(57)【要約】  本発明は、バルク利得媒体において増幅されスペクトル的に広げられる短レーザーパルスを生じさせるためのシステム及び方法を提供する。レーザー利得特性及び非線形特性を有するバルク物質は、光学ポンプ入力及びシード入力に同時に晒され、そのポンプパワーは、シードパルスを増幅しスペクトル的に広げるのに十分なものである。
2018534615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブナノ秒パルスの特性を増強する方法であって、
パルス信号光を第一波長においてバルク利得媒体に結合させることによって、シングルパスで前記バルク利得媒体を通過するように前記信号光の入力サブナノ秒パルスを誘導し、前記信号光の各入力サブナノ秒パルスが第一パルス持続時間と第一スペクトル幅と第一パルスピークパワーとを有するようにすることと、
前記バルク利得媒体を通過するようにサブナノ秒パルスを誘導しながら、ポンプ光を前記第一波長とは異なる第二波長において前記バルク利得媒体に結合させることによって、前記第一波長においてサブナノ秒パルスを出力し、各出力サブナノ秒パルスが、
前記第一パルス持続時間よりも短い第二パルス持続時間と、
前記第一スペクトル幅よりも広い第二スペクトル幅と、
前記第一パルスピークパワーよりも高い第二パルスピークパワーとを有するようにすることとを備える方法。
【請求項２】
入力サブナノ秒パルスを前記バルク利得媒体に結合させる前に、ピコ秒又はフェムト秒遷移金属ドープＩＩ‐ＶＩ族半導体レーザーによって前記信号光を発生させ、サブナノ秒パルスの第一パルスピークパワーが前記バルク利得媒体における自己集束用の臨界パワー（ＰＣ）と少なくとも等しくなるようにすることを更に備え、前記バルク利得媒体が、Ｃｒ：ＺｎＳ、Ｃｒ：ＺｎＳｅ、Ｃｒ：ＣｄＳ、Ｆｅ：ＺｎＳｅ又はＦｅ：ＺｎＳ製の遷移金属ドープＩＩ‐ＶＩ族半導体のナノ結晶又は多結晶から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記バルク利得媒体のポンピングが、Ｅｒドープファイバーレーザー、Ｔｍドープファイバーレーザー、又は遷移金属ドープＩＩ‐ＶＩ族半導体レーザーから選択されたポンプファイバーレーザーによる連続波ポンピング又はパルスポンピングを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記バルク利得媒体において前記信号光及びポンプ光を光学的に重ね合わせて集束させることを更に備える請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記バルク利得媒体を通過するように入力サブナノ秒パルスを誘導することが、入力サブナノ秒パルスとバルク媒体を相互作用させることによって、自己集束、自己位相変調、相互位相変調、四波混合、又はこれらの組み合わせを含む非線形効果を生じさせることを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記信号光の出力サブナノ秒パルスを前記ポンプ光と光学的に分離することを更に備え、サブナノ秒パルスがフェムト秒又はピコ秒パルスを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
サブナノ秒広域スペクトル発生レーザーシステムであって、
第一波長において一経路に沿って入力サブナノ秒パルスのパルス信号光を放出するマスター発振器であって、各入力サブナノ秒パルスが第一パルス持続時間と第一スペクトル幅と第一パルスピークパワーとを有するようにするマスター発振器と、
前記マスター発振器の下流の非線形バルク利得媒体と、
前記第一波長とは異なる第二波長において連続又は不連続ポンプ光を放出する光学ポンプと、
