率プロファイルが、前記第２共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性の１／２乃至１フリースペクトルレンジの範囲内の波長にオフセットされることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記リフレクタが、第１分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）を具えることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記強度可飽和反射鏡が、第２分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）と当該第２分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）内に配置された１又はそれ以上の量子井戸層を有する可飽和ブラッグリフレクタ（ＳＢＲ）を具えることを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記レーザが、超短パルスを有する出力フィールドを提供することを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項２３】
請求項２２に記載の自動モードロックレーザにおいて、前記超短パルスが、１００フェムト秒以下のパルス幅を有することを特徴とする自動モードロックレーザ。
【請求項２４】
レーザ（１）を自動モードロックする方法において：
−  第１反射鏡（３）と、強度可飽和反射鏡を具える第２反射鏡（４）とで終端される共振器（２）を提供するステップと；
−  前記共振器内の光を前記第１および第２の反射鏡の間の第３反射鏡（５）で折返すステップであって、前記第３反射鏡が、少なくとも１つの量子井戸層と光カーレンズ層（２０）を含む多層の半導体の利得媒体（１６）を載せたリフレクタ（１５）を具えるステップと；
−  前記共振器の１又はそれ以上のキャビティモード（１１）の強度に摂動を誘導して、前記光カーレンズ層が前記共振器の出力フィールド（１２）におけるモードロックを誘導するようにするステップと；
−  強度可飽和反射鏡を使用して、前記共振器の出力フィールドのパルス幅を減少させるステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載のレーザを自動モードロックする方法において、前記共振器のキャビティ内フィールドの強度に摂動を誘導するステップが、利得媒体において１又はそれ以上のキャビティモードに非点収差を導入するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載のレーザを自動モードロックする方法において、前記方法が、前記カーレンズ層によって前記キャビティモードに導入される非点収差を補正するように前記共振器を構成するステップを更に具えることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２４乃至２６のいずれか一項に記載のレーザを自動モードロックする方法において、前記共振器の１又はそれ以上のキャビティモードの強度に摂動を誘導するステップが、前記１又はそれ以上のキャビティモードのラウンドトリップ時間が前記利得媒体内に配置された１又はそれ以上の半導体キャリアの上位状態（ｕｐｐｅｒ−ｓｔａｔｅ）寿命に一致するように前記共振器の長さを選択するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２４乃至２７のいずれか一項に記載のレーザを自動モードロックする方法において、前記方法が、前記第２及び第３反射鏡間に第４反射鏡を配置して光を折返すステップを更に具えることを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載のレーザを自動モードロックする方法において、前記第４反射鏡を回転させて前記第４反射鏡への共振フィールドの入射角を増やして、非点収差をキャビティモードに導入するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２８又は２９に記載のレーザを自動モードロックする方法において、前記方法が、前記第２及び第４反射鏡間に第５反射鏡を配置して光を折返すステップを更に具えることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載のレーザを自動モードロックする方法において、前記方法が、前記第２及び第５反射鏡間に第６反射鏡を配置して光を折返すステップを更に具えることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２４乃至３１のいずれか一項に記載のレーザを自動モードロックする方法において、前記方法が、前記利得媒体を励起するように構成された連続波（ｃｗ）光フィールドを提供するステップを更に具えることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項２４乃至３２のいずれか一項に記載のレーザを自動モードロックする方法において、前記方法が、第１共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性内に予め決められた波長λ０で１又はそれ以上のキャビティモードを発生する利得媒体を構成するステップを更に具えることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載のレーザを自動モードロックする方法において、前記方法が、前記予め決められた波長λ０よりも低波長に第２反射鏡の反射率プロファイルをオフセットするステップを更に具えることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