(57)【要約】  １つ以上の入れ子にされた光遅延経路を有するレーザパルスストレッチユニットが明細書に説明される。さらに、レーザパルスストレッチユニットを用いるための方法も明細書に説明される。
2015500574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光パルスストレッチユニット（１００，２００）において、
共通焦点（１１８，２２６）を共有する第１の反射面（１１６ａ，２２４ａ）及び第２の反射面（１１６ｂ、２２４ｂ）を含む第１の光学反射面対（１０４，２０４）、
前記共通焦点を共有する第３の反射面（１２０ａ，２２８ａ）及び第４の反射面（１２０ｂ、２２８ｂ）を含む第２の光学反射面対（１０６，２０６）、
前記第１の反射面と前記第２の反射面の間及び前記第３の反射面と前記第４の反射面の間に配された第１のビームスプリッタ（１０８，２１０）、及び
前記第１の反射面と前記第２の反射面の間及び前記第３の反射面と前記第４の反射面の間に配された第２のビームスプリッタ（１１２，２１４）、
を備え、
前記第１の光学反射面対は前記第２の光学反射面対内で入れ子にされ、よって前記第１の反射面及び前記第２の反射面は前記第３の反射面と前記第４の反射面の間に配され、
前記第１の光学反射面対は第１の遅延経路（１２４，２３４）を形成し、
前記第２の光学反射面対は第２の遅延経路（１２６，２３６）を形成し、前記第１の光学反射面対は前記第２の遅延経路に前記第１の光学反射面対を透過させるように構成される、ことを特徴とするレーザ光パルスストレッチユニット。
【請求項２】
前記第１のビームスプリッタが、入射光ビーム（１２２，２３２）を受け取り、前記入射光ビームの一部（１２２ａ，２３２ａ）を透過させて出力経路（１３０ａ，２４４ａ）上に載せるように、また前記入射光ビームの残部（１２２ｂ，２３２ｂ）を方向転換させて前記第１の光学反射面対によって形成された前記第１の遅延経路上に載せ、次いで、前記第１の遅延経路を辿ってきた前記入射光ビームの前記残部を受け取り、前記第１の遅延経路を辿ってきた前記入射光ビームの一部（１２２ｃ、２３２ｃ）を方向転換させて前記出力経路（１３０ａ，２４４ａ）に載せ、前記第１の遅延経路を辿ってきた前記入射光ビームの残部（１２２d，２３２ｄ）を透過させて前記第１の遅延経路上に戻すように、構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光パルスストレッチユニット。
【請求項３】
前記第２のビームスプリッタが、前記出力経路を辿ってきたが前記第１の遅延経路は経ていない前記入射光ビームの前記部分（１２２ａ，２３２ａ）を受け取り、前記出力経路を辿ってきたが前記第１の遅延経路は経ていない前記入射光ビームの一部（１２２ｅ，２３２ｅ）を透過させて前記出力経路（１３０b，２４４b）上に載せるように、また前記出力経路を辿ってきたが前記第１の遅延経路は経ていない前記入射光ビームの残部（１２２ｆ，２３２ｆ）を方向転換させて前記第２の遅延経路上に載せ、次いで、前記第２の遅延経路を辿ってきた前記入射光ビームの前記残部を受け取り、前記第２の遅延経路を辿ってきた前記入射光ビームの一部（１２２ｇ，２３２ｇ）を方向転換させて前記出力経路（１３０ｂ，２４４ｂ）上に載せ、前記第２の遅延経路を辿ってきた前記入射光ビームの残部（１２２ｈ，２３２ｈ）を透過させて前記第２の遅延経路上に戻すように、構成される、及び
前記第２のビームスプリッタが、前記出力経路及び前記第１の遅延経路を辿ってきた前記入射光ビームの前記部分（１２２ｃ，２３２ｃ）を受け取り、前記出力経路及び前記第１の遅延経路を辿ってきた前記入射光ビームの一部（１２２ｉ，２３２ｉ）を透過させて前記出力経路（１３０ｂ，２４４ｂ）上に載せるように、また前記出力経路及び前記第１の遅延経路を辿ってきた前記入射光ビームの残部（１２２ｊ，２３２ｊ）を方向転換させて前記第２の遅延経路上に載せ、次いで、前記第２の遅延経路を辿ってきた前記入射光ビームの前記残部を受け取り、前記第２の遅延経路を辿ってきた前記入射光ビームの一部（１２２ｋ，２３２ｋ）を方向転換させて前記出力経路（１３０ｂ，２４４ｂ）上に載せ、前記第２の遅延経路を辿ってきた前記入射光ビームの残部（１２２ｌ，２３２１）を透過させて前記第２の遅延経路上に戻すように、構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ光パルスストレッチユニット。
【請求項４】
前記共通焦点を共有する第５の反射面（２３０ａ）及び第６の反射面(２３０ｂ)を含む第３の光学反射面対（２０８）、
及び
前記第１の反射面と前記第２の反射面の間、前記第３の反射面と前記第４の反射面の間及び前記第５の反射面と前記第６の反射面の間に配された第３のビームスプリッタ（２１８）、
をさらに備え、
前記第１の光学反射面対は前記第２の光学反射面対内に入れ子にされ、前記第２の光学反射面対は前記第３の上顎反射面対内に入れ子にされ、よって前記第１の反射面及び前記第２の反射面は前記第３の反射面と前記第４の反射面の間に配され、前記第３の反射面及び前記第４の反射面は前記第５の反射面と前記第６の反射面の間に配され、
前記第３の光学反射面対は第３の遅延経路（２３８）を形成し、前記第１の光学反射面対及び前記第２の光学反射面対は前記第３の遅延経路に前記第１の光学反射面対及び前記第２の光学反射面対を透過させるように構成される、及び
前記第１の光学反射面対は前記第２の遅延経路に前記第１の光学反射面対を透過させるようにも構成される、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ光パルスストレッチユニット。
【請求項５】
前記第１のビームスプリッタ、前記第２のビームスプリッタ及び前記第３のビームスプリッタのいずれか１つまたはいずれかの組合せを相互に切り換えるように構成されたビームスプリッタセレクタをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のレーザ光パルスストレッチユニット。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は２０１１年１２月１２日に出願された米国特許出願第１３/３１６９７１号の米国特許法第１２０条の下の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記特許出願の明細書の内容に依存し、上記特許出願の明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含められる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は１つ以上の入れ子にされた光遅延経路を有するレーザパルスストレッチユニットに関する。本発明はレーザパルスストレッチユニットを用いるための方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