前記マスター発振器と前記非線形バルク利得媒体との間の入力光学アセンブリであって、シングルパスで前記非線形バルク利得媒体において前記パルス信号光及び前記ポンプ光を重ね合わせて集束させて、前記非線形バルク利得媒体が前記第一波長においてサブナノ秒パルスを出力し、各出力サブナノ秒パルスが
前記第一パルス持続時間よりも短い第二パルス持続時間と、
前記第一スペクトル幅よりも広い第二スペクトル幅と、
前記第一パルスピークパワーよりも高い第二パルスピークパワーとを有するようにするように構成されている入力光学アセンブリとを備えるレーザーシステム。
【請求項８】
前記非線形バルク利得媒体の下流において出力サブナノ秒パルスを前記ポンプ光から分離するように構成された出力光学アセンブリを更に備える請求項７に記載のレーザーシステム。
【請求項９】
前記マスター発振器が、自己集束、自己位相変調、相互位相変調、四波混合、フィラメンテーション、パルス圧縮、又はこれらの組み合わせを含む非線形効果を前記非線形バルク利得媒体に生じさせるための臨界パワー（ＰＣ）に少なくとも等しいピークパワーを有する入力サブナノ秒パルスを発生させるように動作する、請求項７又は８に記載のレーザーシステム。
【請求項１０】
前記非線形バルク利得媒体が、Ｃｒ：ＺｎＳ、Ｃｒ：ＺｎＳｅ、Ｃｒ：ＣｄＳ、Ｆｅ：ＺｎＳｅ又はＦｅ：ＺｎＳ製の遷移金属ドープＩＩ‐ＶＩ族半導体のナノ結晶又は多結晶を含む、請求項７から９のいずれか一項に記載のレーザーシステム。
【請求項１１】
前記光学ポンプが、Ｅｒドープファイバーレーザー、Ｔｍドープファイバーレーザー、又は遷移金属ドープＩＩ‐ＶＩ族半導体レーザーから選択されていて、前記マスター発振器がピコ秒又はフェムト秒遷移金属ドープＩＩ‐ＶＩ族半導体レーザーから選択されている、請求項７から１０のいずれか一項に記載のレーザーシステム。
【請求項１２】
前記非線形バルク利得媒体の上流又は下流に位置する少なくとも一つの分散素子を更に備え、前記分散素子が、平行平面板、一組の分散プリズム、分散ミラー、又はこれらの組み合わせのいずれかであり、前記分散素子が入力サブナノ秒パルスのパラメータを制御するように構成されている、請求項７から１１のいずれか一項に記載のレーザーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、利得特性及び非線形特性を有する固体物質の同時シーディング及びポンピングに基づいた新規レーザーシステム構成及び出力に関し、その固体物質は、その固体物質を通るシングルパス（一回の通過）において、シードパルスを少なくとも増強し且つスペクトル的に広げる。パルス圧縮等の追加的な非線形光学効果も認められる。
【背景技術】
【０００２】
パルスレーザー源は、超短又はフェムト秒（ｆｓ）パルス持続時間（パルス幅）と、高平均パワーと、広域光スペクトルとを兼ね備えるものであり、分光、感知、コヒーレンストモグラフィー、生物医学等の多様な応用において大きな需要がある。スペクトル的に広いレーザー発振を２〜１０μｍ、つまり所謂中赤外（ｍｉｄ‐ＩＲ）領域に拡張することが、中赤外領域に共振フィンガープリント（共振特徴部）を有することを特徴とする物質、例えば、一般的な分子（Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、ＣＯ、ＮＨ４が挙げられるが、これらに限定されない）、生物医学的物質、大気汚染物質、危険物等の検出のために強く望まれている。更に、広域でコヒーレントな光スペクトルを有する高パワー中赤外ｆｓ源は、物理及び化学における基本的過程の時間分解研究にとって極めて重要である。
【０００３】
