【手続補正書】
【提出日】平成20年3月10日(2008.3.10)
【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】
複数の取り替え可能なモジュールから構成されるパルスレーザシステムであって、
超高速発振器モジュールと、
該発振器出力を受け、該信号をそのスペクトル幅を広げながら増幅する非線形増幅器モジュールと、
該発振器へのフィードバックを除去するためのアイソレータモジュールと、
前記アイソレータ／偏光子発振器の出力を時間的に伸長するための伸長器モジュールと、
該伸長された出力を増幅するための線形前置増幅器モジュールと、
該レーザシステムの繰り返し周期を制御するための降下カウンタモジュールと、
該降下カウンタモジュールの出力を増幅するためのパワー増幅器モジュールと、
前記パワー増幅器モジュールの出力を時間的に短縮するための圧縮器と、を有する。
【請求項２】
複数の取り替え可能なモジュールから構成されるパルスレーザシステムであって、
超高速発振器モジュールと、
前記発振器モジュールの出力を時間的に伸長するための伸長器モジュールと、
前記伸長器モジュールの前或いは後に配置されるスペクトルフィルタモジュールと、
該伸長された出力を受け、該信号を増幅する増幅器モジュールと、
アイソレータモジュールと、
該信号を増幅するための線形前置増幅器モジュールと、
該レーザシステムの繰り返し周期を制御するための降下カウンタモジュールと、
該降下カウンタモジュールの出力を増幅するためのパワー増幅器モジュールと、
前記パワー増幅器モジュールの出力を時間的に短縮するための圧縮器と、を有する。
【請求項３】
前記光源は超高速発振器であり、且つ前記発振器を最初の前記増幅器ステージと少なくとも３５ｄＢのレベルにアイソレートするためのアイソレータ手段をさらに有する請求項２に請求されたシステム。
【請求項４】
次の要素：
信号光源；
前記光源の出力を時間的に伸長するための伸長器；
ファイバ増幅器；
前記増幅器の出力を再圧縮するための圧縮器；及び
前記増幅器からの出力パルスを選択するためのAOM；
を有するパルスレーザシステムであって、
前記要素の各々は予備テストされたモジュールとして供給され、前記システムは簡単なファイバスプライスによって前記モジュールを接続して組み立てられる。
【請求項５】
一つ以上の前記圧縮器と少なくとも一つの前記増幅器によってASEが該信号からスペクトル的に分離される請求項１に請求されたシステム。
【請求項６】
該発振器出力を減衰する減衰器が前記発振器と前記非線形増幅器の間に配置され、ＰＭ−ＰＭスプライスが前記モジュールを結合するために使用される請求項１或いは２に請求されたシステム。
【請求項７】
選択された前記モジュールの間にタップモジュールをさらに含む請求項１或いは２に請求されたシステム。
【請求項８】
選択された前記モジュールの間に配置された偏光モジュールをさらに含む請求項１或いは２に請求されたシステム。
【請求項９】
前記降下カウンタモジュールはAOMを有し、バンド幅フィルタとして働く請求項１或いは２に請求されたシステム。
【請求項１０】
前記発振器モジュールと前記非線形増幅器の間にスペクトルフィルタを含む請求項１に請求されたシステム。
【請求項１１】
前記非線形増幅器からの出力をスペクトル的にフィルタするために、前記前置増幅器は該非線形増幅器からのスペクトルより狭い利得バンド幅をもち、前記非線形増幅器はASEを該信号から離れた短波長にシフトさせる請求項１に請求されたシステム。
【請求項１２】
前記パワー増幅器はダイオード型ポンプを含み、スペクトルフィルタとして働く請求項１或いは２に請求されたシステム。
【請求項１３】
前記発振器は約１０ｎｍ範囲を超える相対的に広いスペクトルの出力を作り出し、減衰器モジュールが該発振器出力を減衰する請求項２に請求されたシステム。
【請求項１４】
前記圧縮器からの該パルス信号出力はｆｓ台である請求項１或いは２に請求されたシステム。
【請求項１５】
複数のモジュール式光学小組立部品から構成される全ファイバチャープパルス増幅器システムであって、