多くのレーザは主にパルス源として、またはパルス源としてのみ、動作し、パルス幅は、有効ポンピング持続時間、共振器内エネルギー抽出率、等によって決定される。しかし、パルスレーザが利用されるいくつかの用途においては、パルスレーザビームのパルス幅を、パルスエネルギーを減じずに、広げることが必要である。パルスレーザビームのパルス幅はレーザパルスを一時的に引き伸ばすレーザパルスストレッチャによって大きくすることができる。レーザビームのパルス時間幅の引伸ばしまたは伸長にはレーザエネルギー管理の分野において多くの用途がある。例えば、パルス長を大きくすることの一利点は、光学コンポーネントへのレーザ誘起損傷を有効に減じることができる、パルスレーザビームのピークパワーの低減である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
レーザパルスストレッチユニット及びレーザパルスストレッチを用いるための方法が本出願の独立請求項に述べられる。レーザパルスストレッチユニット及びレーザパルスストレッチを用いるための方法の有用な実施形態は従属特許請求項に述べられる。
【０００５】
一態様において、本発明は、
（ａ）共通焦点を共有する第１の反射面及び第２の反射面を含む第１の光学反射面対、
（ｂ）前記共通焦点を共有する第３の反射面及び第４の反射面を含む第２の光学反射面対、
（ｃ）第１の光学反射面対は第２の光学反射面対内で入れ子にされ、よって第１の反射面及び第２の反射面は第３の反射面と第４の反射面の間に配される、
（ｄ）第１の光学反射面対は第１の遅延経路を形成する、及び
（ｅ）第２の光学反射面対は第２の遅延経路を形成し、第１の光学反射面対は第２の遅延経路に第１の光学反射面対を透過させるように構成される、
（ｆ）第１の反射面と第２の反射面の間及び第３の反射面と第４の反射面の間に配された第１のビームスプリッタ、及び
（ｇ）第１の反射面と第２の反射面の間及び第３の反射面と第４の反射面の間に配された第２のビームスプリッタ、
を備えるレーザ光パルスストレッチユニットを提供する。
【０００６】
別の態様において、本発明は光パルスストレッチユニットを使用するための、
（ａ）入射光ビームを、
（ｉ）共通焦点を共有する第１の反射面及び第２の反射面を含む第１の光学反射面対、
（ii）前記共通焦点を共有する第３の反射面及び第３の反射面を含む第２の光学反射面対、
（iii）第１の光学反射面対は第２の光学反射面対内で入れ子にされ、よって第１の反射面及び第２の反射面は第３の反射面と第４の反射面の間に配される、
（iv）第１の反射面と第２の反射面の間及び第３の反射面と第４の反射面の間に配された第１のビームスプリッタ、
（ｖ）第１のビームスプリッタは、入射光ビームを受け取り、入射光ビームの一部を出力経路に沿って透過させるように、また入射光ビームの残部を方向転換させて第１の光学反射面対で形成された第１の遅延経路上に載せ、次いで、第１の遅延経路を辿ってきた入射光ビームの残部を受け取り、第１の遅延経路を辿ってきた入射光ビームの一部を方向転換させて出力経路上に載せ、第１の遅延経路を辿ってきた入射光ビームの残部を透過させて第１の遅延経路上に戻すように、構成される、
及び
（vi）第１の反射面と第２の反射面の間及び第３の反射面と第４の反射面の間に配された第２のビームスプリッタ、
（vii）第２のビームスプリッタは、出力経路を辿ってきたが第１の遅延経路は経ていない入射光ビームの一部を受け取り、出力経路を辿ってきたが第１の遅延経路は経ていない入射光ビームの一部を透過させて出力経路上に載せるように、また出力経路を辿ってきたが第１の遅延経路は経ていない入射光ビームの残部を方向転換させて第２の光学反射面対で形背された第２の遅延経路上に載せ、次いで、第２の遅延経路を辿ってきた入射光ビームの一部を方向転換させて出力経路上に載せ、第２の遅延経路を辿ってきた入射光ビームの残部を透過させて第２の遅延経路上に戻すように構成され、第１の反射面及び第２の反射面は第２の遅延経路を遮断しないように構成される、及び
（viii）第２のビームスプリッタは、出力経路及び第１の遅延経路を辿ってきた入射光ビームの一部を受け取り、出力経路及び第１の遅延経路は辿ってきた入射光ビームの一部を透過させて出力経路上に載せるように、また出力経路及び第１の遅延経路を辿ってきた入射光ビームの残部を方向転換させて第２の遅延経路上に載せ、次いで、第２の遅延経路を辿ってきた入射光ビームの一部を方向転換させて出力経路上に載せ、第２の遅延経路を辿ってきた入射光ビームの残部を透過させて第２の遅延経路上に戻すように、構成される、
を備えるレーザ光パルスストレッチユニットにおいて受け取る工程、
を含む方法を提供する。
【０００７】
本発明のさらなる態様は、ある程度は、以下の詳細な説明、図面及びいずれかの特許請求項に述べられ、ある程度はその詳細な説明から得られるであろうし、本発明の実施によって習得され得る。上述の全般的説明及び以下の詳細の説明のいずれもが例示及び説明に過ぎず、開示されるような本発明の限定でないことは当然である。
【０００８】
本発明のより完全な理解は、添付図面とともになされた場合に、以下の詳細な説明を参照することによって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一実施形態にしたがって構成された、一例のレーザパルスストレッチユニットを示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって構成された、一例のレーザパルスストレッチユニットを示す別の図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは本発明の、一実施形態にしたがって構成された、一例のレーザパルスストレッチユニットを示す別の図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明の一実施形態にしたがって構成された一例のレーザパルスストレッチユニットを示す別の図である。
【図２Ａ】図２Ａは本発明の別の実施形態にしたがって構成された。一例のレーザパルスストレッチユニットを示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の別の実施形態にしたがって構成された、一例のレーザパルスストレッチユニットを示す別の図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の別の実施形態にしたがって構成された、一例のレーザパルスストレッチユニットを示す別の図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の別の実施形態にしたがって構成された、一例のレーザパルスストレッチユニットを示す別の図である。
