(57)【要約】      （修正有）【課題】繰り返し周波数可変超高速光源からの比較的長いパルスを、高エネルギ超高速レーザシステムへの応用に適する短い高エネルギパルスに変換する。【解決手段】５０ｐｓ〜１０ｎｓのパルスを出力するマイクロチップレーザ７１と、マイクロチップレーザ７１の出力を受光する正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもつファイバ７２と、正のＧＶＤをもつファイバ７２からの出力を受光する圧縮器７３とを備えるシステムである。【選択図】図７
2013156650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、
前記パルス光源の出力を受光する増幅器と、
正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記増幅器の出力を受光するファイバと、
を備える結合物。
【請求項２】
光源と、
前記光源の出力を受光するべく配置され、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力する変調器と、
前記変調器で出力されるパルスを増幅するべく配置された増幅器と、
正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記増幅器の出力を受光するファイバと、
を備える結合物。
【請求項３】
光源と、
前記光源の出力を受光するべく配置され、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力する変調器と、
前記変調器で出力されるパルスを増幅するべく配置された増幅器と、
正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記増幅器の出力を受光するファイバと、
正のＧＶＤをもつ前記ファイバの出力を受光するべく配置された２−ステージ圧縮器と、
を備える結合物。
【請求項４】
約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、
前記パルス光源の出力を受光するべく配置された１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数の変調器と、
前記変調器で変調されたパルスを増幅するべく配置された第１増幅器と、
正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記増幅器の出力を受光するファイバと、
正のＧＶＤをもつ前記ファイバの出力を増幅するべく配置された第２増幅器と、
を備える結合物。
【請求項５】
１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、
前記パルス光源の出力を増幅するべく配置された増幅器と、
正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記増幅器の出力を受光するファイバと、
を備え、前記パルス光源が電子的手段によって時間領域でスペクトル的にチャープされる結合物。
【請求項６】
１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の可変繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、
正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記パルス光源の出力を受光するファイバと、
を備える結合物。
【請求項７】
１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の可変繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、
正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記パルス光源の出力を受光するファイバと、
を備え、前記ファイバが前記パルスを増幅する結合物。
【請求項８】
１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の可変繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、
正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記パルス光源の出力を受光するファイバと、
を備え、前記ファイバが２重パス構成に配置される結合物。
【請求項９】
前記ファイバは、マルチモードファイバである請求項１に記載の結合物。
【請求項１０】
前記マルチモードファイバは、シングルモード動作である請求項１に記載の結合物。
【請求項１１】
パルスエネルギは、５００ｎＪ以上である請求項１に記載の結合物。
【請求項１２】
前記２−ステージ圧縮器は、正のＧＶＤと自己位相変調とをもつ第２ファイバを備える請求項３に記載の結合物。
【請求項１３】
前記光源は、レーザダイオードを含む請求項１〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項１４】
前記光源は、内部変調される請求項１〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項１５】
前記光源は、外部変調される請求項１〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項１６】
前記パルスは、１〜１００ｐｓの範囲である請求項１〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項１７】
１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを受光する第１圧縮器を更に備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項１８】
前記光源は、更なる増幅を受け、前記パルスは、パルス圧縮なしでのチャープパルス増幅を受ける請求項１〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項１９】
前記増幅器は、ファイバ増幅器である請求項１〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項２０】