載のレーザを自動モードロックする方法において、前記方法が、前記予め決められた波長λ０よりも長波長で、第２共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性内で利得を抑える第２反射鏡の反射率プロファイルを構成するステップを更に具えることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載のレーザを自動モードロックする方法において、前記第２反射鏡の反射率プロファイルが、前記第２共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性の１／２乃至１フリースペクトルレンジの範囲内の波長にオフセットするステップを具えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザの分野に関し、より詳細には、超短パルス放射線を放射するように構成された半導体ディスクレーザ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｉｓｋ  Ｌａｓｅｒ：ＳＤＬ）に関する。
【０００２】
当技術分野において、ＳＤＬは、垂直外部共振器面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒｓ：ＶＥＣＳＥＬｓ）又は光励起半導体レーザ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｐｕｍｐｅｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｌａｓｅｒｓ：ＯＰＳＬｓ）としても知られていることに留意されたい。従って、本願明細書中において用いる用語「半導体ディスクレーザ（ＳＤＬ）は、これらの各システムを意味する。
【０００３】
本願明細書の範囲で用いられている用語「超短」パルスは、約１００ピコ秒（ｐｓ）乃至数フェムト秒（ｆｓ）に至るまでの継続時間を有するパルスを言及している。
【０００４】
レーザ源によって作り出される光学的放射線の超短パルスは、幅広い科学、器械、及び非線形的光学アプリケーションに用いられている。短又は超短パルスを生成する周知技術はモードロックである。レーザ共振器内でモードロックを行うと、レーザ共振器の多数のモードが位相同期態様に組み合わさり、共振器内を回る短パルス又はキャビティモードを有する電磁場が発生する。これは、一時的な損失変調によって誘発され、各キャビティのラウンドトリップ時間のパルスの内部損失を減少させる。その結果、開放ネット利得ウィンドウが生じ、ここでパルスは、特定時間ウィンドウ内で変調器を通過した場合にのみ、利得が生じる。
【０００５】
損失変調は、能動的もしくは受動的に作ることができる。能動的モードロックは、例えば、キャビティ内要素としてキャビティラウンドトリップ時間と同期する音響光学変調器を用いることで達成できる。しかし、超短パルスの生成は、受動的モードロック技術に依拠している。これは、パッシブシャッタのみが超短パルスの形成と安定化に十分な速さを有するためである。通常、受動的モードロックは、損失の減少と共に光学強度を増加する可飽和吸収体機構に依拠する。可飽和吸収体パラメータをレーザシステム用に正しく調節すると、安定した自動スタートのモード・ロックが達成できる。
【０００６】
可飽和ブラッグリフレクタ（Ｓａｔｕｒａｂｌｅ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＳＢＲ）を用いて固体レーザを受動的にモードロックすることが、この技術分野では周知である。例えば、Ｔｓｕｄａ  ｅｔ  ａｌ“Ｍｏｄｅ−Ｌｏｃｋｉｎｇ  Ｕｌｔｒａｆａｓｔ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌａｓｅｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｓａｔｕｒａｂｌｅ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓ”，ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｔｏｐｉｃｓ  ｉｎ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．３，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  １９９６  ｐｐ．４５４−４６３及び米国特許第５６２７８５４号を参照されたい。ＳＢＲ（ＳＥＳＡＭ（登録商標））は、標準的な分布ブラッグリフレクタ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＤＢＲ）内に１又はそれ以上の半導体量子井戸を具える非線形反射鏡、すなわち、１／４波半導体材料を交互に重ねた層のスタックである。結果的に、ＳＢＲによる反射率又は吸収率は強度に依存しており、光強度が高ければ反射率は高くなる。これらの技術は、Ｔｉ：サファイア又はＣｒ：ＬｉＣＡＦ固体利得媒体を具える共振器のフェムト秒モードロックに採用されている。
【０００７】
米国特許出願公開第２００４／０１９０５６７号は、上述の概念を拡大し、共振器内に可飽和ブラッグリフレクタ（ＳＢＲ）を組み込むことによって、ＳＤＬをモードロックするようにしている。この装置はすべて、作動時に、連続波動作で始動する。モードロックに必要な初期摂動を行うためには、次いで、キャビティ内フィールド強度の“わずかな外乱”が、必要となる。この分野で知られている初期摂動を達成できるメカニズムの１つは、キャビティ反射鏡の１つを介して機械的な摂動を導入することであり、例えば、この反射鏡は、レーザ操作者によって決定される。
【０００８】