【図３Ａ】図３Ａは、自由選択レーザパルスストレッチユニットが本発明の別の実施形態にしたがう図２Ａ〜２Ｄに示されるレーザパルスストレッチユニットとともに用いられる、一例の応用を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、自由選択レーザパルスストレッチユニットが本発明の別の実施形態にしたがう図２Ａ〜２Ｄに示されるレーザパルスストレッチユニットとともに用いられる、一例の応用を示す別の図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、自由選択レーザパルスストレッチユニットが本発明の別の実施形態にしたがう図２Ａ〜２Ｄに示されるレーザパルスストレッチユニットとともに用いられる、一例の応用を示す別の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１Ａ〜１Ｄを参照すれば、本発明の一実施形態にしたがって構成された、一例のレーザパルスストレッチユニット１００をいくつかの図が示している。図１Ａ及び１Ｂに示されるように、この例のレーザパルスストレッチユニット１００は、機工パッケージ１０２、第１の光学反射面対１０４，第２の光学反射面対１０６，第１のビームスプリッタ１０８，第１の補償板１１０，第２のビームスプリッタ１１２，第２の補償板１１４及びビームスプリッタセレクタユニット１１５を備える。機工パッケージ１０２は、少なくとも、第１の光学反射面対１０４，第２の光学反射面対１０６，第１のビームスプリッタ１０８，第１の補償板１１０，第２のビームスプリッタ１１２及び第２の補償板１１４を収める。機工パッケージ１０２は、様々なコンポーネント１０４，１０６，１０８，１１０，１１２及び１１４を支持するために用いられる機工コンポーネントも備えるが、明解さのため、それらの機工コンポーネントは図示されておらず、また本明細書に説明されていない。
【００１１】
第１の光学反射面対１０４は第１の反射面１１６ａ及び第２の反射面１１６ｂを含む。第１の反射面１１６ａと第２の反射面１１６ｂは相互に対向するかまたは相互に概ね対面し、それぞれが共通焦点１１８を共有するように互いに対して共焦点配置を有する。第２の光学反射面対１０６は第３の反射面１２０ａ及び第４の反射面１２０ｂを含む。第３の反射面１２０ａと第４の反射面１２０ｂ相互に対向するかまたは相互に概ね対面し、それぞれが共通焦点１１８を共有するように互いに対して共焦点配置を有する。第１，第２，第３及び第４の反射面１１６ａ，１１６ｂ，１２０ａ及び１２０ｂは、以下で、パルスレーザビーム１２２（入射光ビーム１２２）の幅をレーザビーム１２２のパルスエネルギーを減じさせずに広くするためにコンポーネント１０４，１０６，１０８，１１０，１１２，１１４，１１６ａ，１１６ｂ、１２０a及び１２０ｂをどのように配置することができるかについての議論の後に詳細に説明される、様々なタイプの表面及び特徴を有することができる。
【００１２】
第１の光学反射面対１０４は、第１の反射面１１６ａ及び第２の反射面１１６ｂが第３の反射面１２０ａと第４の反射面１２０ｂの間に配されるように、第２の光学反射面対１０６内に入れ子にされる。第１の光学反射面対１０４は（以下で論じられる）第１の遅延経路１２４を形成する。第２の光学反射面対１０６は、（以下で論じられる）第６の遅延経路１２６を形成する。ここで、第１の遅延経路１２４は第２の遅延経路１２６より短い。さらに、第１の光学反射面対１０４は第２の遅延経路１２６に第１の光学反射面対１０４を通過させるように構成される。詳しくは、第１の反射面１１６ａは、第２の遅延経路１２６に第１の反射面１１６ａを通過させる、１つ以上の開口１２８（または穴１２８）を有する。さらに、第２の反射面１１６ｂは、第２の遅延経路１２６に第２の反射面１１６ｂを通過させる、１つ以上の開口１３０（または穴１３０）を有する。本例において、第１の反射面１１６ａは、第２の遅延経路１２６に第１の反射面１１６ａを通過させる、第１の反射面１１６ａに形成された３つの穴１２８ａ，１２８ｂ及び１２８ｃを有する。第２の反射面１１６ｂは、第２の遅延経路１２６に第２の反射面１１６ｂを通過させる、第２の反射面１１６ｂに形成された３つの穴１３０ａ，１３０ｂ及び１３０ｃを有する。
【００１３】
第１のビームスプリッタ１０８は第１の反射面１１６ａと第２の反射面１１６ｂの間及び第３の反射面１２０ａと第４の反射面１２０ｂの間に配される。第１の補償板１１０（例えば、第１のオフセットプレート１１０）は第１のビームスプリッタ１０８と第１の反射面１１６ａの間に配される。第２のビームスプリッタ１１２は第１の反射面１１６ａと第２の反射面１１６ｂの間及び第３の反射面１２０ａと第４の反射面１２０ｂの間に配される。第２の補償板１１４（例えば、第２のオフセットプレート１１４）は第２のビームスプリッタ１１２と第３の反射面１２０ａの間に配される。第１のビームスプリッタ１０８及び第２のビームスプリッタ１１２は、光ビームの何％かの部分を反射し、光ビームの残りの％の部分を透過させるように構成される。第１のビームスプリッタ１０８及び第２のビームスプリッタ１１２は、１に等しい［反射率］＋［透過率］を有することが好ましい。望ましければ、第１のビームスプリッタ１０８及び／または第２のビームスプリッタ１１２は、可変ビームスプリッタコーティングまたは個別ビームスプリッタコーティングを有することができる。この場合、第１のビームスプリッタ１０８及び／または第２のビームスプリッタ１１２の反射率は入射ビームの経路にどの特定のコーティングがあるかを制御することによって変えることができる。これは最終パルスの時間プロファイルを調節するために用いることができる一方法である。そのようなタイプのビームスプリッタに関するより詳細な議論は、一緒に出願された、名称を「可変ビームスプリッタ反射率による可変パルスストレッチ長(Variable Pulse Stretching Length by Variable Beamsplitter Reflectivity)」とする米国特許出願第１３/３１６８８４号（代理人案件番号：ＳＰ１１−３１４）の明細書に説明されている。この明細書の内容は本明細書に参照として含められる。
【００１４】
図１Ａ〜１Ｄに示されるように、第１のビームスプリッタ１０８は、入射光ビーム１２２を受取り、入射光ビームの一部１２２ａを透過させて出力経路１３０ａ上に載せるように、また入射光ビームの残部１２２ｂを反射し、第１の補償板１１０を通して、第１の光学反射面対１０４によって形成された第１の遅延経路１２４上に載せるように、構成される。第１のビームスプリッタ１０８は、第１の遅延経路１２４を辿ってきた入射光ビームの残部１２２ｂを受け取り、第１の遅延経路１２４を辿ってきた入射光ビームの一部１２２ｃを方向転換させて出力経路１３０ａ上に載せ、第１の遅延経路１２４を辿ってきた入射光ビームの残部１２２ｄを透過させて第１の遅延経路１２４上に戻すようにも構成される。基本的に、入射光ビーム１２２の残部は第１の遅延経路１２４を何度も辿り、辿る毎に入射光ビーム１２２からの僅かなエネルギーが出力経路１３０ａに方向転換され、また透過されて第１の遅延経路１２４上に戻されるであろう。