各々が別々の組立部品で且つテストを受けることを条件とし、ファイバスプライスで該システムに結合される、少なくとも発振器モジュール、伸長器モジュール、増幅器モジュール、圧縮器モジュールと、
前記モジュールの間に選択的に配置されたテスト、モニタリング又はフィードバックのためのタップユニットと、
該偏光状態の忠実度を改善するための、選択された前記モジュールの間の手段と、を有する。
【請求項１６】
信号光源と、
前記光源の出力を時間的に伸長するための伸長器と、
ファイバ増幅器と、
前記増幅器の出力を再圧縮するための圧縮器と、
前記増幅器からの出力パルスを選択し且つバンド幅フィルタとして働くためのAOMと、を有するパルスレーザシステム。
【請求項１７】
信号光源と、
前記光源の出力を時間的に伸長するための伸長器と、
少なくとも一つのファイバ増幅器ステージと、
最後の増幅器ステージの出力を再圧縮するための圧縮器と、を有し、
前記増幅器ステージの一つの区間がレーザ波長のASEを除去するように選ばれ、前記圧縮器がスペクトルフィルタとして働くパルスレーザシステム。
【請求項１８】
前記増幅器ステージの一つからの出力パルスを選択するためのAOMをさらに含む請求項１７に請求されたシステム。
【請求項１９】
前記信号光源は超高速発振器であり、前記発振器と前記増幅器ステージの間でスペクトルマッチングするためのフィルタ手段をさらに含む請求項１７に請求されたシステム。
【請求項２０】
前記信号光源は超高速発振器であり、且つ前記発振器を最初の前記増幅器ステージと少なくとも３５ｄＢのレベルにアイソレートするためのアイソレータ手段をさらに有する請求項１７に請求されたシステム。
【請求項２１】
信号光源と、
伸長器モジュールと、 
非線形増幅器モジュールと線形増幅器モジュールを含む少なくとも一つの増幅器ステージと、
圧縮器モジュールと、を有し、
前記非線形増幅器が自己位相変調で少なくとも該信号のスペクトルを２倍に広げ、前記線形増幅器が少なくとも利得狭小化を含むメカニズムによってスペクトルフィルタとして働くチャープパルス増幅システム。
【請求項２２】
前記圧縮器モジュールはさらにスペクトルフィルタとして働く請求項２１に請求されたシステム。
【請求項２３】
超高速発振器信号光源と、
少なくとも一つの増幅器ステージと、
圧縮器モジュールと、
前記発振器と最初の前記増幅器ステージの間の、それらの間を少なくとも３５ｄＢアイソレーションをもたらすための少なくとも一つのアイソレータモジュールと、を有するチャープパルス増幅システム。
【請求項２４】
超高速発振器信号光源と、
少なくとも一つの増幅器ステージと、
降下カウンタモジュールと、
圧縮器モジュールと、
選択された前記モジュールの間の該偏光状態の忠実度を改善するための手段と、を有するチャープパルス増幅システム。
【請求項２５】
前記区間が約４ｍである請求項１７に請求されたシステム。
【請求項２６】
利得ファイバを含むパワー増幅器と、
前記パワー増幅器のためのポンプ光源と、
前記利得ファイバの温度依存スペクトルと全く同じものを作るように、前記ポンプ光源からのポンプ光の一部を前記利得ファイバと一致する或いは等価なモニタファイバに分岐する手段と、
該ポンプ光源の波長を該ファイバの吸収スペクトルとマッチさせるように、前記ポンプ光源のパラメータを制御するためのフィードバック手段と、を有するファイバ増幅システムのためのアクティブ安定化システム。
【請求項２７】
前記分岐手段がタップユニットを有する請求項２６に請求されたシステム。
【請求項２８】
前記分岐手段が前記ポンプ光源からの散乱ポンプ光或いは疑似ポンプ光を集光するための手段を含む請求項２６に請求されたシステム。
【請求項２９】
前記制御されるパラメータが前記ポンプ光源の温度である請求項２６に請求されたシステム。
【請求項３０】
前記モニタファイバが前記利得ファイバである請求項２６に請求されたシステム。
【請求項３１】
前記利得ファイバと前記モニタファイバは互いに十分或いは完全に熱的に接触している請求項２６に請求されたシステム。
【請求項３２】
前記パワー増幅器は側面ポンプされる請求項２６に請求されたシステム。