前記レーザダイオードは、利得スイッチレーザダイオードである請求項１３に記載の結合物。
【請求項２１】
前記圧縮器は、前記パルスを受光する分散シフトファイバを備える請求項１７に記載の結合物。
【請求項２２】
前記増幅器は、エルビウムファイバ増幅器である請求項１に記載の結合物。
【請求項２３】
前記正のＧＶＤをもつファイバは、約２０ｍの長さをもつ請求項１に記載の結合物。
【請求項２４】
チャープファイバ格子を備え、正のＧＶＤをもつ前記ファイバの出力を受光する第２圧縮器を更に備える請求項１、２、４〜６のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項２５】
前記チャープファイバ格子は、スペクトルフィルタとして機能するべく形成される請求項２４に記載の結合物。
【請求項２６】
正のＧＶＤをもつ前記ファイバからのパルス出力からペデスタルを除去する手段を更に備える請求項１に記載の結合物。
【請求項２７】
前記光源は、ｃｗレーザダイオードを備え、前記変調器は、前記ｃｗレーザダイオードの出力端に配置される請求項２〜４のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項２８】
前記変調器と縦につないで配置される第２変調器更に備える請求項２〜４のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項２９】
前記ｃｗレーザダイオードの出力は、ゲートで制御される請求項２７に記載の結合物。
【請求項３０】
前記変調器は、電子吸収変調器である請求項２〜４のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項３１】
前記増幅器は、イットリビウムドープファイバ増幅器である請求項２〜４のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項３２】
正のＧＶＤをもつ前記ファイバは、約２００ｍの長さをもつ請求項２に記載の結合物。
【請求項３３】
正のＧＶＤをもつ前記ファイバの出力を受光する第２圧縮器を更に備える請求項１〜２及び４〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項３４】
前記第２圧縮器は、サーキュレータを備え、該サーキュレータの出力端は、正のＧＶＤと自己位相変調をもつ第２ファイバを備える請求項３３に記載の結合物。
【請求項３５】
前記サーキュレータは、減衰器を備え、
それによって出力パルスは更なる増幅のために伸張される請求項３４に記載の結合物。
【請求項３６】
前記２―ステージ圧縮器は、４−ポートサーキュレータと二つのファイバ格子とを備える請求項３に記載の結合物。
【請求項３７】
前記増幅器と、
正のＧＶＤ及び自己位相変調をもつ前記ファイバとは、２重パスされる請求項１〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項３８】
前記ダイオードからのパルス出力形状は、放物線パルス増幅器での増幅にとって十分放物線である請求項５に記載の結合物。
【請求項３９】
前記第２増幅器は、放物線パルス増幅器として動作する請求項４に記載の結合物。
【請求項４０】
前記結合物の出力の波長を変えるために変換結晶を更に備える請求項３９に記載の結合物。
【請求項４１】
請求項４０に記載の結合物を含むシステムであって、該システムは、物体の表面の欠陥を検出するＵＶスペクトルで動作する。
【請求項４２】
前記結合物で発生される出力は、前記欠陥に位置したときにそれによって前記欠陥を修復するパルス或いはパルス列を作るように準備される請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
パルス光源は、マイクロチップレーザを備える請求項６〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項４４】
前記マイクロチップは、１ｐｓより大きなパルスを出力する請求項４３に記載の結合物。
【請求項４５】
ラマン発生が制限される請求項１〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項４６】
前記ファイバは、自己位相変調のためにシングルモード動作するマルチモードファイバであり、パルスエネルギは、５００ｎＪより大きい請求項４及び６〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項４７】
前記マイクロチップレーザは、５０ｐｓ〜１０ｎｓの範囲で出力する請求項４３に記載の結合物。
【請求項４８】
前記ファイバは、約５０の圧縮率のために約２メートルの長さをもつシングルモードファイバである請求項６に記載の結合物。
【請求項４９】
前記ファイバは、コアの無いエンドキャップを備え、
それによってモードが前記ファイバの表面の前で広げられる請求項４６に記載の結合物。
【請求項５０】
大きなモードフィールド径をもつ増幅器を更に備える請求項４及び６〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項５１】
前記増幅器は、マルチモードファイバと穴のあるファイバ増幅器の一方である請求項４及び６〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項５２】
パルスエネルギは１μＪより大きく、前記ファイバはマルチモードファイバであり、前記パルスは伸張される請求項４及び６〜８のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項５３】
前記マイクロチップレーザは、０．５μＪ出力する請求項４３に記載の結合物。
【請求項５４】
前記マイクロチップレーザは、６ｋＨｚで２４０ｐｓのパルスを出力する請求項５３に記載の結合物。
【請求項５５】
前記ファイバは、マルチモード増幅器ファイバである請求項７に記載の結合物。
【請求項５６】
前記ファイバは、１７μｍのモードフィールド径をもつシングルモードを増幅する請求項５５に記載の結合物。
【請求項５７】
前記二重パス配置は、非―ＰＭファイバにとって単一偏光動作を維持する請求項８に記載の結合物。
【請求項５８】
５０ｐｓ〜１０ｎｓの範囲のパルスを出力するマイクロチップレーザと、