【００１５】
第１の遅延経路１２４は第１のビームスプリッタ１０８から始まり、入射光ビームの残部１２２ｂが第１の補償板１１０を通って第１の反射面１１６ａに進む（標識「１」を見よ）。第１の反射面１１６ａは入射光ビームの残部１２２ｂを反射し、共通焦点１１８を通して、第２の反射面１１６ｂに向ける（標識「２」を見よ）。第２の反射面１１６ｂは入射光ビームの残部１２２ｂを反射して第１の反射面１１６ａに向ける（標識「３」を見よ）。第１の反射面１１６ａは入射光ビームの残部１２２ｂを反射し、共通焦点１１８を通して、第２の反射面１１６ｂに向ける（標識「４」を見よ）。第２の反射面１１６ｂは入射光ビームの残部１２２ｂを反射して第１のビームスプリッタ１０８に戻す（標識「５」を見よ）。
【００１６】
第２のビームスプリッタ１１２は、出力経路１３０ａを辿ってきたが第１の遅延経路１２４は経ていない入射光ビーム部分１２２ａを受け取り、出力経路１３０ａを辿ってきたが第１の遅延経路１２４は経ていない入射光ビームの一部１２２ｅを透過させて出力経路１３０ｂ上に載せるように、また出力経路１３０ａを辿ってきたが第１の遅延経路１２４は経ていない入射光ビームの残部１１４を方向転換させ、第２の補償板１１４を通して、第２の遅延経路１２６上に載せるように、構成される。第２のビームスプリッタ１１２は、第２の遅延経路１２６を辿ってきた入射光ビームの残部１２２ｆを受け取り、第２の遅延経路１２６を辿ってきた入射光ビームの一部１２２ｇを方向転換させて出力経路１３０ｂ上に載せ、第２の遅延経路１２６を辿ってきた入射光ビームの残部１２２ｈを透過させて第２の遅延経路１２６上に戻すようにも構成される。
【００１７】
さらに、第２のビームスプリッタ１１２は、出力経路１３０ａ及び第１の遅延経路１２４を辿ってきた入射光ビーム部分１２２ｃを受け取るように構成される。第２のビームスプリッタ１１２は、出力経路１３０ａ及び第１の遅延経路１２４を辿ってきた入射光ビームの一部１２２ｉを透過させて出力経路１３０ｂ上に載せるように、また出力経路１３０ａ及び第１の遅延経路１２４を辿ってきた入射光ビームの残部１２２ｊを方向転換させて第２の遅延経路１２６上に載せるようにも構成される。さらに、第２の光ビームスプリッタ１１２は、第２の遅延経路１２６を辿ってきた入射光ビームの残部１２２ｊを受け取り、第２の遅延経路１２６を辿ってきた入射光ビームの一部１２２ｋの一部を方向転換させて出力経路１３０ｂ上に載せ、第２の遅延経路１２６を辿ってきた入射光ビームの残部１２２ｌを透過させて第２の遅延形と１２６上に載せるように構成される。基本的に、入射光ビーム１２２の残部は第２の遅延経路１２４を何度も辿り、辿る毎に入射光ビーム１２２からの僅かなエネルギーが出力経路１３０ｂに方向転換され、また透過されて第２の遅延経路１２６上に戻されるであろう。図１Ｃは穴１３０ａ，１３０ｂ及び１３０ｃを有する第２の反射面１１６ｂに重ねて配置された第１及び第２のビームスプリッタ１０８及び１１２を示す上面図である。
【００１８】
第２の遅延経路１２２は第２のビームスプリッタ１１２から始まり、第２のビームスプリッタ１１２上に導かれた（例えば）入射光ビームの残部１２２ｆは第２の補償板１１４及び第１の反射面１１６ａの穴１２８ａを通って第３の反射面１２０ａに進む（標識「ａ」を見よ）。第３の反射面１２０ａは入射光ビームの残部１２２ｆを反射し、第１の反射面１１６ａの別の穴１２８ｂ、共通焦点の１１８及び第２の反射面１１６ｂの穴１３０ｂを通して、第４の反射面１２０ｂに向ける（標識「ｂ」を見よ）。第４の反射面１２０ｂは入射光ビームの残部１２２ｆを反射し、第２の反射面１１６ｂの穴１３０ｃ及び第１の反射面１１６ａの穴１２８ｃを通して、第３の反射面１２０ａに向ける（標識「ｃ」を見よ）。第３の反射面１２０ａは入射光ビームの残部１２２ｆを反射し、第１の反射面１１６ａの穴１１２ｂ、共通焦点１１８及び第２の反射面１１６ｂの穴１３０ｂを通して、第４の反射面１２０ｂに向ける（標識「ｄ」を見よ）。第４の反射面１２０ｂは入射光ビームの残部１２２ｆを反射し、第２の反射面１１６ｂの穴１３０ａを通して、第２のビームスプリッタ１１２に戻す（標識「ｅ」を見よ）。見てわかるように、第２の遅延経路１２６は第１の遅延経路１２４より長い。
【００１９】
出力パルスの時間プロファイルを調整するために経路１２４及び／または１２６のどちらが辿られるかあるいは遅延経路１２４と１２６の組合せのどちらが辿られるかを選択するため、第１のビームスプリッタ１０８及び第２のビームスプリッタ１１２のいずれか１つまたはいずれかの組合せをユーザが作動させるかまたは不作動とすることができるように、ビームスプリッタセレクタユニット１１５を用いることができる。例えば、ビームスプリッタセレクタユニット１１５は、第１の遅延経路１２４だけが辿られるように、第１のビームスプリッタ１０８を作動させ、第２のビームスプリッタ１１２を不作動とするために用いることができる。または、ビームスプリッタセレクタユニット１１５は、第２の遅延経路１２６だけが辿られるように、第１のビームスプリット１０８を不作動とし、第２のビームスプリッタ１１２を作動させるために用いることができる。あるいは、ビームスプリッタセレクタユニット１１５は、第１の遅延経路１２４及び第２の遅延経路１２６のいずれもが辿られるように、第１のビームスプリッタ１０８を作動させ、第２のビームスプリッタ１１２を作動させるために用いることができる。
【００２０】
図２Ａ〜２Ｄを参照すれば、本発明の一実施形態にしたがって構成された一例のレーザパルスストレッチユニット２００をいくつかの図が示している。図２Ａ及び２Ｂに示されるように、この例のレーザパルスストレッチングユニット２００は、機工パッケージ２０２，第１の光学反射面対２０４，第２の光学反射面対２０６，第３の光学反射面対２０８，第１のビームスプリッタ２１０，第１の補償板２１２，第２のビームスプリッタ２１４，第２の補償板２１６，第３のビームスプリッタ２１８，第３の補償板２２０及びビームスプリッタセレクタユニット２２２を備える。機工パッケージ２０２は、少なくとも、第１の光学反射面対２０４，第２の光学反射面対２０６，第３の光学反射面対２０８，第１のビームスプリッタ２１０，第１の補償板２１２，第２のビームスプリッタ２１４，第２の補償板２１６，第３のビームスプリッタ２１８及び第３の補償板２２０を収める。機工パッケージ２０２は、様々なコンポーネント２０４，２０６，２０８，２１０，２１２，２１４，２１６，２１８および２２０を支持するために用いられる機工コンポーネントも備えるが、明解さのため、それらの機工コンポーネントは図示されておらず、また本明細書に説明されていない。