代替のモードロック技術もこの分野で知られており、その可飽和吸収体メカニズムは、光カー効果に基づいている。このような装置の例は、本願発明者によって、国際公開第２０１３／１４４６１９号及び国際公開第２０１３／１４４６２０号内に記載されている。これらの文書はいずれも自動モードロックＳＤＬを記載しており、ここで用いられている可飽和吸収体メカニズムは、利得媒体内に配設された光カーレンズ層が用いられている。米国特許出願公開第２００４／０１９０５６７号の教示とは異なり、両システムは、キャビティ内フィールド強度に必要な初期摂動を誘発する手段を組み込んでいることから、自動モードロック型である。
【０００９】
このことは、国際公開第２０１３／１４４６１９号では、キャビティモードのラウンドトリップ時間が利得媒体内に配設された半導体キャリアの上位状態（ｕｐｐｅｒ−ｓｔａｔｅ）寿命に一致するように共振器の長さを設定することで達成される。
【００１０】
代替的に、国際公開第２０１３／１４４６２０号に開示されているように、利得媒体においてキャビティモードに非点収差を導入する非点収差制御装置を用いてもよい。次いで、光カーレンズ層がこの導入されたキャビティモードの非点収差を補正するように共振器を構成する。
【００１１】
多くの科学的な計測器及び非線形光学アプリケーションでは、しばしば、入手可能な最短パルス幅を得ることが望ましい。従って、この分野で知られている自動モードロック半導体ディスクレーザシステムによって提供されるものよりもパルス幅が短い出力パルスを示す自動モードロック半導体ディスクレーザシステムを提供することが有利であると認識されている。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の第１態様によれば：
第１及び第２反射鏡によって終端し第３反射鏡によって折返される共振器であって、第３反射鏡が少なくとも１つの量子井戸層と光カーレンズ層を含む多層半導体利得媒体を持つリフレクタを具える共振器と、
共振器の１又はそれ以上のキャビティモードの強度に摂動を誘導する手段を提供する摂動装置と、
を具え、
第２反射鏡が強度可飽和反射鏡を具えることを特徴とする自動モードロックレーザが提供される。
【００１３】
上述の構成により、専用の受動又は能動モードロック要素を中に組込むことを要すること無くモードロックできるレーザが提供される。摂動装置は、共振器のキャビティモードの強度にわずかな摂動を誘導するために使用されており、この摂動は光カーレンズ層が出力フィールドにモードロックを誘導するのに十分である。強度可飽和反射鏡は、生成した出力フィールドのパルス幅を、例えば１００フェムト秒以下に低減させる手段を提供している。
【００１４】
摂動装置は、利得媒体において１又はそれ以上のキャビティモードに非点収差を導入する手段を提供する非点収差制御装置を具えてもよい。本実施例において、共振器は、好ましくはカーレンズ層がキャビティモードに導入される非点収差を補正するように構成される。キャビティモードに導入される非点収差を補正することによって、利得媒体においてキャビティモードと励起スポット間の重複領域が増加する。
【００１５】
代替的に、摂動装置は、キャビティモードのラウンドトリップ時間が利得媒体内に配置された１又はそれ以上の半導体キャリアの上位状態（ｕｐｐｅｒ−ｓｔａｔｅ）寿命に一致するように共振器の長さが選択するようにしてもよい。
【００１６】
特に好ましくは、光カーレンズ層は半導体利得媒体上に取り付けた熱拡散器を具える。熱拡散器は、ダイヤモンド結晶層を具えてもよい。
【００１７】
共振器は、第４反射鏡によって更に折返されてもよく、第４反射鏡は、第２及び第３反射鏡間に配置されている。好ましくは、第４反射鏡は凹面の曲率半径を有する。
【００１８】
共振器は、第５反射鏡によって更に折返されてもよく、第５反射鏡は、第２及び第４反射鏡間に配置されている。第５反射鏡は、平面であることが好ましい。
【００１９】
共振器は、第６反射鏡によって更に折返されてもよく、この第６反射鏡は、第２及び第５反射鏡間に配置されている。好ましくは、第６反射鏡は凹面の曲率半径を有する。
【００２０】
選択的に、レーザは、連続波（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｗａｖｅ：ｃｗ）光フィールド源を具えてもよく、連続波光フィールド源からの出力が利得媒体を励起するように構成される。（ｃｗ）光フィールド源は、ファイバカップリングレーザダイオードシステムを具えてもよい。
【００２１】
非点収差制御装置は、反射鏡回転手段を具えてもよい。反射鏡回転手段を用いて第４反射鏡を回転して、第４反射鏡へのキャビティモードの入射角が変化する。
【００２２】
利得媒体は、第１共振周期利得エタロン（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｇａｉｎ  ｅｔａｌｏｎ：ＲＰＧ）特性内の予め決められた波長λ０でキャビティモードを生成するように構成されることが好ましい。
【００２３】
第１反射鏡は、予め決められた波長λ０において、部分的に反射的かつ部分的に透過的であってもよい。従って、第１反射鏡は、共振器の出力カプラとして作用する。
【００２４】
最も好ましくは、第２反射鏡の反射率を、予め決められた波長λ０よりも短波長にオフセットさせ、予め決められた波長λ０よりも長波長で第２共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性内に利得を抑えるようにする。
【００２５】
第２反射鏡の反射率プロファイルを、予め決められた波長λ０よりも短波長にオフセットする一方で、予め決められた波長λ０よりも長波長で第２共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性内に利得を抑えることによって、従来技術のシステムに比べて低ノイズで信頼性が高いモード・ロックされたレーザ源を生産する手段が得られる。