ｆｓパルスをスペクトル的に広げるための標準的な方法は、所謂スーパーコンティニウム発生（ＳＣＧ，ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）である。過去十年において、ＳＣＧはファイバー及び導波路において多く研究されてきた。つい最近になって、カルコゲニドステップインデックス型ファイバーにおいて、中赤外「フィンガープリント領域」全体をカバーするＳＣＧが実証された。しかしながら、ファイバーや導波路に基づいたＳＣＧには、固有のピーク及び平均パワーの制限や、整列感度の問題が存在する。
【０００４】
より最近では、バルク物質におけるＳＣＧが、比較的単純であること、フレキシブルであること、高いピーク及び平均パワーを有すること等の利点により新たな可能性を示し始めている。更に、一部のバルク物質におけるＳＣＧは、フェムト秒入力パルスをほんの数回の光サイクルのみを有する更に短い出力パルスに圧縮するという特徴を有する。バルク媒体が広域なコンティニウムを発生させる性能を定義する重要なパラメータは、所謂自己集束（ｓｅｌｆ‐ｆｏｃｕｓｉｎｇ）の臨界パワーＰＣである。臨界パワーは、物質特有のパラメータであり、非線形屈折率ｎ２での物質の三次非線形性によって定義される：ＰＣ〜λ２／ｎ２。臨界パワーは、数百ｋＷ（例えば、ＺｎＳｅやＺｎＳ等のＩＩ‐ＶＩ族半導体の場合）から数十ＭＷ（例えば、ＹＡＧやＣａＦ２の場合）まで様々である。
【０００５】
一般的な中赤外バルクＳＣＧ設定が図１に示されている。そのシステムは、ｆｓマスター発振器（ＭＯ）、周波数変換ステージ（ＦＣ）、ｆｓレーザー増幅器（ＡＭＰ）、集束光学系（例えば、レンズＬ）、コンティニウム発生用のバルク媒体（ＳＣＧ）から成る。システムは、中赤外コンティニウム（Ｏｕｔ）をスペクトル的に広げるように構成される。周波数変換ステージＦＣは任意選択的なものであり、増幅器（ＡＭＰ）の前又は後で使用可能である。
【０００６】
典型的には、ｆｓ発振器から直接的には、臨界パワーを超えるピークパワーレベルに到達することはできない。従って、ＳＣＧステージに伝える前に、ｆｓパルスを増幅する必要がある。更に、多くの標準的なｆｓ発振器（Ｔｉ：サファイア、ファイバーに基づくもの）は、近赤外（ｎｅａｒ‐ＩＲ）で放出する。従って、近赤外ｆｓパルスを中赤外領域に周波数変換するための追加のステージが必要とされる（増幅ステージの前又は後に）。ｆｓパルスの周波数変換及び増幅の方法が十分に開発されている一方で、他方では、その設定全体は非常に複雑で、嵩張り、コストが高く、既存の中赤外バルクＳＣＧ源の実用的な使用を大きく制限している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／２３２３２号（２０１５年３月３０日出願）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
広域スペクトル出力を、そのような出力を生じさせるために多数の高価な部品に頼らずに生じさせるピコ秒、更に好ましくはフェムト秒レーザーが要求されている。本発明者は、その要求を、シードパルスを同時に増幅し、スペクトル的に広げ、且つ圧縮するシングルパス増幅器を備えるレーザーシステムを構築することによって満たした。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、利得媒体においてシードパルスを増幅しスペクトル的に広げるように構成された光学方式を活用する短パルス広域スペクトル発生レーザーシステムを提供する。具体的には、非線形特性を有するバルク利得媒体が、連続又は不連続ポンプ出力及びシードパルスを同時に受ける。誘導光学系を用いて、光学ポンプから放出されるポンプ放射とマスター発振器デバイスから放出されるマスター発振器放射とをシングルパス（一回の通過）でバルクにおいて重ね合わせる。追加の光学系が、出力パルスを透過したポンプ放射から分離するために用いられる。