前記マイクロチップレーザの出力を受光する正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調をもつファイバと、
正のＧＶＤをもつ前記ファイバからの出力を受光する圧縮器と、
前記圧縮器の出力でポンプされる利得スイッチレーザと、
を備えるシステム。
【請求項５９】
前記利得スイッチレーザの出力は、１０ｐｓ未満である請求項５８に記載のシステム。
【請求項６０】
マイクロチップレーザと、
前記マイクロチップレーザの出力を受光し、且つ１０ｐｓ未満のパルスを出力する正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもつファイバと、
正のＧＶＤをもつ前記ファイバからの出力を受光する圧縮器と、
前記圧縮器の出力でポンプされる利得スイッチレーザと、
を備えるシステム。
【請求項６１】
１５０ｐｓより大きなパルスを出力するマイクロチップレーザと、
前記マイクロチップレーザの出力を受光する正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもつファイバと、
正のＧＶＤをもつ前記ファイバからの出力を受光する圧縮器と、
前記圧縮器の出力でポンプされる利得スイッチレーザと、
を備え、前記ファイバはシングルモード動作するシステム。
【請求項６２】
光源をもち、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、
前記光源の出力を受光する正の群速度分散（ＧＶＤ）ファイバと、
を備え、前記ファイバは、該ファイバの自己位相変調でスペクトル発生（generation）を起こすシステム。
【請求項６３】
前記光源は、外部変調と内部変調の一方である請求項６２に記載のシステム。
【請求項６４】
前記正のＧＶＤファイバは、マルチモードファイバである請求項６２に記載のシステム。
【請求項６５】
前記マルチモードファイバは、シングルモード動作である請求項６４に記載のシステム。
【請求項６６】
前記正のＧＶＤファイバは、約２０メートル、或いは約２００メートルの長さをもつ請求項６２に記載のシステム。
【請求項６７】
前記正のＧＶＤファイバからのパルス出力からペデスタルを除去するための手段を更に備える請求項６２に記載のシステム。
【請求項６８】
前記パルスは、１〜１００ｐｓの範囲である請求項６２に記載のシステム。
【請求項６９】
前記パルス光源の出力は増幅され、前記パルスはパルス圧縮なしでのチャープパルス増幅を受ける請求項６２に記載のシステム。
【請求項７０】
パルスエネルギは、５００ｎＪより大きい請求項６２に記載のシステム。
【請求項７１】
前記システムの出力の波長を変えるために変換結晶を更に備える請求項６２に記載のシステム。
【請求項７２】
前記システムは、ＵＶスペクトルで動作する請求項６２に記載のシステム。
【請求項７３】
ラマン発生が制限される請求項６２に記載のシステム。
【請求項７４】
前記ファイバは、約５０の圧縮率のために約２メートルの長さをもつシングルモードファイバである請求項６２に記載のシステム。
【請求項７５】
前記ファイバは、コアなしのエンドキャップを備え、
それによって、モードが前記ファイバの表面前で広げられる請求項６２に記載のシステム。
【請求項７６】
パルスエネルギは１μＪより大きく、前記ファイバはマルチモードファイバであり、前記パルスは伸張される請求項６２に記載のシステム。
【請求項７７】
前記ファイバはマルチモードファイバであり、モードフィールド径１７μｍのシングルモードを増幅する請求項６２に記載のシステム。
【請求項７８】
前記光源は、ｃｗレーザダイオード、レーザダイオード、利得スイッチレーザダイオード、マイクロチップレーザ、Ｑスイッチマイクロチップレーザ、の一つである請求項６２に記載のシステム。
【請求項７９】
前記マイクロチップレーザは、１ｐｓより大きなパルスを出力する請求項７８に記載のシステム。
【請求項８０】
前記マイクロチップレーザは、５０ｐｓ〜１０ｎｓの範囲のパルスを出力する請求項７８に記載のシステム。
【請求項８１】
前記マイクロチップレーザは、０．５μＪのパルスを出力する請求項７８に記載のシステム。
【請求項８２】
前記マイクロチップレーザは、６ｋＨｚで２４０ｐｓのパルスを出力する請求項７８に記載のシステム。
【請求項８３】
前記パルス光源は、前記光源の出力を受光する変調器を備える請求項６２に記載のシステム。
【請求項８４】
前記システムは、前記第１変調器に縦につないで配置された第２変調器を更に備える請求項８３に記載のシステム。
【請求項８５】
前記変調器は、電子吸収変調器である請求項８３に記載のシステム。
【請求項８６】
前記光源は、ｃｗレーザダイオードである請求項８３に記載のシステム。
【請求項８７】
前記ｃｗレーザダイオードは、ゲートで制御される請求項８６に記載のシステム。
【請求項８８】
前記パルス光源は、前記光源の出力を受光する第１圧縮器を備える請求項６２に記載のシステム。
【請求項８９】
前記第１圧縮器は、分散シフトファイバを備える請求項８８に記載のシステム。
【請求項９０】
前記システムは、前記パルス光源の出力を受光する第１増幅器を更に備え、前記正のＧＶＤファイバは、該増幅器の出力を受光する請求項６２に記載のシステム。
【請求項９１】
前記第１増幅器は、イットリビウムドープファイバとエルビウムドープファイバの一方を備える請求項９０に記載のシステム。
【請求項９２】
前記増幅器と前記正のＧＶＤファイバとは、二重パスされる請求項９０に記載のシステム。
【請求項９３】
前記二重パス配置は、非−ＰＭファイバに対して単一偏光動作を維持する請求項９２に記載のシステム。
【請求項９４】
前記増幅器は、大きなモードフィールド径をもつ請求項９０に記載のシステム。
【請求項９５】
前記増幅器は、マルチモードファイバ及び穴のある増幅器の一方である請求項９０に記載のシステム。
【請求項９６】
前記システムは、前記正のＧＶＤファイバの出力を受光するべく配置された第２増幅器を更に備える請求項６２に記載のシステム。
【請求項９７】
前記第２増幅器は、イットリビウムドープファイバを備える請求項９６に記載のシステム。
【請求項９８】
前記第２増幅器は、放物線パルス増幅器として動作する請求項９６に記載のシステム。
【請求項９９】
前記システムは、前記ファイバの出力を受光するべく配置された第２圧縮器を更に備える請求項６２に記載のシステム。
【請求項１００】