【００２１】
第１の光学反射面対２０４は第１の反射面２２４ａ及び第２の反射面２２４ｂを含む。第１の反射面２２４ａと第２の反射面２２４ｂは相互に対向するかまたは相互に概ね対面し、それぞれが共通焦点２２６を共有するように互いに対して共焦点配置を有する。第２の光学反射面対２０６は第３の反射面２２８ａ及び第４の反射面２２８ｂを含む。第３の反射面２２８ａと第４の反射面２２８ｂは相互に対向するかまたは相互に概ね対面し、それぞれが共通焦点２２６を共有するように互いに対して共焦点配置を有する。第３の光学反射面対２０８は第５の反射面２３０ａ及び第６の反射面２３０ｂを含む。第５の反射面２３０ａと第６の反射面２３０ｂは相互に対向するかまたは相互に概ね対面し、それぞれが共通焦点２２６を共有するように互いに対して共焦点配置を有する。第１，第２，第３，第４，第５及び第６の反射面２２４ａ，２２４ｂ，２２８ａ，２２８ｂ，２３０ａ及び２３０ｂは、以下で、パルスレーザビーム２３２（入射光ビーム２３２）の幅をレーザビーム２３２のパルスエネルギーを減じさせずに広くするためにコンポーネント２０４，２０６，２０８，２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０，２２４ａ，２２４ｂ、２２８a，２２８ｂ，２３０ａ及び２３０ｂをどのように配置するかについての議論の後に詳細に説明される、様々なタイプの表面及び特徴を有することができる。
【００２２】
第１の光学反射面対２０４は第２の光学反射面対２０６内に入れ子にされ、第２の光学反射面対２０６は第３の光学反射面対２０８内に入れ子にされる。詳しくは、第１の反射面２２４ａ及び第２の反射面２２４ｂは第３の反射面２２８ａと第４の反射面２２８ｂの間に配され、第３の反射面２２８ａ及び第４の反射面２２８ｂは第５の反射面２３０ａと第６の反射面２３０ｂの間に配される。第１の光学反射面対２０４は（以下で論じられる）第１の遅延経路２３４を形成する。第２の光学反射面対２０６は（以下で論じられる）第２の遅延経路２３６を形成し、第１の遅延経路２３４は第２の遅延経路２３６より短い。第３の光学反射面対２０８は（以下で論じられる）第３の遅延経路２３８を形成し、第２の遅延経路２３６は第３の遅延経路２３８より短い。
【００２３】
さらに、第１の光学反射面対２０４は、第２の遅延経路２３６及び第３の遅延経路２３８に第１の光学反射面対２０４を通過させるように構成される。詳しくは、第１の反射面２２４ａ及び第２の反射面２２４ｂはそれぞれ、第１の反射面２２４ａ及び第２の反射面２２４ｂのそれぞれに形成された、第２の遅延経路２３６及び第３の遅延経路２３８に第１の反射面２２４ａ及び第２の反射面２２４ｂのそれぞれを通過させる、１つ以上の開口２４０ａ及び２４０ｂ（または穴２４０ａ及び２４０ｂ）を有する。この例において、第１の反射面２２４ａ及び第２の反射面２２４ｂはそれぞれ、第１の反射面２２４ａ及び第２の反射面２２４ｂのそれぞれに形成された、第２の遅延経路２３６及び第３の遅延経路２３８に第１の反射面２２４ａ及び第２の反射面２２４ｂのそれぞれを通過させる、３つの穴２４０ａ及び１つの穴２４０ｂを有する。さらに、第３の反射面２２８ａ及び第４の反射面２２８ｂはそれぞれ、第３の反射面２２８ａ及び第４の反射面２２８ｂのそれぞれに形成された、第３の遅延経路２３８に第３の反射面２２８ａ及び第４の反射面２２８ｂのそれぞれを通過させる、１つ以上の開口２４２ａ及び２４２ｂ（または穴２４２ａ及び２４２ｂ）を有する。この例において、第３の反射面２２８ａ及び第４の反射面２２８ｂはそれぞれ、第１の反射面２２８ａ及び第２の反射面２２８ｂのそれぞれに形成された、第３の遅延経路２３８に第３の反射面２２８ａ及び第４の反射面２２８ｂのそれぞれを通過させる、１つの穴２４２ａ及び１つの穴２４２ｂを有する。
【００２４】
第１のビームスプリッタ２１０は、第１の反射面２２１ａと第２の反射面２２４ｂの間、第３の反射面２２８ａと第４の反射面２２８ｂの間及び第５の反射面２３０ａと第６の反射面２３０ｂの間に配される。第１の補償板２１２（例えば、第１のオフセットプレート２１２）は第１のビームスプリッタ２１０と第１の反射面２２４ａの間に配される。第２のビームスプリッタ２１４は、第１の反射面２２４ａと第２の反射面２２４ｂの間、第３の反射面２２８ａと第４の反射面２２８ｂの間及び第５の反射面２３０ａと第６の反射面２３０ｂの間に配される。第２の補償板２１６（例えば、第２のオフセットプレート２１６）は第２のビームスプリッタ２１４と第３の反射面２２８ａの間に配される。第３のビームスプリッタ２１８は、第１の反射面２２４ａと第２の反射面２２４ｂの間、第３の反射面２２８ａと第４の反射面２２８ｂの間及び第５の反射面２３０ａと第６の反射面２３０ｂの間に配される。第３の補償板２２０（例えば、第３のオフセットプレート２２０）は第３のビームスプリッタ２１８と第５の反射面２３０ａの間に配される。
【００２５】
第１のビームスプリッタ２１０，第２のビームスプリッタ２１４及び第３のビームスプリッタ２１８はそれぞれ、光ビームの何％かの部分を反射し、光ビームの残りの％の部分を透過させるように構成される。第１のビームスプリッタ２１０，第２のビームスプリッタ２１４及び第３のビームスプリッタ２１８は、１に等しい［反射率］＋［透過率］を有することが好ましい。望ましければ、第１のビームスプリッタ２１０，第２のビームスプリッタ２１４及び第３のビームスプリッタ２１８は、可変ビームスプリッタコーティングまたは個別ビームスプリッタコーティングを有することができる。この例の場合、第１のビームスプリッタ２１０，第２のビームスプリッタ２１４及び第３のビームスプリッタ２１８の反射率は、入射ビームの経路にどの特定のコーティングがあるかを制御することによって変更することができる。これは出力パルスの時間プロファイルを調節するために用いることができる一方法である。そのようなタイプのビームスプリッタに関するより詳細な議論は、一緒に出願された、名称を「可変ビームスプリッタ反射率による可変パルスストレッチ長(Variable Pulse Stretching Length by Variable Beamsplitter Reflectivity)」とする米国特許出願第１３/３１６８８４号（代理人案件番号：ＳＰ１１−３１４）の明細書に説明されている。この明細書の内容は本明細書に参照として含められる。
【００２６】