【００２６】
最も好ましくは、第２反射鏡の反射率プロファイルを、共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性の０．５乃至１フリースペクトルレンジにオフセットする。
【００２７】
リフレクタは、第１分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）を具えてもよい。
【００２８】
好ましくは、強度可飽和反射鏡は、第２分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）と、第２分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）内に配設された１又はそれ以上の量子井戸層とを有する可飽和ブラッグリフレクタ（ＳＢＲ）を具える。
【００２９】
レーザによって超短パルスを含む出力フィールドを提供することが特に好ましい。超短パルスは、１００ピコ秒乃至１００フェムト秒の範囲のパルス幅を有していてもよい。
【００３０】
本発明の第２態様によれば、レーザを自動モードロックする方法が提供されており、この方法は：
−  第１反射鏡と強度可飽和反射鏡を具える第２反射鏡によって終端する共振器を提供するステップと、
−  共振器を第３反射鏡で折返すステップであって、第３反射鏡が少なくとも１つの量子井戸層と光カーレンズ層を含む多層半導体利得媒体を搭載するリフレクタを具えるステップと、
−  共振器の１又はそれ以上のキャビティモードの強度に摂動を誘導するステップと、
−  強度可飽和反射鏡を用いて共振器の１又はそれ以上のキャビティモードのパルス幅を減少させるステップと、
を具える。
【００３１】
共振器のキャビティ内フィールドの強度に摂動を誘導するステップは、利得媒体の１又はそれ以上のキャビティモードに非点収差を導入するステップを具えていてもよい。
【００３２】
このレーザを自動モードロックする方法は、カーレンズ層がキャビティモードに導入した非点収差を補正するように、共振器を構成するステップを更に具えていてもよい。このようにして、利得媒体におけるキャビティモードと励起スポット間の重複領域が増加する。
【００３３】
共振器の１又はそれ以上のキャビティモードの強度に摂動を誘導するステップは、１又はそれ以上のキャビティモードのラウンドトリップ時間が利得媒体内に配置された１又はそれ以上の半導体キャリアの上位状態（ｕｐｐｅｒ−ｓｔａｔｅ）寿命に一致するように、共振器の長さを選択するステップを具えていてもよい。
【００３４】
このレーザを自動モードロックする方法は、第２及び第３反射鏡間に第４反射鏡を配置してキャビティを折返すステップを更に具えていてもよい。
【００３５】
第４反射鏡への共振フィールドの入射角が増加するように第４反射鏡を回転させて、キャビティモードに非点収差を導入してもよい。
【００３６】
このレーザを自動モードロックする方法は、第２及び第４反射鏡間に第５反射鏡を配置してキャビティを折返すステップを更に具えていてもよい。
【００３７】
このレーザを自動モードロックする方法は、第２及び第５反射鏡間に第６反射鏡を配置してキャビティを折返すステップを更に具えていてもよい。
【００３８】
このレーザを自動モードロックする方法は、利得媒体を励起させるように構成した連続波（ｃｗ）光フィールドを提供するステップを更に具えていてもよい。
【００３９】
この自動モードロックする方法は、第１共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性範囲内の予め決められた波長λ０で１又はそれ以上のキャビティモードを発生させるように、利得媒体を構成するステップを更に具えていてもよい。
【００４０】
この自動モードロックする方法は、第２反射鏡の反射率を予め決められた波長λ０よりも短波長にオフセットするステップを更に具えていてもよい。
【００４１】
この自動モードロックする方法は、第２反射鏡の反射率を予め決められた波長λ０よりも長波長において第２共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性内に利得を抑えるように構成するステップを更に具えていてもよい。
【００４２】
最も好ましくは、第２反射鏡の反射率プロファイルは、共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性の０．５乃至１フリースペクトルレンジの範囲内の波長にオフセットする。
【００４３】
本発明の第２態様の実施例は、本発明の第１態様の好ましい又は任意の特徴を実装しており、又、この逆も同様である。
【００４４】
本発明の第３態様によれば、自動モードロックレーザが提供されており、このレーザは：
第１及び第２反射鏡によって終端されて第３反射鏡によって折返される共振器であって、第３反射鏡が、少なくとも１つの量子井戸層と光カーレンズ層を具える多層半導体利得媒体を搭載している共振器と、
利得媒体においてキャビティモードに非点収差を導入する手段を提供する非点収差制御装置と、を具え、
共振器が、カーレンズ層がキャビティモードに導入された非点収差を補正するように構成され、
第２反射鏡は、強度可飽和反射鏡を具える。
【００４５】
本発明の第３態様の実施例は、本発明の第１又は第２態様の好ましい又は任意の特徴を実装しており、又、この逆も同様である。
【００４６】
本発明の第４態様によれば、レーザを自動モードロックする方法が提供されており、この方法は：
−  第１反射鏡と強度可飽和反射鏡を具える第２反射鏡によって終端される共振器を提供するステップと、
−  共振器を第３反射鏡で折返されるステップであって、第３反射鏡が少なくとも１つの量子井戸層と光カーレンズ層を含む多層半導体利得媒体を搭載したリフレクタを具えるステップと、
−  利得媒体において１又はそれ以上のキャビティモードに非点収差を導入するステップと、