前記システムは、前記第２増幅器の出力を受光するべく配置された第２圧縮器更に備える請求項９６に記載のシステム。
【請求項１０１】
前記第２圧縮器は、
（１）  サーキュレータ、
（２）  減衰器、それによって出力パルスが更なる増幅のために伸張される、
（３）  ４ポートサーキュレータと二つのファイバ格子、前記第２圧縮器が２−ステージ圧縮器である、
（４）  格子、
（５）  スペクトルフィルタ、
の一つを含む請求項９９或いは１００のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０２】
前記格子は、チャープファイバ格子である請求項１０１に記載のシステム。
【請求項１０３】
前記チャープファイバ格子は、スペクトルフィルタとして機能する請求項１０２に記載のシステム。
【請求項１０４】
前記サーキュレータの出力端は、自己位相変調をもつ第２の正のＧＶＤファイバを備える請求項１０１に記載のシステム。
【請求項１０５】
前記格子は、調整可能な分散をもつ圧縮格子である請求項１０１に記載のシステム。
【請求項１０６】
前記格子の反射率は、波長の関数として可変である請求項１０１に記載のシステム。
【請求項１０７】
前記格子は、ファイバ格子であり、チャープが前記ファイバ格子の応力の関数として調整可能である請求項１０１に記載のシステム。
【請求項１０８】
前記格子は、ファイバ格子であり、チャープが該ファイバ格子の温度の関数として調整可能である請求項１０１に記載のシステム。
【請求項１０９】
前記格子は、ファイバ格子であり、チャープが前記ファイバ格子の応力の関数として調整可能である請求項１０１に記載のシステム。
【請求項１１０】
前記格子は、波長の関数としてパルス振幅を変える請求項１０１に記載のシステム。
【請求項１１１】
光源を有し、
パルスを出力するパルス光源と、
前記光源の出力を受光する正の群速度分散（ＧＶＤ）ファイバと、
前記正のＧＶＤファイバの出力を受光する第２増幅器と、
を備え、前記ファイバは該ファイバの自己位相変調でスペクトル発生（generation）を起こし、前記第２増幅器は放物線増幅器であるシステム。
【請求項１１２】
前記光源は、外部変調されるものと内部変調されるものの一方である。
【請求項１１３】
前記正のＧＶＤファイバは、マルチモードファイバである請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１１４】
前記マルチモードファイバは、シングルモード動作である請求項１１３に記載のシステム。
【請求項１１５】
前記正のＧＶＤファイバは、約２０メートル、或いは約２００メートルの長さをもつ請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１１６】
前記正のＧＶＤファイバからの出力からペデスタルを除去するための手段を更に備える請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１１７】
前記パルスは、１〜１００ｐｓの範囲である請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１１８】
前記パルス光源の出力は増幅され、前記パルスはパルス圧縮なしでのチャープパルス増幅を受ける請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１１９】
パルスエネルギは、５００ｎＪより大きい請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１２０】
前記システムの出力の波長を変えるために変換結晶を更に備える請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１２１】
前記システムは、ＵＶスペクトルで動作する請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１２２】
ラマン発生は制限される請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１２３】
前記ファイバは、約５０の圧縮率のために約２メートルの長さをもつシングルモードファイバである請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１２４】
前記ファイバは、コアなしのエンドキャップを備え、
それによって、モードが前記ファイバの表面前で広げられる請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１２５】
パルスエネルギは１μＪより大きく、前記ファイバはマルチモードファイバであり、前記パルスは伸張される請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１２６】
前記ファイバはマルチモードファイバであり、モードフィールド径１７μｍのシングルモードを増幅する請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１２７】
前記システムの出力周波数は、１００ＭＨｚの桁である請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１２８】
前記パルス光源は、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力する請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１２９】
前記光源は、ｃｗレーザダイオード、レーザダイオード、利得スイッチレーザダイオード、マイクロチップレーザ、Ｑスイッチマイクロチップレーザ、の一つである請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１３０】
前記マイクロチップレーザは、１ｐｓより大きなパルスを出力する請求項１２９に記載のシステム。
【請求項１３１】
前記マイクロチップレーザは、５０ｐｓ〜１０ｎｓの範囲のパルスを出力する請求項１２９に記載のシステム。
【請求項１３２】
前記マイクロチップレーザは、０．５μＪのパルスを出力する請求項１２９に記載のシステム。
【請求項１３３】
前記マイクロチップレーザは、６ｋＨｚで２４０ｐｓのパルスを出力する請求項１２９に記載のシステム。
【請求項１３４】