【００１０】
本開示の一態様では、マスター発振器からのパルスのピークパワーは、バルク媒体における自己集束用の臨界パワー（ＰＣ）に略等しいかそれを超える。
【００１１】
上記態様を参酌可能な本開示の他の態様では、マスター発振器からの入力パルスとバルクとの非線形相互作用が、非線形光学効果をもたらす。その非線形光学効果は、自己集束、自己位相変調、相互位相変調、四波混合、フィラメンテーション、及び、パルス圧縮のうちのいずれか一つ又は任意の組み合わせを含み得る。
【００１２】
上記態様のうちいずれかとは別に又は組み合わせて検討される本開示の更なる態様では、バルク媒体は、遷移金属ドープＩＩ‐ＶＩ族物質（ＴＭ：ＩＩ‐ＶＩ）ナノ結晶又は多結晶を備える。好ましくは、ＴＭ：ＩＩ‐ＶＩナノ結晶又は多結晶は、Ｃｒ：ＺｎＳと、Ｃｒ：ＺｎＳｅと、Ｃｒ：ＣｄＳと、Ｆｅ：ＺｎＳｅと、Ｆｅ：ＺｎＳとのうちいずれか一つである。
【００１３】
上記態様のいずれかにおける本発明用のポンプについては、Ｅｒ又はＴｍドープファイバーのうち一方から選択されたレーザーとして構成されることが好ましいが、ＴＭ：ＩＩ‐ＶＩレーザーも本発明の範囲内において想定されている。ポンプは連続波（ＣＷ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｗａｖｅ）方式で動作し得る。
【００１４】
本発明は、上記態様のいずれかに関する範囲内において、マスター発振器を用いて、バルクに入力されるシードパルスを生じさせることができる。本発明の目的にとっては、パルスの波長は物質のバンドギャップを大幅に超えなければならない。好ましくは、マスター発振器は、ピコ秒又はフェムト秒ＴＭ：ＩＩ‐ＶＩレーザーから選択されたレーザーである。
【００１５】
更に、本発明のレーザーシステムは、上記態様のうちいずれかの構造に組み込まれた追加の光学部品を活用することができる。好ましくは、レーザーシステムは、バルク媒体の前又は後に位置する少なくとも一つの分散素子を含む。このような分散素子は、平行平面板と、一組の分散プリズムと、分散ミラーとのうちいずれか一つか又はこれらの組み合わせを含み得る。
【００１６】
好ましくは、分散素子は、システムの上記バルク及び他の構成要素の分散を補償するように構成され、また、他の実施形態では、分散素子は、マスター発振器からの入力パルスのパラメータを制御するように構成される。
【００１７】
また、本発明は、上記態様のいずれか又は組み合わせに従って構成されたレーザーシステムによって実施される方法も提供する。本発明の方法は、まず、シードのピークパワーを増大させ且つスペクトルを広げることができるバルク媒体にマスター発振器からのシードパルスを入力するのと同時に、バルク媒体においてシードパルスとのレーザー相互作用を生じさせるのに十分な光学ポンプを用いてバルク媒体をポンピングして、シードパルスのものよりも大きいパルスエネルギー及び広いスペクトルを有する出力パルスがバルクから放出されるようにすることによって、ピコ秒又はフェムト秒シードパルスの特性を増強することを可能にする。
【００１８】
好ましくは、伝播している光学パルスとバルク媒体との間の非線形相互作用は、バルク媒体を光学的にポンピングすることで誘起されるレーザー相互作用によって増強される。
【００１９】
好ましくは、出力パルスのスペクトルは、マスター発振器からの入力シードパルスのスペクトルと比較して顕著に広げられる。
【００２０】
好ましくは、出力パルスの持続時間は、マスター発振器からの入力パルスの持続時間と比較して顕著に短くされる。
【００２１】