−  カーレンズ層がキャビティモードに導入した非点収差を補正するように共振器を構成するステップと、
−  強度可飽和反射鏡を用いて共振器の１又はそれ以上のキャビティモードのパルス幅を減少させるステップと、
を具える。
【００４７】
本発明の第４態様の実施例は、本発明の第１乃至第３態様の好ましい又は任意の特徴を実装しており、又、この逆も同様である。
【００４８】
本発明の第５態様によれば、自動モードロックレーザが提供されており、このレーザは：
第１及び第２反射鏡によって終端して第３反射鏡によって折返される共振器であって、第３反射鏡が、少なくとも１つの量子井戸層と光カーレンズ層を具える多層半導体利得媒体を搭載した共振器を具え、
キャビティモードのラウンドトリップ時間が利得媒体内に配置された１又はそれ以上の半導体キャリアの上位状態（ｕｐｐｅｒ−ｓｔａｔｅ）寿命に一致するように共振器の長さが選択されており、
第２反射鏡が、強度可飽和反射鏡を具える。
【００４９】
本発明の第５態様の実施例は、本発明の第１乃至第４態様の好ましい又は任意の特徴を実装しており、又、この逆も同様である。
【００５０】
本発明の第６態様によれば、レーザを自動モードロックする方法が提供されており、この方法は：
−  第１反射鏡と強度可飽和反射鏡を具える第２反射鏡によって終端される共振器を提供するステップと、
−  共振器を第３反射鏡で折返すステップであって、第３反射鏡が少なくとも１つの量子井戸層と光カーレンズ層を含む多層半導体利得媒体を搭載したリフレクタを具えるステップと、
−  １又はそれ以上のキャビティモードのラウンドトリップ時間を利得媒体内に配置された１又はそれ以上の半導体キャリアの上位状態（ｕｐｐｅｒ−ｓｔａｔｅ）寿命に一致するように共振器の長さを選択するステップと、
−  強度可飽和反射鏡を用いて共振器の１又はそれ以上のキャビティモードのパルス幅を減少させるステップと、
を具える。
【００５１】
本発明の第６態様の実施例は、本発明の第１乃至第５態様の好ましい又は任意の特徴を実装しており、又、この逆も同様である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
図面を参照して本発明の様々な実施例を例示により以下に説明する。
【図１】図１は、本発明の実施例による自動モード・ロック半導体ディスクレーザ（ＳＤＬ）を示す概略図である。
【図２】図２は、図１で使用する半導体ディスクレーザ（ＳＤＬ）を示す概略図である。
【図３】図３は、図２に示すＳＤＬと共に使用する冷却装置を示す概略図である。
【図４】図４は、図１のレーザに用いている可飽和ブラッグリフレクタ（ＳＢＲ）を示す概略図である。
【図５】図５は、図１に示すＳＤＬの表面における、キャビティモード、励起スポット、及びカーレンズモードを示す概略図である。
【図６】図６は、図１に示すレーザの安定性ダイアグラムである。
【図７】図７は、図１に示すモード・ロック半導体ディスクレーザ（ＳＤＬ）の反射率及び利得プロファイルを示す概略図である。
【００５３】
以降の説明において、パーツ等には、明細書及び図を通して同じ参照番号が付されている。図は、必ずしも縮尺通りではなく、本発明の実施例の詳細と特徴をより見易くするために、特定のパーツの特徴は誇張されている。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
まず図１を参照すると、本発明の実施例による自動モード・ロック半導体ディスクレーザ（ＳＤＬ）１の概略図が示されている。分かり易くするために、図中に軸が記載されている。以下に参照されるキャビティの平面は、ｘ及びｚ軸によって定義される平面である。
【００５５】
この自動モード・ロックレーザ１は、第１反射鏡３と第２反射鏡４間に形成されたレーザ・共振器２を具え、多層光励起半導体ディスクレーザ（ＳＤＬ）５を含むことがわかる。これらの更なる詳細は図２及び３を参照して以下に提供されている。図に見られるように、ＳＤＬ５は、共振器２の第１折返し反射鏡として機能するように配置されている。３つの更なる折返し反射鏡６、７、及び８が共振器２内に配置されており、共振器２は４回折返し共振器と考えられる。
【００５６】
３つの折返し反射鏡６、７、及び８は、ＳＤＬ５の中心波長λ０（ここではわかり易くするため９８０ｎｍとしている）で反射率が高くなるように配置され、一方、第１反射鏡３は、この中心波長で部分的に光を反射すると共に部分的に光を透過して共振器２の出力カプラとして作用する。
【００５７】
反射鏡４、６、７、及び８を圧電制御された反射鏡架台に取り付けて、これらの部品のアライメントを微調整する手段を提供してもよい。更に、各反射鏡３、６、及び８は、曲率半径２００ｍｍの凹面反射鏡であり、反射鏡４と７及びＳＤＬ５は、実質的に平面反射素子であり、共振器２は光学的に安定である。第２反射鏡４のプロファイルと、共振器２の安定性に対する実装について、以下に更に説明する。図１の実施例において、共振器２の隣接する反射鏡３、５、６、７、８、及び４の各々の間には、１５０ｍｍの間隔が設けられている。
【００５８】
ファイバカップリングレーザダイオードシステム１０を用いることによって、ＳＤＬ５の励起に適した連続波（ｃｗ）光励起フィールド９が提供される。前述した実施例において、ファイバカップリングレーザダイオードシステム１０は、８０８ｎｍでｃｗ光励起フィールド９を生成するように構成されている。ＤＩＬＡＳ（登録商標）社製のＭ１Ｆ４Ｓ２２−８０８  ３０Ｃ−ＳＳ２．１は、適切なファイバカップリングレーザダイオードシステム１０の１例である。
【００５９】
図１から分かるように、ファイバカップリングレーザダイオードシステム１０は、利得媒体１６の表面に楕円形の励起スポットを提供するのに適した角度で、利得媒体１６を励起するように配設されている。本発明は限定するものではなく、利得媒体１６の表面に、ファイバカップリングレーザダイオードシステム１０が、ＳＤＬ５に垂直な励起フィールド９を提供して、円形の励起スポットを提供可能であることは当業者には自明である。