前記パルス光源は、前記光源の出力を受光する変調器を備える請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１３５】
前記システムは、前記第１変調器に縦につないで配置された第２変調器を更に備える請求項１３４に記載のシステム。
【請求項１３６】
前記変調器は、電子吸収変調器である請求項１３４に記載のシステム。
【請求項１３７】
前記光源は、ｃｗレーザダイオードである請求項１３４に記載のシステム。
【請求項１３８】
前記ｃｗレーザダイオードはゲートで制御される請求項１３７に記載のシステム。
【請求項１３９】
前記パルス光源は、前記光源の出力を受光する第１圧縮器を備える請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１４０】
前記第１圧縮器は、分散シフトファイバを備える請求項１３９に記載のシステム。
【請求項１４１】
前記システムは、前記パルス光源の出力を受光する第１増幅器を更に備え、
前記正のＧＶＤファイバは前記増幅器の出力を受光する請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１４２】
前記第１増幅器は、イットリビウムドープファイバとエルビウムドープファイバの一方を備える請求項１４１に記載のシステム。
【請求項１４３】
前記増幅器と前記正のＧＶＤファイバとは、二重パスされる請求項１４１に記載のシステム。
【請求項１４４】
前記二重パス配置は、非−ＰＭファイバに対して単一偏光動作を保持する請求項１４３に記載のシステム。
【請求項１４５】
前記増幅器は、大きなモードフィールド径をもつ請求項１４１に記載のシステム。
【請求項１４６】
前記増幅器は、マルチモードファイバと穴のある増幅器の一方である請求項１４１に記載のシステム。
【請求項１４７】
前記第２増幅器は、イットリビウムドープファイバを備える請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１４８】
前記システムは、前記ファイバの出力を受光するべく配置された第２圧縮器を更に備える請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１４９】
前記システムは、前記第２増幅器の出力を受光するべく配置された第２圧縮器を更に備える請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１５０】
前記第２圧縮器は、
（６）  サーキュレータ、
（７）  減衰器、それによって出力パルスが更なる増幅のために伸張される、
（８）  ４ポートサーキュレータと二つのファイバ格子、前記第２圧縮器が２−ステージ圧縮器である、
（９）  格子、
（１０）スペクトルフィルタ、
の一つを含む請求項１４８或いは１４９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５１】
前記格子は、チャープファイバ格子である請求項１５０に記載のシステム。
【請求項１５２】
前記チャープファイバ格子は、スペクトルフィルタとして機能する請求項１５１に記載のシステム。
【請求項１５３】
前記サーキュレータの出力端は、自己位相変調をもつ第２の正のＧＶＤファイバを備える請求項１５０に記載のシステム。
【請求項１５４】
前記格子は、調整可能な分散をもつ圧縮格子である請求項１５０に記載のシステム。
【請求項１５５】
前記格子の反射率は、波長の関数として可変である請求項１５０に記載のシステム。
【請求項１５６】
前記格子は、ファイバ格子であり、チャープが前記ファイバ格子の応力の関数として調整可能である請求項１５０に記載のシステム。
【請求項１５７】
前記格子は、ファイバ格子であり、チャープが前記ファイバ格子の温度の関数として調整可能である請求項１５０に記載のシステム。
【請求項１５８】
前記格子は、ファイバ格子であり、チャープが前記ファイバ格子の応力の関数として調整可能である請求項１５０に記載のシステム。
【請求項１５９】
前記格子は、波長の関数としてパルス振幅を変える請求項１５０に記載のシステム。
【請求項１６０】
前記パルス光源は、約４ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力する請求項１〜８、６２、或いは１１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６１】
前記パルス光源は、約１ｎｓ未満、或いはそれに等しい、パルスを出力する請求項１〜８、６２、或いは１１１のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高エネルギ超高速レーザシステムへの応用に適したエネルギをもつ繰り返し周波数可変超高速光源に関する。これらの光源は、高エネルギ応用のための短パルス発生用モード同期レーザに取って代わることができる。その光源は、安価な長パルス光源に基づき、高パルスエネルギで短パルスを得るために光ファイバ中でのパルス圧縮を用いる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、高エネルギ超高速レーザ用光源に関する。関連技術のほとんどは、通信用光源に集中している。現在、通信用ファイバで送信されるデータを増やすことができる技術を開発するべく後押しがある。データレートを増加させる二つの方法がある。一つは、異なる波長で動作するチャンネル数を増やすことによる方法（ＷＤＭ）である。他方は、データの周波数を増やすことによりチャンネル当たりのデータレートを増加させることによる方法（ＴＤＭ）である。現在実装されたシステムは、主に１０ギガビット−パー−秒（Ｇｂｉｔ／ｓ）及びそれ以下で動作する。しかしながら、４０Ｇｂｉｔ／ｓ及び１６０Ｇｂｉｔ／ｓで動作するシステムの開発には大きな進歩がある。現状技術は、１チャンネルで１．２８テラビット／秒（Ｔｂｉｔ／ｓ）で動作する実験システムである（非特許文献１参照。）。
【０００３】