図２Ａ〜２Ｄに示されるように、第１のビームスプリッタ２１０は、入射光ビーム２３２を受け取り、入射光ビームの一部２３２ａを透過させて出力経路２４４ａ上に載せるように、また入射光ビームの残部２３２ｂを方向転換させ、第１の補償板２１２を通して、第１の光学反射面対２０４で形成された第１の遅延経路２３４上に載せるように、構成される。第１のビームスプリッタ２１０は、第１の遅延経路２３４を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｂを受け取り、第１の遅延経路２３４を辿ってきた入射光ビームの一部２３２ｃを方向転換させて出力経路２４４ａ上に載せ、第１の遅延経路２３４を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｄを透過させて、第１の遅延経路２３４上に戻すようにも構成される。基本的に、入射光ビーム２３２の残部は第１の遅延経路２３４を何度も辿り、辿る毎に入射光ビーム２３２からの僅かなエネルギーが出力経路２４４ａに方向転換され、また透過されて第１の遅延経路２３４上に戻されるであろう。
【００２７】
第１の遅延経路２３４は第１のビームスプリッタ２１０から始まり、入射光ビームの残部２３２ｂが第１の遅延経路２３４を辿り、第１の補償板２１２を通って第１の反射面２２４ａに進む（標識「１」を見よ）。第１の反射面２２４ａは入射光ビームの残部２３２ｂを反射し、共通焦点２２６を通して、第２の反射面２２４ｂに向ける（標識「２」を見よ）。第２の反射面２２４ｂは入射光ビームの残部２３２ｂを反射して第１の反射面２２４ａに向ける（標識「３」を見よ）。第１の反射面２２４ａは入射光ビームの残部２３２ｂを反射し、共通焦点２２６を通して、第２の反射面２２４ｂに向ける（標識「４」を見よ）。第２の反射面２２４ｂは入射光ビームの残部２３２ｂを反射して第１のビームスプリッタ２１０に戻す（標識「５」を見よ）。
【００２８】
第２のビームスプリッタ２１４は、出力経路２４４ａを辿ってきたが第１の遅延経路２３４は経ていない入射光ビームの一部２３２ａを受け取り、出力経路２４４ａを辿ってきたが第１の遅延経路２３４は経ていない入射光ビームの一部２３２ｅを透過させて出力経路２４４ｂ上に載せるように、また出力経路２４４ａを辿ってきたが第１の遅延経路２３４は経ていない入射光ビームの残部２３２ｆを方向転換させ、第２の補償板２１６を通して、第２の遅延経路２３６上に載せるように構成される。第２のビームスプリッタ２１４は、第２の遅延経路２３６を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｃを受け取り、第２の遅延経路２３６を辿ってきた入射光ビームの一部２３２ｇを方向転換させて出力経路２４４ｂ上に載せ、第２の遅延経路２３６を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｈを透過させて第２の遅延経路２３６上に戻すようにも構成される。
【００２９】
さらに、第２のビームスプリッタ２１４は、出力経路２４４ａ及び第１の遅延経路２３４を辿ってきた入射光ビーム部分２３２ｃを受け取るように構成される。第２のビームスプリッタ２１４は、出力経路２４４ａ及び第１の遅延経路２３４を辿ってきた入射光ビームの一部２３２ｉを透過させて出力経路２４４ｂ上に載せるように、また出力経路２４４ａ及び第１の遅延経路２３４を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｊを方向転換させて第２の遅延経路２３６上に載せるようにも構成される。さらに、第２のビームスプリッタ２１４は、第２の遅延経路２３６を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｊを受け取り、第２の遅延経路２３６を辿ってきた入射光ビームの一部２３２ｋを方向転換させて出力経路２４４ｂ上に載せ、第２の遅延経路２３６を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｌを透過させて第２の遅延経路２３６上に戻すように構成される。基本的に、入射光ビーム２３２の残部は第２の遅延経路２３６を何度も辿り、辿る毎に入射光ビーム２３２からの僅かなエネルギーが出力経路２４４ｂに方向転換され、また透過されて第２の遅延経路２３６上に戻されるであろう。
【００３０】
第２の遅延経路２３６は第２のビームスプリッタ２１４から始まり、（例えば）入射光ビームの残部２３２ｆが第２の補償板２１６及び第１の反射面２２４ａの穴２４０ａを透過して第３の反射面２２８ａに進む（標識「ａ」を見よ）。第３の反射面２２８ａは入射光ビームの残部２３２ｆを反射し、第１の反射面２４２ａの穴２４０ａ，共通焦点２２６及び第２の反射面２２４ｂの穴２４０ｂを通して、第４の反射面２２８ｂに向ける（標識「ｂ」を見よ）。第４の反射面２２８ｂは入射光ビームの残部２３２ｆを反射し、第２の反射面２４２ｂの穴２４０ｂ及び第１の反射面２２４ａの穴２４０ａを通して、第３の反射面２２８ａに向ける（標識「ｃ」を見よ）。第３の反射面２２８ａは入射光ビームの残部２３２ｆを反射し、第１の反射面２２４ａの穴２４０ａ，共通焦点２２６及び第２の反射面２２４ｂの穴２４０ｂを通して、第４の反射面２２８ｂに向ける（標識「ｄ」を見よ）。第４の反射面２２８ｂは入射光ビームの残部２３２ｆを反射し、第２の反射面２２４ｂの穴２４０ｂを通して、第２のビームスプリッタ２１４に戻す（標識「ｅ」を見よ）。見てわかるように、第２の遅延経路２３６は第１の遅延経路２３４より長い。
【００３１】
第３のビームスプリッタ２１８は、出力経路２２４ａ及び２４４ｂを辿ってきたが第１及び第２の遅延経路２３４及び２３６は経ていない入射光ビーム部分２３２ｅを受け取り、出力経路２２４ａ及び２４４ｂを辿ってきたが第１及び第２の遅延経路２３４及び２３６は経ていない入射光ビームの一部２３２ｍを透過させて出力経路２４４上に載せるように、また出力経路２２４ａ及び２４４ｂを辿ってきたが第１及び第２の遅延経路２３４及び２３６は経ていない入射光ビームの残部２３２ｎを方向転換させ、第３の補償板２２０を通して、第３の遅延経路２３８上に載せるように、構成される。第３のビームスプリッタ２１８は、第３の遅延経路２３８を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｎを受け取り、第３の遅延経路２３８を辿ってきた入射光ビームの一部２３２ｏを方向転換させて出力経路２４４ｃ上に載せ、第３の遅延経路２３８を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｐを透過させて第３の遅延経路２３８上に戻すようにも構成される。
【００３２】
さらに、第３のビームスプリッタ２１８は、出力経路２４４ａ及び２４４ｂ並びに第１の遅延経路２３４を辿ってきたが第２の遅延経路２３６は経ていない入射光ビーム部分２３２ｉを受け取るように構成される。第３のビームスプリッタ２１８は、出力経路２４４ａ及び２４４ｂ並びに第１の遅延経路２３４を辿ってきたが第２の遅延経路２３６は経ていない入射光ビームの一部２３２ｑを透過させて出力経路２４４ｃ上に載せるように、また出力経路２４４ａ及び２４４ｂ並びに第１の遅延経路２３４を辿ってきたが第２の遅延経路２３６は経ていない入射光ビームの残部２３２ｒを方向転換させて第３の遅延経路２３８上に載せるようにも構成される。さらに、第３のビームスプリッタ２１８は、第３の遅延経路２３８を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｒを受け取り、第３の遅延経路２３８を辿ってきた入射光ビームの一部２３２ｓを方向転換させて出力経路２４４ｃ上に載せ、第３の遅延経路２３８を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｔを透過させて第３の遅延経路２３８条に戻すように構成される。