【請求項３３】
チャープパルス増幅システムであって、
信号光源と、
少なくとも一つの増幅器モジュールと、
圧縮器モジュールと、
前記増幅システム内に配置され且つパルス偏向器として働くAOMモジュールと、を有し、
前記偏向器が空間分散をもたらし、前記圧縮器モジュールが前記空間分散を補償するバ
ルク格子圧縮器を有するシステム。
【請求項３４】
前記AOM偏向器が前記圧縮器の１ステージとして働く請求項３３に請求されたシステム。
【請求項３５】
選択された前記モジュールの間の前記手段は、望まれない偏光状態で伝搬する光を調節可能に除くために少なくとも一つの偏光子ユニットを含む偏光子モジュールを有する請求項２４に請求されたシステム。
【請求項３６】
一つ以上の前記偏光子モジュールは一つ以上のアイソレータユニットを含む請求項３５に請求されたシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
M.E. Fermann et al., 'Modular, High Energy Widely Tunable Ultrafast Fiber Source', US Patent Applicatin 09/576,772（ここに参照によって組み込まれた）で、最近モジュール式広可変ファイバチャープパルス増幅システムが開示された。この発明は、増幅器での超短パルスのスペクトル幅を放物線パルス増幅で増大させる。これらのパルスは、その後入力パルスより短いパルス幅に再圧縮される。可変繰り返し周期をもつ光源を備える正分散増幅器での自己位相変調の使用が、シリアルナンバー１０／４３７，０５７（ここに参照によって組み込まれた）に開示された。ここで我々は、そのようなシステムを産業用FCPAシステムにどのように利用するかを開示している。これは、増幅器と発振器とのスペクトル成分の注意深い調和と、出力パルス特性を維持するための注意深い制御とを先導している。ごく最近、放物線増幅が２００３／０１５６６０５の中でFCPAシステムに適用された。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
この増幅器の別の特徴は、ASEピークが信号ピークから分離されるということである。通常、増幅器ファイバは、ファイバ長の均一ポンピングで効率が最適化される。この場合、利得ピークとASEピークが重なる。利得ピークを長波長に且つ出力端でのASEピークを短波長に動かすために、不均一ポンピングが利用される。エルビウムとイットリビウム増幅器では、短波長で非励起イオンからの多くの損失が存在する。高濃度活性イオンが利用されると、増幅器にはより多くの非励起イオンがある。励起レベルが高いときは、非励起イオンが殆どない。したがって、高い励起は、短波長で損失を減少させる。したがって、高い励起レベルまでファイバの端部をポンピングすることで利得ピークが長いレーザ波長から遠ざけられる。ファイバの高効率を維持しながら活性イオンの最高濃度が利用される。クラッドポンプ増幅器において、コア径が大きく作られ、ポンプダイオード光がファイバに結合されるがクラッド径はできるだけ小さく作られる。このデザインはまた大きなコア径によりファイバのエネルギー密度を減らし、利得の全ては、ファイバの出力端に集中される。これはファイバの非線形効果の減少によりパルスエネルギーを最適化する。しかしながら、付加的な非線形性が望まれるなら、コア径が減らされるか或いはレーザダイオードが増幅器の吸収ピークから外され、利得が一層均一にされる。ファイバ長は、レーザ波長での出力パワーのために最適化される。特に逆方向に伝搬するASEに対してピークを一方にシフトさせるために、一層長い長さが効率における小さい損失を伴って使用される。増幅器の後のその他の要素は、信号からASEを分離するフィルタとして使用される。最後の圧縮器がこの目的のために使用され得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