本開示の上記態様及び他の態様、特徴及び利点は、図面を活用してより容易に明らかとなるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来技術の一般的な中赤外ＳＣＧシステムを与える。
【図２】図２（ａ）は、「コールド増幅器」を備えるマスター発振器の光学概略を与える。図２（ｂ）は、図２（ａ）の光学概略の測定スペクトルを与える。
【図３】本発明の光学概略を与える。
【図４】図３の光学概略によって放出された出力パルスの測定スペクトルを与える。
【図５】出力パルスの自己相関を与える。
【図６】ポンプを備えるデバイスの測定特性を比較する。
【図７】本発明用のマスター発振器の概略を与える。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。可能である限り、同一又は同様の参照番号及び文字を図面及び明細書において使用して、同一又は同様の部分やステップを指称する。図面は単純化されたものであり縮尺通りではない。利便性及び明確性のためのみにおいて、方向に関する用語（上下等）、運動に関する用語（前後等）を図面に関して用いることがある。「結合」との用語や同様の用語は、必ずしも直接的で直の接続を表すものではなく、中間要素やデバイスを介した接続も含む。
【００２４】
遷移金属ドープＩＩ‐ＶＩ族半導体（ＴＭ：ＩＩ‐ＶＩ）に基づいたフェムト秒（ｆｓ）発振器の最近の登場が、中赤外スペクトル領域におけるｆｓ光学パルスを直接得ることで、標準的な近赤外ｆｓ発振器の中赤外への周波数変換用の複雑で嵩張る設定の必要性を回避することを可能にした。更に、多結晶Ｃｒ２＋：ＺｎＳ及びＣｒ２＋：ＺｎＳｅカーレンズモード同期レーザー技術におけるつい最近の発展が、ｆｓ中赤外発振器の出力パラメータの顕著な改善を、平均パワー（２Ｗ）、パルスエネルギー（２４ｎＪ）、及びパルス持続時間（≦２９ｆｓ）に関してもたらしている。
【００２５】
重要なのは、中赤外多結晶Ｃｒ２＋：ＺｎＳ  ｆｓ発振器から直接得られる略０．５ＭＷのピークパワーが、Ｃｒ２＋：ＺｎＳ、Ｃｒ２＋：ＺｎＳｅ、及び他のＩＩ‐ＶＩ族半導体における自己集束の臨界パワーに略等しいということである。
【００２６】
多数の実験が、０．５ＭＷレベルのピークパワーが、多結晶Ｃｒ２＋：ＺｎＳ／ＺｎＳｅ／ＣｄＳｅにおいていくらかのスペクトル拡大を得るのに十分高いということを示している。バルクのＣｒ２＋：ＺｎＳ、Ｃｒ２＋：ＺｎＳｅ、及びＣｒ２＋：ＣｄＳｅにおける中赤外ｆｓ発振器のスペクトル拡大に対する実験が図２（ｂ）に示されている。
【００２７】
特に、図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ本発明の光学概略及び測定スペクトルを与えていて、中赤外ｆｓレーザーがシードレーザーとして用いられ、バルクは、Ｃｒ２＋：ＺｎＳ／ＺｎＳｅ／ＣｄＳｅのいずれかのＩＩ‐ＶＩ族物質である。図２（ａ）は、ｆｓマスター発振器（ＭＯ）、集束レンズ（Ｌ）、バルクＣｒ２＋：ＺｎＳ／ＺｎＳｅ／ＣｄＳｅ物質から成る設定の概略を与える。図２（ｂ）は、対数スケールで、パルスの測定スペクトルを入力（破線）と出力（実線）について示す。この構成では、バルクはポンピングされず、「コールド増幅器」とみなされ、バルクに与えられたエネルギーはシードパルスからのみのものである。
【００２８】
