(57)【要約】【課題】  共振型レーザ増幅器とパス型レーザ増幅器とを有する形式のレーザ装置において、光学系の構造を簡単化する。【解決手段】  レーザ装置は、レーザ光を発生するレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光を増幅する共振型レーザ増幅器と、該共振型レーザ増幅器によって増幅されたレーザ光を更に増幅するパス型レーザ増幅器と、上記レーザ光源と上記共振型レーザ増幅器の間に配置された第１の反射戻り光防止装置と、上記レーザ光源と上記第１の反射戻り光防止装置の間に設けられた第２の反射戻り光防止装置と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生するレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光を増幅する共振型レーザ増幅器と、該共振型レーザ増幅器によって増幅されたレーザ光を更に増幅するパス型レーザ増幅器と、上記レーザ光源と上記共振型レーザ増幅器の間に配置された第１の反射戻り光防止装置と、上記レーザ光源と上記第１の反射戻り光防止装置の間に設けられた第２の反射戻り光防止装置と、を有するレーザ装置。
【請求項２】
上記反射戻り光防止装置は、第１の検光子、ファラデー回転素子、λ／２板、及び、第２の検光子を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェムト秒（ｆｓ＝１０−１５秒）レベルの超短パルスのレーザ光を生成するレーザ装置に関し、特に、共振型増幅器とパス型増幅器を備えたレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５を参照して従来のレーザ装置の例を説明する。レーザ装置は、シードレーザと称する短パルスのレーザ光を発生するシードレーザ光源１０と、シードレーザ光源からのレーザ光を増幅する共振型レーザ増幅器（再生増幅器）２０と、共振型レーザ増幅器２０に励起用レーザ光を供給する励起用レーザ光源２１と、共振型レーザ増幅器２０によって増幅されたレーザ光を更に増幅するパス型レーザ増幅器（マルチパスアンプ）３０と、パス型レーザ増幅器３０に励起用レーザ光を供給する励起用レーザ光源３１と、を有する。
【０００３】
共振型レーザ増幅器２０は、レーザに共振を起こさせる共振器を有する。共振器は、レーザ光を反射させる２枚の反射面とその間に配置されたレーザ媒体を有する。レーザ光を２枚の反射面の間にて往復させると、その度に、レーザ光はレーザ媒体を通過し、指数関数的に増幅される。パス型レーザ増幅器３０は、レーザ媒体を通過する単数の又は複数の光路（パス）を備える。レーザ光をパスに通過させると、その度に、レーザ光はレーザ媒体を通過し、増幅される。レーザ媒体として、チタンサファイア等が知られている。
【０００４】
こうして２つのレーザ増幅器２０、３０によってレーザ光は増幅され、フェムト秒（ｆｓ＝１０−１５秒）レベルの超短パルスのレーザ光を得ることができる。
【０００５】
図６を参照して、レーザ装置の光学系を伝播するレーザ光の概要を説明する。レーザ装置は、複雑な光学系を有し、その構成は装置毎に異なる。従って、図６では、主要な光学要素のみを示す。尚、励起用レーザ光源２１、３１の図示は省略されている。
【０００６】
本例では、シードレーザ光源１０と共振型レーザ増幅器２０の間に第１の反射戻り光防止装置４１及び第１の偏光回転子４３が設けられ、共振型レーザ増幅器２０とパス型レーザ増幅器３０の間に第２の反射戻り光防止装置４２と第２の偏光回転子４４が設けられている。第１の反射戻り光防止装置４１はパルス制御機能を有し、シードレーザ光源１０と共振型レーザ増幅器２０の間に設けられている。
【０００７】
シードレーザ光源１０によって生成されたＳ偏光のレーザ光は、第１の偏光回転子４３によってＰ偏光にされ、共振型レーザ増幅器２０に導かれる。共振型レーザ増幅器２０によって増幅されたＰ偏光のレーザ光は、第１の反射戻り光防止装置４１によってＳ偏光にされ、第２の反射戻り光防止装置４２に導かれる。第２の反射戻り光防止装置４２に導かれたＳ偏光のレーザ光は、Ｐ偏光にされ、第２の偏光回転子４４に導かれる。第２の偏光回転子４４に導かれたＰ偏光のレーザ光は、Ｓ偏光にされ、パス型レーザ増幅器３０に導かれる。パス型レーザ増幅器３０によって増幅されたＳ偏光のレーザ光は出力として取り出される。
【０００８】
反射戻り光防止装置４１、４２は光アイソレータとも称され、光を一方向に導くが、反射戻り光が伝播することを阻止する。反射戻り光防止装置４１、４２は、また、偏光回転子の機能を有し、Ｐ偏光をＳ偏光に変換し、Ｓ偏光をＰ偏光に変換する。第１の反射戻り光防止装置４１は、共振型レーザ増幅器２０からのＰ偏光のレーザ光をＳ偏光のレーザ光に変換して、第２の反射戻り光防止装置４２に導くが、破線にて示すように、シードレーザ光源１０方向への反射戻り光が伝播することを阻止する。