【００３３】
さらに、第３のビームスプリッタ２１８は、出力経路２４４ａ及び２４４ｂ並びに第１及び第２の遅延経路２３４及び２３６を辿ってきた入射光ビーム部分２３２ｊを受け取るように構成される。第３のビームスプリッタ２１８は、出力経路２４４ａ及び２４４ｂ並びに第１及び第２の遅延経路２３４及び２３６を辿ってきた入射光ビームの一部２３２ｕを透過させて出力経路２４４ｃ上に載せるように、また出力経路２４４ａ及び２４４ｂ並びに第１及び第２の遅延経路２３４及び２３６を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｖを方向転換させて第３の遅延経路２３８上に載せるようにも構成される。さらに、第３のビームスプリッタ２１８は、第３の遅延経路を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｖを受け取り、第３の遅延経路を辿ってきた入射光ビームの一部２３２ｗを方向転換させて出力経路２４４ｃ上に載せ、第３の遅延経路を辿ってきた入射光ビームの残部２３２ｘを透過させて第３の遅延経路２３８上に戻すように構成される。基本的に、入射光ビーム２３２の残部は第３の遅延経路２３８を何度も辿り、辿る毎に入射光ビーム２３２からの僅かなエネルギーが出力経路２４４ｃに方向転換され、また透過されて第３の遅延経路２３８上に戻されるであろう。
【００３４】
第３の遅延経路２３８は第３のビームスプリッタから始まり、（例えば）入射光ビームの残部２３２ｎが第３の補償板２２０並びに第１及び第３の反射面２２４ａ及び２２８ａを通って第５の反射面２３０ａに進む（標識「Ａ」を見よ）。第５の反射面２３０ａは入射光ビームの残部２３２ｎを反射し、第１及び第３の反射面２２４ａ及び２２８ａの穴２４０ａ及び２４２ａ，共通焦点２２６並びに第２及び第４の反射面２２４ｂ及び２４２ｂの穴２４０ｂ及び２４２ｂを通して、第６の反射面２２０ｂに向ける（標識「Ｂ」を見よ）。第６の反射面２３０ｂは入射光ビームの残部２３２ｎを反射し、第２及び第４の反射面２２４ｂ及び２２８ｂの穴２４０ｂ及び２４２ｂ並びに第１及び第３の反射面２２４ａ及び２２８ａの穴２４０ａ及び２４２ａを通して、第５の反射面２３０ａに向ける（標識「Ｃ」を見よ）。第５の反射面２３０ａは入射光ビームの残部２３２ｎを反射し、第１及び第３の反射面２２４ａ及び２２８ａの穴２４０ａ及び２４２ａ，共通焦点２２６並びに第２及び第４の反射面２２４ｂ及び２２８ｂの穴２４０ｂ及び２４２ｂを通して、第６の反射面に向ける（標識「Ｄ」を見よ）。第６の反射面２３０ｂは入射光ビームの残部２３２ｎを反射し、第２及び第４の反射面２２４ｂ及び２２８ｂの穴２４０ｂ及び２４２ｂを通して、第３のビームスプリッタ２１８に戻す（標識「Ｅ」を見よ）。見てわかるように、第３の遅延経路２３８は、第１の遅延経路２３４より長い、第２の遅延経路２３６より長い。図２Ｃは、穴２４０ｂを有する、第２の反射面２２４ｂに重ねて配置された、第１，第２及び第３のビームスプリッタ２１０，２１４及び２１８を示す上面図である。
【００３５】
出力パルスの時間プロファイルを調整するために遅延経路２３６，２３４及び／または２３８のどれが辿られるかまたは遅延経路２３４，２３６及び２３８のどの組合せが辿られるかを選択するため、第１のビームスプリッタ２１０，第２のビームスプリッタ２１４及び第３のビームスプリッタ２１８のいずれか１つまたはいずれかの組合せをユーザが作動させるかまたは不作動とすることができるように、ビームスプリッタセレクタユニット２２２を用いることができる。例えば、ビームスプリッタセレクタユニット２２２は、第１の遅延経路２３４だけが辿られるように、第１のビームスプリッタ２１０を作動させ、第２及び第３のビームスプリッタ２１４及び２１８は不作動とするために用いることができる。または、ビームスプリッタセレクタユニット２２２は、第２及び第３の遅延経路２３６及び２３８だけが辿られるように、第１のビームスプリッタ２１０を不作動とし、第２及び第３のビームスプリッタ２１４及び２１８を作動させるために用いることができる。あるいは、ビームスプリッタセレクタユニット２２２は、第１及び第３の遅延経路２３４及び２３６だけが辿られるように、第１及び第３のビームスプリッタ２１０及び２１８を作動させ、第２のビームスプリッタは不作動とするために用いることができる。さらに、ビームスプリッタセレクタユニット２２２は、第１，第２及び第３の遅延経路２３４，２３６及び２３８が辿られるように、第１，第２及び第３のビームスプリッタ２１０，２１４及び２１８を作動させるために用いることができる。
【００３６】
図３Ａ〜３Ｃを参照すれば、自由選択レーザパルスストレッチユニット３０２が本発明の一実施形態にしたがう一例のレーザパルスストレッチユニット２００とともに用いられる一例の構成をいくつかの図が示している。１つの遅延経路を有する自由選択レーザパルスストレッチユニット３０２が外部からレーザパルスストレッチユニット２００に直列に付加されている。この構成例は入力レーザパルス３０４（ｘ軸が時間であり、ｙ軸が相対強度である図３Ｂを見よ）を受け取り、所望のビーム強度一様性（滑らかさ）を有する、引き伸ばされたレーザパルス３０６を出力するために用いることができる。この例において、入力レーザパルス３０４は２０ｎｓのＦＷＨＭ（半値全幅）を有するが、入力パルスより広いＦＷＨＭを有する、広い範囲に引き伸ばされたレーザパルス３０６が出力され得る。出力される特定の引き伸ばされたレーザパルス３０６は、自由選択レーザパルスストレッチングユニット３０２のビームスプリッタ並びにレーザパルスストレッチングユニット２００のビームスプリッタ２１０，２１４及び２１８を切換える（不作動にする）ことによって自由選択レーザパルストレッチユニット３０２の遅延経路（チャネル＃１）並びにレーザパルスストレッチユニット２００の遅延経路２３４（チャネル＃２）、２３６（チャネル＃３）及び２３８（チャネル＃４）をオン／オフさせることで選択することができる。表１はこの特定の応用において達成され得る様々な引き伸ばされたレーザパルス３０６を示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