図３は、「ホット増幅器」を用いる本発明の光学概略を与える。この構成で用いたポンプは、ＩＰＧフォトニクス社（マサチューセッツ州オックスフォード）製のエルビウムファイバーレーザー（型番ＥＬＲ‐２０‐１５６７‐ＬＰ）である。「ホット増幅器」が、同時にポンピングされ且つシードパルスに晒されるバルクであることは明らかである。この設定は、シングルパス（一回の通過）で、ｆｓ光学パルスのスペクトル拡大及び増幅を生じさせる。図３に与えられるシステムは、ｆｓマスター発振器（ＭＯ）、ＭＯビーム用の集束光学系（Ｌ１）、ポンプレーザー（Ｐｕｍｐ）、Ｐｕｍｐビーム用の集束光学系（Ｌ２）、Ｐｕｍｐビーム及びＭＯビームを重ね合わせるための光学系（例えば、ダイクロイックミラーＤＭ１）、ビームステアリング用の任意選択的な光学系（Ｍ）、レーザー利得媒体及び非線形媒体の特性を併せ持つバルク物質（ＧＭ‐ＮＭ）（例えば、多結晶Ｃｒ２＋：ＺｎＳ／ＺｎＳｅ）、及び、出力ビーム（Ｏｕｔ）を残余のポンプ放射から分離するための光学系（例えば、ダイクロイックミラーＤＭ２）を備える。
【００２９】
図３の概略では、ダイクロイックミラーＤＭ１を用いて、中赤外ｆｓマスター発振器（ＭＯ）からの放射が、Ｅｒドープファイバーレーザー（Ｐｕｍｐ）のＣＷ放射と重ね合わせられる。ＭＯビーム及びＰｕｍｐビームは、ＧＭ‐ＮＭ多結晶Ｃｒ２＋：ＺｎＳ又はＣｒ２＋：ＺｎＳｅ（ＧＭ‐ＮＭ）で集束される。これは、レーザー利得媒体及び非線形媒体の特性を併せ持つので、（ｉ）ＧＭ‐ＮＭの光学ポンピングが、ＭＯからの入力パルスの増幅をもたらし（従来のレーザー増幅器と同様に）、（ｉｉ）ＧＭ‐ＮＭの非線形性が、入力パラスのスペクトル拡大をもたらし、（ｉｉｉ）ＧＭ‐ＮＭを伝播中のパルスの増幅が、ピークパワーの増大、つまりは更なるスペクトル拡大等をもたらす。明らかなように、初期スペクトル拡大は、入力パルスの十分に高いピークパワーにおいて達成される。
【００３０】
本提案のデバイスの測定特性が図４、図５、図６にまとめられている。実験は、多結晶Ｃｒ２＋：ＺｎＳをバルク、つまりＧＭ‐ＮＭとして用いて行われた（同様の結果が、多結晶Ｃｒ２＋：ＺｎＳｅを用いても得られた）。
【００３１】
これらの結果は、バルクを通るシングルパスで、中赤外ｆｓパルスの増幅、スペクトル拡大、及び圧縮があることを意味している。デバイスは多結晶Ｃｒ２＋：ＺｎＳ又はＣｒ２＋：ＺｎＳｅに基づくものであり、低コストで効率的なＣＷファイバーレーザーによって光学的にポンピングされる。デバイスの出力特性が更に大幅に改善可能であることに疑いはない。
【００３２】
図４は、出力パルスの測定スペクトルを与える。「コールドスペクトル」は、ポンプレーザーをオフにして、つまり「コールド増幅器」で測定された。「ホットスペクトル」は、シードパルスと同時に入力される２０ＷのＣＷポンプパワーで、つまり「ホット増幅器」で測定され、７．１Ｗ平均出力パワーが、シードの１．９Ｗからの増大であった。灰色の線が、ポンプパワーの増大と共にスペクトル拡大を示す。上のグラフは、１ｍの標準的空気とポンプセパレータ（ＤＭ２）の透過率を示す。見て取れるように、得られたスペクトルは、２．０〜２．５μｍの大気透明度ウィンドウを完全に満たしている。
【００３３】
図５は、出力パルスの自己相関の測定結果を示す。「コールド自己相関」は、Ｐｕｍｐレーザーをオフにして測定され、「ホット自己相関」は、２０ＷのＣＷポンプパワー及び７．１Ｗの出力パワーで測定された。見て取れるように、入力パルスの増幅は、４４ｆｓから略３３ｆｓへの圧縮を伴っている。
【００３４】
図６は、デバイスの測定特性対ポンプパワーを与える。上のグラフは、スペクトルバンド幅（−１０ｄＢレベルにおける）及びパルス持続時間を比較している。下のグラフは増幅器の利得を比較している。見て取れるように、ポンプパワーの増大が、（ｉ）スペクトル拡大、（ｉｉ）パルス圧縮、（ｉｉｉ）出力パワーの増大をもたらしている。重要なのは、ｆｓパルスの増幅が、ＣＷレーザーの増幅と同じくらい効率的に生じていることである。
【００３５】