降下カウンタモジュールが前置増幅器に続く。降下カウンタの光学配置が図3に示してある。降下カウンタの主要な要素は、AO変調器３５０である。その機能が、図4に図解されている。AO変調器は、約１０nsの窓を持っている。その目的は、５０ＭＨzで動作するモードロック発振器からのパルス列から１パルスを選択することである。降下カウンタ電子回路は、パルスが選択される頻度、したがってこの増幅器の繰り返し周期を決める。例えば、５０ＭＨz発振器から１００パルスごとに１つ選択されると、増幅器繰り返し周期は、５００ＫＨzである。降下カウンタモジュールは、他の機能を持つことができる。AOMの前後での二つのレンズ３６０、３７０；３８０、３９０の使用は、コリメート光のセクションをもたらす。これらの点には、取り出し窓３２５、減衰器或いはフィルタ３３５のような他の要素が配置され得る。図８Ｂは、降下カウンタモジュール後のスペクトルを示している。スペクトルの翼部と大きな変調が除去されていることがわかる。これは、翼部が圧縮されないし、大きな変調が最終増幅器で自己位相変調を起こすので、望ましいことである。何故なら、自己位相変調は、光の強度の微分に関係するからである。このケースでは、光学フィルタが使用されなかった。このケースでは、前置増幅器がスペクトルフィルタとして使用された。その利得バンド幅は、非線形増幅器からのスペクトルより狭い。付加的或いは代わりのフィルタリングが降下カウンタで起こされ、それはレンズ系の色収差とAOMのスペクトル分散に関係する。このケースでは、スペクトルスループットは、出力ファイバのアライメントにより調整される。AOMの分散は、後で詳述されるであろう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
次のモジュールは、パワー増幅器である。パルスは増幅前に伸長されており、ピークパルスエネルギを低下させるので、増幅はここでは通常線形である。シングル−パス、端面ポンプ増幅器モジュールが概して使用される。増幅器ファイバは、コア径３０μｍ、クラッド径２５０μｍの偏光保持である。長さは３ｍである。ポンプレーザダイオードは、１４Ｗで動作する。それは、通常逆伝搬方向で端面ポンプされる。図１Ｂは、ポンプIIでの逆伝搬ポンピングとポンプIでの順伝搬ポンピングを示している。レーザダイオード或いはレーザダイオードアレーが通常ファイバ束に結合される。レーザ筐体の外に接続或いはスプライスがある二つのファイバ束を使用することが有利であるとわかる。このやり方では、ファイバ束ダイオードは、端面結合ユニットの光学系に汚れを入れることなしに交換され得る。
バンドルファイバーの出力端面の特性（ＮＡ，光の出射角、出射位置等）はバンドルファイバーによってばらつきがあるので、端面結合ユニットに接続しているバンドルファイバを交換することは端面結合ユニットの誤調整の原因となりうる。（単に交換するだけでなくユニットの再調整が必要となる。）この地点で増幅器は２００ｋＨｚの繰り返し周期で１．０１Ｗの出力を発生する。スペクトルプロファイルが図９に示されている。再びスペクトルは増幅器によって狭められている。その増幅器もスペクトルフィルタとして動作する。フィルタリングがパルスの忠実度を助けるので、自己変調パルスの翼部は圧縮不可である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
レーザダイオードと増幅器の間に、いつでもタップが設置できるというわけではない。これは、Ｖ−溝側面−結合モジュールで特に本当である。側面−結合ユニットにおける散乱或いは疑似反射をもぎ取るようなモニタファイバ代わりに、ダイオードポンプ光を得る（光学をモニターする）方法がある。増幅器ファイバからの曲げ損失が増幅器の最初の区間で使用される。別の代わりは、利得ファイバ自身をモニタファイバとして使用することである。そのときタップは、増幅器を通過する光である。実施例の一つの非線形増幅器を制御する場合、図５Ｂに示すフィルタ、アイソレータ及び減衰器モジュールにおけるタップが使用される。しかしながら、光は反射光学系から反対方向に反射され、付加的な窓が必要である。非線形増幅器が逆伝搬方向にポンプされ、このポンプ光が非線形増幅器を通過するということを再び言うべきである。