上記により、それぞれが２つの入れ子にされた遅延経路１２４と１２６及び３つの入れ子にされた遅延経路２３４，２３６と２３８を有する二例のレーザパルスストレッチングユニット１００及び２００を説明した。しかし、当業者であれば、本明細書の教示に基づいて、本発明が、第４のビームスプリッタ、第４の光学補償板及び別の外側光学反射面対がレーザパルスストレッチユニット２００に付加された、４つの入れ子にされた光遅延経路を有するレーザパルスストレッチユニットを含むことを容易に理解するであろう。この特定の場合、反射面２３０ａ及び２３０ｂも、第４の遅延経路に反射面２３０ａ及び２３０ｂを透過させるため、反射面２３０ａ及び２３０ｂに形成された１つ以上の開口（または穴）を有するであろう。実際、当業者であれば、本発明が、ビームスプリッタ、光学補償板及び光学反射面対をさらに付加することで５つ以上の入れ子にされた遅延経路を有するレーザパルスストレッチユニットを含むことを容易に理解するであろう。さらに、多数の入れ子にされた遅延経路を有するレーザパルスストレッチユニットには、追加の遅延経路を収容するため、直径が次第に大きくなっていく内側光学反射面を組み込む必要があり得る。
【００３９】
上述したように、新規なレーザパルスストレッチユニットは、１つの入力ビームを受けて複数の時間遅延ビームを形成することができる、数本の遅延経路（遅延線）を有することができる。それぞれの遅延経路からのビームは組み合わされて、それぞれの遅延線の総和である１本の出力ビームを形成する。複数の遅延経路は、ビーム強度の一様性を維持しながらビームパルス長を時間的に長くするまたは「引き延ばす」ために互いに対して直列に配置される。時間に関するビームの一様性はビームの滑らかさとして説明され、引き伸ばされたパルス形状には構造または起伏がほとんど全くまたは全くないことが望ましい。経路長が異なる複数の遅延線を用いることにより、レーザパルスストレッチングユニットは有意な構造のないパルスを形成するための１本のパルスビームの引き伸ばしを可能にする。レーザパルスストレッチユニットは以下の特徴の１つ以上を有することができる：
１．直列に配置された経路長が異なる遅延線を、光学反射面対が別の光学反射面対の内側に入れ子にされる態様で実施することができる；
２．内側の光学反射面は他の遅延線の経路を遮断しない開口または穴を反射面に有するであろう；
３．光学反射面は、縮小されたパッケージ寸法及び反射面の作成の容易さを可能にするため、分割セグメントまたは連続体の反射面とすることができる；
４．光学反射面は、球面、放物面、非球面、円錐面、平面、または湾曲面と平面の組合せとすることができる。そのような光学反射面はそれぞれの遅延ビームを１本のビームに再結合させるための方法とともに光遅延経路を形成するために配置される。光学反射面はそれぞれの光遅延経路が対応するビームスプリッタにビームを戻すようにも配置される；
５．光学反射面は、機械加工されたフラットまたは光漏洩のような、位置合わせに役立つ構造を有し得るであろう；
６．光学反射面は非円形開口及び／または不連続開口も有し得るであろう；
７．入れ子にされた光遅延経路を形成するコンポーネントを収めるために１つの機工パッケージを用いることができる。この機工パッケージは、異なる直列に配置された光遅延経路のコンポーネントを収めるに必要な他の機工パッケージの機械設置面積に比較して小さい機械設置面積を有するであろう；
８．レーザビームの時間的パルス幅を引き伸ばすかまたは長くすることによる新規なレーザパルスストレッチユニットはレーザエネルギー管理の分野において多くの用途を有する。パルスレーザの平均パワーを損なわずにピークパワーを減じながらパルス長を広くすることの一利点は、光学コンポーネントへのレーザ誘起材料損傷を有効に低減することである。本明細書に説明した時間的レーザパルス引伸ばしの適用は、非晶質シリコンが結晶化するような材料処理での使用に十分適している；
９．新規なレーザパルスストレッチユニットは、出力パルス長を調整するため、どの遅延経路が辿られるかまたは遅延経路のどの組合せが辿られるかを選択するために用いられるビームスプリッタセレクタユニットを備えることができる。ビームスプリッタは時間的または空間的なビームスプリッタとすることができるであろう；
１０．新規なレーザパルスストレッチユニットはビームパルスを分割するためにビームスプリッタを用い、分割されたビームパルスは後に再結合されて、１つの遅延経路長が他の遅延経路長と異なれば可能である、異なる形状のパルスを形成する。加えて、これを、複数の遅延長を用いて、複数回行うことにより、ビームパルスプロファイルの有意な制御を達成することができる。
【００４０】
最後に、新規なレーザパルスストレッチユニットはさらにコンパクトになる設計を可能にする構成を有する。複数のビームスプリッタは遅延経路を直列に保ち、遅延経路を形成する光学反射面は相互内に入れ子にされる。結果は、数本の遅延経路を収めるために１つの機工パッケージを用い得ることである。基本的に、新規なレーザパルスストレッチユニットは複数のパルス遅延モジュールを有効に結合して１モジュールにする。
【００４１】
本発明のいくつかの実施形態を添付図面に示し、上記の［発明を実施するための形態］で説明したが、本発明が開示された実施形態に限定されず、添付される特許請求の範囲に述べられ、定められるような、本発明を逸脱せずに、数多くの再構成、改変及び置換が可能であることは当然である。
【符号の説明】
【００４２】
１００，２００    レーザパルスストレッチユニット
１０２    機工パッケージ
１０４．１０６，２０４，２０６，２０８    光学反射面対
１０８，１１２，２１０，２１４，２１８    ビームスプリッタ
１１０，１１４    補償板
１１５    ビームスプリッタセレクタユニット
１１６，１２０，２２４，２２８，２３０    反射面
１１８，２２６    共通焦点
１２２，２３２    パルスレーザビーム（入射光ビーム）
１２４，１２６，２３４，２３８    遅延経路
１２８，１３０    開口（穴）
１３０，２４４    出力経路
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2015500574.tif 000005
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
2015500574.tif 000007
【図２Ａ】
2015500574.tif 000008
【図２Ｂ】
2015500574.tif 000009
【図２Ｃ】
2015500574.tif 000010
【図２Ｄ】
2015500574.tif 000011
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2015500574.tif 000013
【図３Ｃ】
2015500574.tif 000014
【国際調査報告】
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