本発明で用いられるマスター発振器が図７に示されている。このレーザーは特許文献１により詳細に記載されていて、その内容全体は参照として本願に組み込まれる。図７に与えられているように、Ｅｒドープファイバーレーザー（ＥＤＦＬ，Ｅｒ‐ｄｏｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒ）によって、レーザーは１５６７ｎｍで光学的にポンピングされる。反射防止（ＡＲ，ａｎｔｉ‐ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）コーティングされた多結晶Ｃｒ２＋：ＺｎＳ利得要素が、二つの湾曲ミラーの間において垂直入射で共振器に取り付けられる。利得要素は、長さ５ｍｍで、１１％の低信号透過率を有し、室温の水で冷却される。共振器のレッグは等しくなく、典型的な比は２：５である。レーザーは、二つの光学出力、つまり、出力カプラー（ＯＣ，ｏｕｔｐｕｔ  ｃｏｕｐｌｅｒ）を介する中赤外と、第二次高調波発生（ＳＨＧ）波長範囲において高い透過率を有する湾曲ダイクロイックミラー（ＤＭ，ｄｉｃｈｒｏｉｃ  ｍｉｒｒｏｒ）を介するＳＨＧとを有する。光学コーティングの反射率及び群遅延分散（ＧＤＤ，ｇｒｏｕｐ  ｄｅｌａｙ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）は、２２００〜２７００ｎｍの波長範囲において最適化された。共振器の正味のＧＤＤは、負のＧＤＤを有して設置される高反射体（ＨＲ，ｈｉｇｈ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）の種類及び数を変更することによって離散的ステップにおいて調整可能である。利得要素の三次分散（ＴＯＤ，  ｔｈｉｒｄ  ｏｒｄｅｒ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）は、専用のミラー（ＨＲ＊）によって補償された。レーザーは最大のＣＷ出力パワー用に最適化された。次いで、カーレンズモード同期方式（ＯＣ変換によって開始される）を可能にするために、湾曲ミラー同士の間の距離を微調整した。モード同期レーザーのスペクトルパラメータ及び時間パラメータを、０．１５ｍ二重格子モノクロメータ及び干渉自己相関器を用いて特性評価した。ＯＣの厚さ３．２ｍｍのＺｎＳｅ基板を介する伝播に起因する出力パルスの歪み（２４００ｎｍにおいてＧＤＤ＝＋７１０ｆｓ２）を、共振器の外部で、厚さ５ｍｍのＹＡＧプレート及びＴＯＤ補償器ＨＲ＊の組み合わせによって補償した。
【００３６】
当業者は、単に通常の実験を用いて、本開示の発明の具体的な実施形態の多くの等価物を認識し、又は確かめることができる。本開示の概略は光イメージングシステムで使用可能であるが、本開示の構造には拡張性である。従って、上記実施形態は単に例示によって与えられているものであり、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内において、本発明を具体的に説明されている以外のやり方で実施し得ることを理解されたい。本開示は、本願に記載の個々の特徴、システム、物質、及び／又は方法を対象としている。また、そうした特徴、システム、物質及び／又は方法の二つ以上の組み合わせは、そうした特徴、システム、物質及び／又は方法が互いに矛盾していなければ、本発明の範囲内に含まれるものである。
【図１】
2018534615.tif 000003
【図２】
2018534615.tif 000004
【図３】
2018534615.tif 000005
【図４】
2018534615.tif 000006
【図５】
2018534615.tif 000007
【図６】
2018534615.tif 000008
【図７】
2018534615.tif 000009
【国際調査報告】
2018534615.tif 000010