通信システムの周波数の増加には多くの技術的挑戦がある。ここで適切である一つは、高周波数パルスの光源である。現在の光源は、リチウムナイオベート振幅変調器で変調された出力をもつｃｗレーザダイオードである。レーザダイオードは、直接変調されるが、ダイオードの直接変調は、主にファイバをある距離伝搬した後で信号を劣化させるスペクトルチャープをレーザダイオード出力に付加する。リチウムナイオベート変調器とそれに関連するエレクトロニクスとが、将来のシステムに必要な周波数とピコセコンド及びサブピコセコンドのパルス幅を達成できるかは不確かである。したがって、代わりとなる光源の研究が現在非常に活発である。代わりとなる光源は、３つの領域に分類される。最初の二つは、レーザダイオードベースのデバイスで、そこでの研究の攻撃は、発生されたパルスの忠実度を改善させることである。一つのカテゴリーのそのようなデバイスは、モード同期レーザダイオードで、そこでの周波数は、レーザ共振器の往復時間で決められる。別のカテゴリーのレーザダイオードベースのデバイスは、利得スイッチレーザダイオードで、そこでの周波数は、エレクトロニクスで決められる。利得スイッチダイオードから短パルスを得るためには、そのパルスがダイオードの後で圧縮される必要がある。これは、通常ファイバ中でのソリトン圧縮で達成される。
【０００４】
３番目のカテゴリーの光源は、モード同期ファイバレーザである。モード同期ファイバレーザは、通常高品質のパルスを与えるが、４０−１６０ＧＨｚより低い周波数で動作する。この低繰り返し周波数の理由は、モード同期レーザの共振器中に通常１パルスだけが存在し、ファイバレーザの共振器が、ファイバからの十分な利得のために長くなければならないからである。モード同期ファイバレーザ研究の攻撃は、より高い調和モード同期（harmonic mode locking）のような方法によりデバイスの周波数を増加させることである。
【０００５】
本発明に関する形状は、利得スイッチダイオードの後にソリトンパルス圧縮用のファイバが続いたものである。初期の例は、非特許文献２に記載されている。外部パルス圧縮をもつ利得スイッチダイオードから可変低繰り返し周波数を発生させるポテンシャルは、高エネルギシステムにこれらのデバイスを使用するのに有利な点である。通常使用されるソリトンパルス圧縮技術は、分散減少ファイバ中での断熱ソリトン圧縮である。分散減少ファイバは、コアが緩やかに減少するファイバである。減少する分散でソリトンのままとどまらせるためには、パルス幅が緩やかに減少しなければならない。分散減少ファイバでのパルス圧縮は、通常、良好なパルス品質と１６までのパルス圧縮ファクタとを与える。現在の通信用利得スイッチダイオードデザインの不利な点は、低パルスエネルギが、必要とされ、発生されることによる。このような条件下では、ファイバパルス圧縮のための非線形性が小さく、したがってファイバは、通常、非常に長く、特にファイバが分散減少ファイバとすると、高価である。また、しばしばレーザダイオードのチャープを補償するファイバが、分散減少ファイバの前に必要とされる。これは、しばしば長さがキロメートル近くである。更に、また、しばしば、長いパルスペデスタルを除去するための非線形光学デバイスが、ファイバパルス圧縮器の後に必要とされる。そのようなデバイスは、非特許文献３に記載されている。このダイオードに３つの要素圧縮器を加えることは、これらのシステムを高価にする。
【０００６】
本発明の光源に要求される特性は、強力な超高速パルスを作るための更なる応用に適するエネルギをもち、繰り返し周波数可変のピコ秒及びサブピコ秒パルスを作り出す能力である。要求される別の特徴は、低コストである。これらの光源は、たくさんの応用をもつ超高速光源に使用される。現在追求されているいくつかの応用は、フェムト秒微細加工、光メモリとフォトニックデバイス、３次元光集積回路とフォトニック結晶用透明材の屈折率変更、眼の手術、歯の治療、皮膚の治療及び微細手術である。これらの応用のためのパルス特性は、通信システムのためとは全く異なる。ピコジュールのパルスエネルギと＞１ＧＨｚの繰り返し周波数の代わりに、１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの繰り返し周波数をもつマイクロジュール〜ミリジュールの範囲のパルスエネルギが必要とされる。チャープパルス増幅は、高エネルギをファイバ増幅器に収容するために使われる。チャープパルス増幅でのパルスは、最初スペクトル的にチャープされ、したがって増幅の間、ファイバ中でのピークパワを低く保つために時間的に長くされる。
【０００７】
増幅後、パルスは、再圧縮される。ファイバ中でのチャープパルス増幅は、特許文献１に記載されている。この特許における光源は、増幅されて２ｐｓに圧縮される１ｎｓパルスを与えるべく電気的にチャープされるレーザダイオードである。より一層短いパルスを得ることができることは、非常に望ましい。チャープパルス増幅のためのパルス光源は、５０〜１００ＭＨｚで動作するフェムト秒モード同期ファイバ、或いは固体レーザである。これらの光源は、主に、例えば１ｋＨｚ動作のために、周期低下させられ、５０，０００−１００，０００のうち１パルスが増幅される。可変且つ低周波数で動作できる光源がより適切である。
【０００８】
フェムト秒モード同期ファイバレーザは、通常十分なパルスエネルギをもっていないし、そのパルスは、これら非通信光源に要求されるよりしばしば長い。ファイバ増幅器での増幅の間のソリトン圧縮（狭小化）と高次のソリトン圧縮とは、これらの光源で既に利用されてきた。増幅の間のソリトン狭小化は、ファイバの分散を減少させることと等価である。パルスのピークパワーが増加するにつれ、パルス幅は、ソリトンを維持するために減少する必要がある。そのような高エネルギパルス用のパルス圧縮は、特許文献２に記載されている。ファイバ増幅器は、メートル以下にでき、ソリトン圧縮がこの増幅器に組み込まれている。パルスがファイバ増幅器にシードされ、高次ソリトンのエネルギまで増幅される。
【０００９】
高次ソリトンがファイバ中を伝播すると、そのパルス幅は、周期的（periodic）である。この周期的展開（periodic evolution）の間、パルスは、初め、ソリトンの次数に依存するファクタで短縮する。圧縮に使用されるのがこの現象である。圧縮ファクタ100がこの方法で得られるが、パルスエネルギと長さが敏感になるので、主により小さなファクタが使われる。ソリトン圧縮でより一層高いパルスエネルギを得るための方法は、特許文献２に記載されている。より高いエネルギは、シングル横モードを伝播させるマルチモードファイバを使うことで可能である。マルチモードファイバは、シングルモードファイバに比べ基本モードに対して大きなモードエリアをもつので、ファイバ中の強度は減少する。したがって、ソリトン効果が再び重要になる前に、より高いパルスエネルギが必要である。
【００１０】