【００６０】
図１において、キャビティ内共振フィールドは、符号１１で示されており、レーザ共振器２からの超短パルス出力フィールドは、符号１２で示されている。
【００６１】
図２は、ＳＤＬ５の概略図である。ＳＤＬ５は、ＧａＡｓ基体１４上に有機金属気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｕｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）技術によって成長させたウェハ構造１３を具えることがわかる。ウェハ構造の蒸着は、例えば分子線エピタキシー（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｅａｍ  ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）蒸着技術といった、この分野において既知の代替技術によって行うことができる。ウェハ構造１３は、第１分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）領域１５、利得媒体１６、キャリア閉じ込め電位バリア１７、及び酸化防止層１８を具える。
【００６２】
当業者には自明なように、ＳＤＬ内に組込まれるウェハ構造１３には多くの変形例があり、本発明は特定のＤＢＲ１５又は利得媒体１６構造の使用に限定されない。通常、利得媒体１６は、半波構造間が一定の間隔である多重量子井戸を具えることによって、適当な励起波長でＳＤＬ５が光励起され、一方、ＤＢＲ１５は、通常、出力フィールド１２の所望の波長で高反射率を示す多重１／４波層対を具える。
【００６３】
例示のみとして、前述した実施例は、半波ＧａＡｓ構造間に等間隔で置かれたＩｎＧａＡｓ量子井戸を有する利得媒体１６を具えることによって、ＳＤＬ５は、９８０ｎｍで出力する間に８０８ｎｍで光励起される。この配置によれば、利得媒体１６は、３０ｎｍのオーダーのフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）を示す共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性３４を形成する。この特性の意義の更なる詳細を、図７を参照して以下に述べる。
【００６４】
第１ＤＢＲ領域１５は、波長９８０ｎｍを中心に９９．９％よりも大きい反射率を作り出す３０対のＡｌＡｓ−ＧａＡｓ  １／４波層を具える。キャリア閉じ込め電位バリア１７は、単波長厚のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層を具える。酸化防止層１８は、薄いＧａＡｓキャップを具えていてもよい。
【００６５】
代替的に使用できる当業者に周知の代替利得媒体は、６７０ｎｍ乃至１３００ｎｍの出力波長を生成可能なガリウムヒ素（ＧａＡｓ）構造；１３５０ｎｍ乃至１６００ｎｍの出力波長を生成可能なインジウムリン（ＩｎＰ）構造；及び、１８００ｎｍ乃至２７００ｎｍの出力波長を生成可能なガリウムアンチモン（ＧａＳｂ）構造である。これらの利得媒体は、当業者に周知の、量子井戸又は量子ドットに基づく場合がある。
【００６６】
図３は、ＳＤＬ５の動作特性を改善するために使用されている冷却装置１９の更なる詳細を示す図である。特に、冷却装置１９は、熱拡散器２０や、標準的な熱電式又は水冷式の冷却機２１を具える。熱拡散器２０は、外側にくさび型面２２を持つダイヤモンド単結晶を具える。くさび型面２２の表面上に、高性能の反射防止膜を蒸着させてもよい。
【００６７】
ダイヤモンド単結晶熱拡散器２０は、ウェハ構造１３と光接触で結合されており、利得媒体１６が、熱拡散器２０と第１ＤＢＲ１５の間に配設される。次いで、ウェハ構造１３と熱拡散器２０をインジウムホイル２３の最上層で熱電式又は水冷式の冷却機２１上に固定される。
【００６８】
反射鏡４は、強度可飽和反射鏡であり、米国特許第５６２７８５４号内に詳述されており、図４に概略的に示されている型の可飽和ブラッグリフレクタ（ＳＢＲ）を具えていてもよい。前述の実施例において、この部品は、第２分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）２５内に成長させた単一量子井戸２４を具える。第２ＤＢＲ２５は、ＧａＡｓ基体２８上に設けた８対のＡｌＡｓ２６  ＡｌＧａＡｓ２７  １／４波層を具えており、波長９５０ｎｍを中心とする約１００ｎｍの反射率バンド幅ΔＲに亘って、９９．９％よりも大きい反射率を作り出すことができる。上述の配置によって、第２分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）２５のフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）は、３００ｎｍのオーダーになる。
【００６９】
当業者には自明なように、強度可飽和反射鏡４の温度制御も必要である。これは、ＳＤＬ５に関して上述した方法と同様に、標準的な熱電式又は水冷式の冷却機を用いて行うことができる。
【００７０】
レーザ１の自動モード・ロックは、以下の２つのメカニズムを、独立で又は組み合わせて用いて達成できる。
【００７１】
第１のメカニズムは、ダイヤモンド単結晶が固有の光カー効果を示す材料であるという事実によるものである。図５を参照して、以下に更に詳しく述べるように、この効果を利用して、ＳＤＬ５を自動モードロックシステムとして作動するように構成することができる。図５は、具体的には、図１のＳＤＬ５の表面における、キャビティモード２９、励起スポット３０、及びカーレンズモード３１を示す概略図である。共振器２は、ＳＤＬ５の表面における、キャビティモード２９、励起スポット３０、及びカーレンズモード３１の領域が重複するように構成されている。