【０００９】
第２の反射戻り光防止装置４２は、第２の反射戻り光防止装置４２からのＳ偏光のレーザ光をＰ偏光のレーザに変換して、第２の偏光回転子４４に導くが、破線にて示すように、パス型レーザ増幅器３０からの反射戻り光がシードレーザ光源１０方向に伝播することを阻止する。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−１５２０１５号公報
【特許文献２】特開２００１−２４４５３０号公報
【特許文献３】特表２００３−５０４８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のレーザ装置は、図６に示したように、レーザ増幅器を設ける毎に、反射戻り光防止装置を設ける。レーザ増幅器の数が増加すると、反射戻り光防止装置の数も増加し、構造が複雑となる。反射戻り光防止装置の数が増加すると偏光回転子の数も増加する。従って、構造が複雑となる。
【００１２】
本発明の目的は、共振型レーザ増幅器とパス型レーザ増幅器とを有する形式のレーザ装置において、光学系の構造を簡単化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
レーザ装置は、レーザ光を発生するレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光を増幅する共振型レーザ増幅器と、該共振型レーザ増幅器によって増幅されたレーザ光を更に増幅するパス型レーザ増幅器と、上記レーザ光源と上記共振型レーザ増幅器の間に配置された第１の反射戻り光防止装置と、上記レーザ光源と上記第１の反射戻り光防止装置の間に設けられた第２の反射戻り光防止装置と、を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のレーザ装置によると、光学系の構造が簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１を参照して、本発明によるレーザ装置の例を説明する。図１には、本例のレーザ装置の主要な光学要素のみを示す。本例のレーザ装置は、シードレーザと称する短パルスのレーザ光を発生するシードレーザ光源１０と、シードレーザ光源からのレーザ光を増幅する共振型レーザ増幅器（再生増幅器）２０、共振型レーザ増幅器２０によって増幅されたレーザ光を更に増幅するパス型レーザ増幅器（マルチパスアンプ）３０と、を有し、シードレーザ光源１０と共振型レーザ増幅器２０の間に第１及び第２の反射戻り光防止装置４１、４２が設けられている。本例のレーザ装置を図６のレーザ装置を比較すると、本例のレーザ装置では、第２の反射戻り光防止装置４２がシードレーザ光源１０と第１の反射戻り光防止装置４１の間に設けられ、２つの偏光回転子が除去されている点が異なる。
【００１６】
第１の反射戻り光防止装置４１はパルス制御機能を有し、シードレーザ光源１０と共振型レーザ増幅器２０の間に設けられている。第２の反射戻り光防止装置４２をシードレーザ光源１０と第１の反射戻り光防止装置４１の間に設けることにより、２つの偏光回転子を除去することができる。従って、本例のレーザ装置は従来のレーザ装置と比較して、構成が簡単となる利点を有する。
【００１７】
尚、図１では、共振型レーザ増幅器２０用の励起用レーザ光源２１とパス型レーザ増幅器３０用の励起用レーザ光源３１の図示は省略されている。
【００１８】
シードレーザ光源１０によって生成されたＳ偏光のレーザ光は、第２の反射戻り光防止装置４２によってＰ偏光にされ、共振型レーザ増幅器２０に導かれる。共振型レーザ増幅器２０によって増幅されたＰ偏光のレーザ光は、第１の反射戻り光防止装置４１によってＳ偏光にされ、パス型レーザ増幅器３０に導かれる。パス型レーザ増幅器３０によって増幅されたＳ偏光のレーザ光は出力として取り出される。
【００１９】
第１の反射戻り光防止装置４１は、共振型レーザ増幅器２０からのＰ偏光のレーザ光をＳ偏光のレーザ光に変換して、パス型レーザ増幅器３０に導くが、破線にて示すように、第２の反射戻り光防止装置４２及びシードレーザ光源１０方向へ反射戻り光が伝播することを阻止する。
【００２０】
第２の反射戻り光防止装置４２は、シードレーザ光源１０からのＳ偏光のレーザ光をＰ偏光のレーザに変換して、共振型レーザ増幅器２０に導くが、破線にて示すように、パス型レーザ増幅器３０からの反射戻り光がシードレーザ光源１０方向に伝播することを阻止する。更に、第２の反射戻り光防止装置４２は、破線にて示すように、第１の反射戻り光防止装置４１からの反射戻り光がシードレーザ光源１０へ伝播することを阻止する。