負の群速度分散（ＧＶＤ）をもつファイバでのソリトン圧縮の代わりは、正のＧＶＤをもつファイバでのパルス圧縮である。丁度ソリトン圧縮にとってのように、ファイバでの自己位相変調にとって分散のバランスがある。分散で線形のスペクトルチャープを与えるためのパルスの時間的な伸張と同時に、自己位相変調によるパルスのスペクトル拡張がある。ファイバの後で、チャープパルスは、再圧縮される。光ファイバを用いての超短パルス圧縮の最初の実験は、このやり方で行われた。非特許文献４による最初の実験で、モード同期色素レーザからの５．５ピコ秒パルスが、２．７５の圧縮ファクタを与える２ｐｓに圧縮された。
【００１１】
その後の６年間で、パルスが長期記録である６フェムト秒に圧縮されるまで（非特許文献５参照。）、この方法を使ってのパルス圧縮に大きな進歩があった。デモされた最大パルス圧縮は、１段圧縮で約１１０×である（非特許文献６参照。）。２段ファイバ格子圧縮器を用いて、圧縮ファクタ４５０が達成されたことが報告されている（非特許文献７参照。）。この圧縮方法は、１．０６μｍで動作するｃｗモード同期Nd:YAGレーザのパルス圧縮用に商業化された。このレーザからのパルス幅は、３０−１００ｐｓであり、パルスは通常ファクタ１００でサブピコ秒台に圧縮される。
【００１２】
これらのシステムの詳細は、特許文献３〜５に見られる。この圧縮方法は、通信システム用利得スイッチダイオードに適用されなかった。なぜなら、通信波長（〜１．５μｍ）でのファイバは、通常、正分散でなく、ソリトン圧縮が、振幅変動にほとんど敏感でなく、且つ圧縮のために追加の格子を必要としないからである。しかしながら、最も重要な因子は、必修のピークパワーである。この圧縮方法の場合、より高いパルスエネルギの桁は、ソリトン圧縮に比較される必要がある。
【００１３】
つい最近、正分散増幅ファイバを使ってのパルス圧縮が、非通信応用のためにナノジュール台のパルスエネルギを発生している。一つの方法が特許文献６に記載されている。この特許文献６は、放物線パルス増幅の使用を基本的に記載している。特許文献６には、０．２−１ｐｓのパルス幅をもつ種パルスのためのいくつかのパルス圧縮（２−１０×）が記載されている。特許文献６には、レーザダイオード或いはマイクロチップレーザから発生されるような１ピコ秒以上の長さのパルスのパルス圧縮を記載していない。
【００１４】
特許文献７は、パルス圧縮に正のＧＶＤ  ＭＭ増幅器、或いは非ドープファイバを使用することも教えている。それは、どちらかといえば長いパルス用の初期光源である利得スイッチダイオード、或いはマイクロチップレーザからのパルスのための放物線パルス増幅、或いはパルス圧縮を開示していない。より高いエネルギのために、マルチモードである正のＧＶＤファイバを使うパルス圧縮器が使用されてきた。マルチモード、正のＧＶＤ分布屈折率ファイバを使用するパルス圧縮器が、２マイクロジュールと同じ初期パルスエネルギのために使用されている（非特許文献８参照。）。しかしながら、この場合、出力は、マルチ横モードであった。シングルモード出力でマルチモード正ＧＶＤファイバを使うパルス圧縮器は、特許文献７に記載されている。シングルモード動作のマルチモードファイバでの圧縮に使われる最も高いパルスエネルギは、ナノジュール領域（regime）であった。
【００１５】
本発明における初期パルスの光源は、利得スイッチレーザダイオードとマイクロチップレーザである。利得スイッチレーザダイオードは、非特許文献２に記載されている。マイクロチップレーザは、小さなダイオードポンプ固体レーザである。マイクロチップは、能動的にＱスイッチされるか、受動的にＱスイッチされるか、いずれかである。通常使用される受動的Ｑスイッチデザインは、非特許文献９に与えられている。本発明に使用されたマイクロチップレーザは、非特許文献１０に記載されている。この能動的Ｑスイッチレーザで、１１５ｐｓのパルス幅がデモされた。非特許文献１１で、受動Ｑスイッチレーザから５６ｐｓパルスが得られた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第５，４００，３５０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８８０，８７７号明細書
【特許文献３】米国特許第４，７５０，８０９号明細書
【特許文献４】米国特許第４，８９６，３２６号明細書
【特許文献５】米国特許第  ４，９１３，５２０号明細書
【特許文献６】米国特許  出願番号第０９／５７６，７７２号明細書
【特許文献７】米国特許第５，８１８，６３０号明細書
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】中沢ら、フェムト秒パルス列を用いた１テラビット／秒以上の超高速ＯＴＤＭ伝送（”Ultrahigh-speed OTDM Transmission beyond 1 Tera Bit-Per-Second Using a Femtosecond Pulse Train”）、電子情報通信学会(IEICE）トランザクション・オン・エレクトロニクス(Trans. Electron）、第E38-C巻,ｐ．１１７−１２５，２００２
【非特許文献２】アハメッド(Ahmed )ら、「１．５５μｍ分布帰還型半導体レーザを用いたペデスタル・フリーの１８５ｆｓパルスの発生(Generation of 185fs pedestal-free pulse using a 1.55μm distributed feedback  semiconductor laser”)、エレクトロニクス・レターズ(Electoronic Letters)、第 ３１巻、ｐ．１９５−１９６、１９９５年
【非特許文献３】田村ら、「ペデスタル・フリーのパルス圧縮器中において外部圧縮されたモード同期されたレーザダイオードからの、平均パワー１００ｍＷにおける、繰り返し周波数５０ＧＨｚ、２８０ｆｓのパルスの発生（“50 GHz repetition-rate, 280-fs pulse generation at 100mw average power from a mode-locked laser diode externally compressed in a pedestal-free pulse compressor”）、オプティックス・レターズ(Optics Letters)、第２７巻、ｐ．１２６８−１２７０、２００２年