【００７２】
ＳＤＬ５においてカーレンズモード３１の領域は、ダイヤモンド単結晶熱拡散器２０によって画定され、前述の実施例中では、ｘ軸に沿って方向づけられた主軸を持つ楕円形状をしている。同様に、ＳＤＬ５における励起スポット３０は、ｘ軸に沿って方向づけられた主軸を持つ楕円形状を有するように設計される。前述の実施例において、カーレンズモード３１の主軸は、励起スポット３０の主軸よりも小さい。
【００７３】
凹面折返し反射鏡６は、キャビティモード２９に非点収差を導入するように配置する。これは、凹面折返し反射鏡６をｙ軸の周りで回転させることによって達成され、この反射鏡６への共振フィールド１１の入射角を増加させることができる。図５から分かるように、ＳＤＬ５におけるキャビティモード２９は、この回転によって、ｙ軸に沿って方向づけられた主軸を持つ楕円形状を有することができる。
【００７４】
この構成で、半導体レーザ１は、利得媒体１６が励起フィールド９によって励起された時にレーザ光を当て始め、従って出力フィールド１２が生じる。ＳＤＬ５の表面でキャビティモードに非点収差を導入することは、熱拡散器２０のカーレンズ効果が始まると、キャビティモード２９の主軸が効率良く減少し、これによってキャビティモード２９の面積と励起スポット３０の間により大きな重複が生じる。従って、熱拡散器２０のカーレンズ効果を用いて、誘導された非点収差を克服することができ、出力フィールド１２を自動モードロックする第１のメカニズムを提供する。
【００７５】
第２のメカニズムは、本質的に共振器２の長さに関連する。キャビティモードのラウンドトリップ時間が利得媒体１６内に配置された半導体キャリアの上位状態（ｕｐｐｅｒ−ｓｔａｔｅ）寿命に一致するように共振器２の長さを設定することで、ダイヤモンド単結晶熱拡散器２０の固有の光カー効果が出力フィールド１２にモードロックを誘導するのに十分な、小さな摂動が出力フィールド１２の強度に導入される。前述の実施例では、半導体キャリアの寿命は約５ナノ秒であり、共振器は約７５０ｍｍの長さと約２００ＭＨｚの繰り返し率となる。
【００７６】
一般的な平らな反射鏡の代わりに強度可飽和反射鏡４を採用することで、レーザ１の動作改良が得られる。第１に、この反射鏡４は強度飽和可能であるため、共振フィールド１１を形成するキャビティ内パルス又はキャビティモードのリーディングエッジをクリップするように作用する。利得媒体１６内における飽和利得の効果は、同様にキャビティ内パルス又はキャビティモードのトレイリングエッジをクリップするように作用する。この分野で周知のシステムと比べると、強度可飽和反射鏡４が存在することで、レーザ１によって発生するパルス幅を短縮する手段がある。１００ピコ秒乃至１００フェムト秒の範囲のパルス幅を有する自動モード・ロック出力ＳＤＬ１が、本発明者らによって提供された。
【００７７】
強度可飽和反射鏡４を用いることで、この分野で周知のシステムよりノイズが少なく、より安定な出力１２が得られる。このことを以下に詳細に説明する。
【００７８】
図６の安定性ダイアグラムを参照すると、“ｘ”は、図１に示す共振器２用の計算した安定位置を印しており、ここでは第２反射鏡４は真に平面である。しかしながら、驚くべきことに、本発明者らは、レーザ１の安定位置（図６中に“＊”で印している）は、理論計算値よりも原点に近く、すなわち、共振器２は、元理論的な予測よりも安定であることを見出した。この共振器２の安定性が驚くほど増加する理由は、第２ＤＢＲ２５によって、真に平面の表面形状ではなく、むしろわずかに凸状の外表面形状が強度可飽和反射鏡４に提供されるといった事実があるためである。
【００７９】
図７に概略的に示されているように、レーザ１のノイズ不安定性を更に減らすことは、強度可飽和反射鏡４内に含まれる第２分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）２５の反射率プロファイル３２と、ＳＤＬ５の第１ＤＢＲ１５の反射率プロファイル３３との間に、波長ミスマッチが存在するという事実の結果として達成される。図７には、参照番号３４で示す共振周期利得エタロン特性（ＲＰＧ特性）も概略的に示されている。
【００８０】
この分野における慣行は、例えばλ０＝９８０ｎｍといった好ましい波長を中心とした様々な反射鏡の反射率プロファイルを有する共振器を設計することである。しかしながら、本発明者らは、このような共振器にノイズ不安定性があることを見出した。このノイズ不安定性は、例えば１０１０ｎｍといったより長波長において、中心波長λ０に対応するＲＰＧ特性の利得とＲＰＧ特性の利得との間で利得が競合する結果として生じるものであることが、調査により示唆されている。実際、幾分驚くべきことに、本発明者らは、波長ミスマッチがない場合、次なるより長波長かつより低エネルギーのＲＰＧ特性に対応するモード・ロック出力を、１０１０ｎｍで観測している。モード・ロックＳＤＬの動作波長内における不安定性や不確定性は、市販のどのレーザシステムの開発と生産においても明らかに大きな問題がある。
【００８１】
当業者には明らかなように、前述の実施例において、第２分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）２５の反射率プロファイル３２は、より短波長に３０ｎｍ、共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性３４の１フリースペクトルレンジに対応するする量だけシフトしている。このミスマッチ効果によって、共振器２内に制御されたロスが導入される。この制御されたロスは、より低エネルギーのＲＰＧ特性（すなわち１０１０ｎｍのＲＰＧ特性）に対応する長波長において、利得を抑制するのに十分であるが、９８０ｎｍで中心波長λ０に合致するＲＰＧ特性の範囲内で自動開始するモードロックを防ぐようなレベルではないことが、判明している。