【００２１】
図２を参照して、第１の反射戻り光防止装置４１の構造及び機能を説明する。本例の反射戻り光防止装置は、第１の検光子２０１、ファラデー回転素子２０２、λ／２板２０３、及び、第２の検光子２０４を有する。検光子２０１、２０４は、Ｓ偏光とＰ偏光のうち一方のみを通過させる。本例では、第１の検光子２０１はＰ偏光を通過させるがＳ偏光を遮断し、第２の検光子２０４はＳ偏光を通過させるがＰ偏光を遮断する。
【００２２】
図２Ａに示すように、反射戻り光防止装置に入射されたＰ偏光は、第１の検光子２０１を通過し、ファラデー回転素子２０２を通過することによって、偏光面が＋４５度回転し、λ／２板２０３を通過することによって更に、偏光面が＋４５度回転する。従って、λ／２板２０３からはＳ偏光が出射される。λ／２板２０３からのＳ偏光は、第２の検光子２０４を通過する。即ち、反射戻り光防止装置からＳ偏光が出射される。
【００２３】
図２Ｂに示すように、反射戻り光のＳ偏光は、第２の検光子２０４を通過し、λ／２板２０３を通過することによって、偏光面が＋４５度回転するが、ファラデー回転素子２０２を通過することによって、偏光面が−４５度回転する。従って、元のＳ偏光に戻る。ファラデー回転素子２０２からのＳ偏光は、第１の検光子２０１によって遮断される。
【００２４】
図３を参照しては第２の反射戻り光防止装置４２の構造及び機能を説明する。本例では、第１の検光子２０１はＳ偏光を通過させるがＰ偏光を遮断し、第２の検光子２０４はＰ偏光を通過させるがＳ偏光を遮断する。
【００２５】
図３Ａに示すように、反射戻り光防止装置に入射されたＳ偏光は、第１の検光子２０１を通過し、ファラデー回転素子２０２を通過することによって、偏光面が＋４５度回転し、λ／２板２０３を通過することによって更に、偏光面が＋４５度回転する。従って、λ／２板２０３からはＰ偏光が出射される。λ／２板２０３からのＰ偏光は、第２の検光子２０４を通過する。即ち、反射戻り光防止装置からＰ偏光が出射される。
【００２６】
図３Ｂに示すように、反射戻り光のＰ偏光は、第２の検光子２０４を通過し、λ／２板２０３を通過することによって、偏光面が＋４５度回転するが、ファラデー回転素子２０２を通過することによって、偏光面が−４５度回転する。従って、元のＰ偏光に戻る。ファラデー回転素子２０２からのＰ偏光は、第１の検光子２０１によって遮断される。
【００２７】
上述のように、反射戻り光防止装置は、（１）Ｓ偏光をＰ偏光へ変換し、又はＰ偏光をＳ偏光に変換する機能、（２）反射戻り光が通過することを阻止する機能、を有する。Ｓ偏光をＰ偏光へ変換する機能、と、Ｐ偏光をＳ偏光に変換する機能のいずれを提供するかは、検光子とλ／２板（偏光回転子）の回転角度を選択することにより決まる。
【００２８】
図４を参照してパス型レーザ光増幅器３０の構成及び動作を説明する。パス型レーザ光増幅器３０は、レーザ媒体３０１とレーザ光の光路（パス）を形成する複数の反射板３０２〜３０７を有する。これらの光路は、全て、レーザ媒体３０１を通過するように構成されている。
【００２９】
共振型レーザ増幅器２０からのレーザ光は、反射板３０２〜３０７を次々と反射することにより、多数の光路を通過してから、出力される。レーザ光は、これらの光路を通過する毎に、レーザ媒体３０１を通過する。レーザ光はレーザ媒体３０１を通過する毎に増幅される。
【００３０】
以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明のレーザ装置の主要部を示す図である。
【図２】図２は、本発明による反射戻り光防止装置の例を示す図である。
【図３】図３は、本発明による反射戻り光防止装置の他の例を示す図である。
【図４】図４は、本発明によるパス型レーザ増幅器の概略を示す図である。
【図５】図５は、従来のレーザ装置の概略を示す図である。
【図６】図６は、従来のレーザ装置の主要部を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…シードレーザ光源、２０…共振型レーザ増幅器、２１…励起用レーザ光源、３０…パス型レーザ増幅器、３１…励起用レーザ光源、４１、４２…反射戻り光防止装置、２０１…検光子、２０２…ファラデー回転素子、２０３…λ／２板、２０４…検光子、３０１…レーザ媒体、３０２〜３０７…反射板
【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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