【００８２】
更に、第２分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）２５の反射率が９５０ｎｍを中心とする場合でさえ、９８０ｎｍの出力フィールド１２のモードロックを妨げる、より低波長かつより高エネルギーのＲＰＧ特性（すなわち９５０ｎｍのＲＰＧ特性）の範囲内において、不十分な利得が残る。この理由は、ＳＤＬ内にキャリアがより低エネルギーで集まる傾向にあるという事実にあり、従って、対応する長波長で発光する。
【００８３】
第２ＤＢＲ領域２５の反射率プロファイルと第１ＤＢＲ領域１５の反射率プロファイル間にミスマッチを導入して中心波長λ０の共振器の反射率を減らした結果、ノイズ特性が著しく改良されると共に、レーザ１の出力フィールド１２が所望の９８０ｎｍの中心波長λ０で確実にモードロックされる。
【００８４】
第２ＤＢＲ領域２５の反射率プロファイル３２が１５ｎｍだけ、共振周期利得エタロン（ＲＰＧ）特性の１／２フリースペクトルレンジに対応するする量で短波長側にシフトする場合、より低いエネルギーに対応する長波長のＲＰＧ特性（すなわち１０１０ｎｍのＲＰＧ特性）で、利得に十分なロスが、依然と存在することがわかった。
【００８５】
上述の特性を組み合わせた結果として、低ノイズであり、かつ、波長９８０ｎｍにおける超短出力フィールド、すなわち１００ピコ秒乃至１００フェムト秒の範囲のパルス幅、を発生可能な自動モードロックレーザが得られる。この結果は再現性が高く、レーザ１の操作者から更なる入力を必要とすることなくモードロックを行うことができる。更に、レーザ１は、ＴＥＭ００モードについて長時間に亘って安定的に動作する。この結果、本発明者らは、商業的に実現可能な強度可飽和反射鏡に基づく自動モードロックＳＤＬを作り出すことができた。
【００８６】
上述の実施例に多くの代替例が含まれることは明らかである。例えば、ＳＤＬ５の構造は、採用する半導体レーザ用の特定のアプリケーションに応じて代替的な出力波長を提供できるように変形できる。
【００８７】
更に、キャビティモード２９、励起スポット３０、及びカーレンズモード３１の配向性は、関連する主軸間の角度が特定の実施例と異なるように、変形できる。重要なのは、利得媒体１６を励起フィールド９で励起してキャビティモード２９と励起スポット３０の間の重複領域が増加する場合に、共振器２の構成によってキャビティモード２９に導入される非点収差が、熱拡散器２０により導入される光カー効果によって小さくなるように共振器を構成することである。
【００８８】
熱拡散器は、代替的に、ダイヤモンド単結晶以外の素材からできていてもよく、使用する素材が所望の熱拡散特性と光カーレンズ特性を示しさえすればよい。サファイア（Ａｌ２Ｏ２）と炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、熱拡散器の製造に使用できる代替素材の例である。
【００８９】
前述した半導体レーザシステムを用いることによって、６７０ｎｍと２７００ｎｍの間の波長において、１００ピコ秒乃至１００フェムト秒のパルス幅を有し、出力が１００ｍＷ乃至５Ｗの範囲の励起出力フィールドを生成することができる。
【００９０】
自動モードロックレーザ及びこれに対応する方法が記載されている。本レーザは、第１及び第２反射鏡によって終端して第３反射鏡によって折返される共振器を具える。第３反射鏡は、少なくとも１つの量子井戸層と光カーレンズ層を含む多層半導体利得媒体を持つリフレクタを具える。共振器の１又はそれ以上のキャビティモードの強度に摂動を誘導する手段を提供する摂動装置も具える。摂動装置は、共振器のキャビティモードの強度に小さな摂動を誘導するために用いられ、この摂動は、出力フィールドに光カーレンズ層がモードロックを誘導するのに十分である。第２反射鏡は、発生した出力フィールドのパルス幅を例えば約１００フェムト秒にまで縮める手段を提供する強度可飽和反射鏡を具える。
【００９１】
本明細書に使用される用語“具える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）”又は“含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）”、又は  “具える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）”又は“具えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”および“含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）”又は“含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）”などのこれらの用語の変形は、他に指示されない限り、定められた整数又は整数の集合を含み、その他の整数又は整数の集合を除外しないものとして解釈される。
【００９２】
更に、本明細書中に引用されているいかなる先行技術も、その先行技術が共通の一般的知識の一部を成すことを示唆するものと解釈されるべきではない。
【００９３】
本発明の前述の説明は、図解及び説明の目的で示しているものであり、本発明を、開示された詳細型に網羅させる又は限定することを意図するものではない。説明した実施例は、本発明の原理及びその実用的応用を最も良く説明することによって、当業者が本発明を熟考された特定の使用に合わせるものとしての多様な実施例及び多様な変形例で最も良く使用できるように選んで説明したものである。従って、更なる変形例又は改良例は、別添の請求項によって定義された本発明の範囲から逸脱することなく含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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