【非特許文献４】中塚ら、「正の群速度分散を有する光ファイバ中の非線形ピコ秒パルスの伝搬(“Nonlinear Picosecond-Pulse Propagation through Optical Fibers with Positive Group Velocity Dispersion”)、フィジカル・レビュー・レターズ(Physical Review Letters)、第４７巻、ｐ．９１０−９１３、１９８１年
【非特許文献５】フォーク(Fork )ら、「三次位相圧縮を用いた６フェムト秒までの光パルスの圧縮(“Compression of optical pulses to six femtoseconds by using cubic phase compensation”)、オプティックス・レターズ(Optics Letters)、第 １２巻、ｐ．４８３−５、１９８７年
【非特許文献６】ディアノフ(Dianov)、「ＹＡＧ：Ｎｄ3+ レーザパルスによる１段当たり１１０倍の圧縮による高コントラストのサブピコパルスの生成(“Generation of high-contrast subpicopulses by single-stage 110-fold compression of YAG:Nd3+ laser pulse”)、ソビエト・ジャーナル・オブ・クォンタム・エレクトロニクス(Soviet Journal of Quantum Electronics）、第１７巻、ｐ．４１５−４１６、１９８７年
【非特許文献７】ジスト(Zysst ）ら「２段ファイバ格子圧縮器を用いて発生された１．０６μｍにおける２００フェムト秒パルス(“200-femtosecond pulses at 1.06μm generated with a double-stage fiber-grating compressor”)、 オプティックス・レターズ(Optics Letters)、第１１巻、ｐ．１５６−１５８、１９８６年
【非特許文献８】ダム（Damm)ら、グレーデッドインデックス型ファイバ中の自己位相変調を用いた固体レーザからのピコ秒パルスの圧縮(“Compression of picosecond pulse from a solid-state laser using self-phase modulation in graded-index fibers”)、オプティックス・レターズ(Optics Letters)、第 １０巻、ｐ．１７６−１７８、１９８５年
【非特許文献９】ザイホウスキー(Zayhowski)ら、「ダイオードでパンピングされたＱスイッチピコ秒マイクロチップレーザ(“Diode-pumped passively Q-switched picosecond microchip lasers”)、オプティックス・レターズ(Optics Letters)、第１９巻、p．１４２７−１４２９（１９９４））
【非特許文献１０】ザイホウスキー(Zayhowski)ら、「結合共振器電気光学的ＱスイッチＮｄＹＶＯ4 マイクロチップレーザ “Coupled-cavity electro-optically Q-switched NdYVO4 microchip lasers”)、オプティックス・レターズ(Optics Letters)、第２０巻、p．７１６−７１８、１９９５年
【非特許文献１１】ブラウン(Braun)ら「ダイオードでパンピングされた、５６ピコ秒の受動Ｑスイッチマイクロチップレーザ(“56-ps passively Q-switched diode-pumped microchip laser”)、オプティックス・レターズ(Optics Letters)、第２２巻、p．３８１−３８２、１９９７年
【発明の概要】
【００１８】
本発明の一つの目的は、繰り返し周波数可変超高速光源からの比較的長いパルスを、高エネルギ超高速レーザの光源に適する短い高エネルギパルスに変換することである。本発明の別の目的は、そのような光源が費用効果の高いものとなるように低繰り返し周波数で高パルスエネルギの要求を利用することである。
【００１９】
通信システムに使用されるような利得スイッチレーザダイオードは、パルスの初期光源として使用できる。この場合、ダイオードは非常に低い繰り返し周波数で動作される。パルスは、まだファイバ増幅器で増幅される。ファイバ増幅器は、一定の出力パワーデバイスとして使用される。イットリビウムとエルビウムのような典型的なドープ増幅器ファイバ中の上部状態寿命は、ミリ秒台であるので、これらの増幅器は、繰り返し周波数が１０ｋＨｚ〜１００ＧＨｚの範囲で、同じ効率でパルス列を増幅することができる。増幅器が１０ＧＨｚでより、むしろ１０ｋＨｚでパルスを増幅すれば、パルスエネルギは、６桁大きくなるだろう。更に、そのような高ピークパワーでパルス圧縮する方法は、他と相違し、且つ独特である必要がある。第１実施形態は、正の群速度分散（GVD）をもつ光ファイバ中でパルスのスペクトルを広げ、回折格子で圧縮する通常の圧縮を使用している。このパルス圧縮の目的は、利得スイッチレーザダイオードからの３−２５ピコ秒パルスをサブピコ秒パルスに変換することである。
【００２０】
２番目の光源は、低コストQスイッチマイクロチップレーザからのパルスでスタートする。これらのレーザは、典型的には２５０ピコ秒から１．０ナノ秒であるが、５０ピコ秒の短いパルスを与える。パルスのピークパワーは、典型的に１−１０kＷであり、通信用レーザダイオードからより６桁大きいパルスエネルギをもつ。マイクロチップレーザは、適当なパルス圧縮法をもつ１０ピコ秒未満のパルスに対して、非常に費用対効果の優れた光源である。シングルモードファイバ圧縮は、１５０psより短く、ピークパワーが１kＷ未満のパルスに限定されていた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】レーザパルスが伝播するシングルモードシリカファイバからの出力の例を示す。
【図１Ｂ】シリカ中のラマン利得曲線を示す。
【図２】本発明の第１実施形態の構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態の構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態の構成図である。
【図５】本発明の第４実施形態の構成図である。
【図６Ａ】本発明の第６実施形態の構成図である。
【図６Ｂ】本発明の第６実施形態の構成図である。
【図７】本発明の第７実施形態の構成図である。
【図８】図７中の増幅器の出力端でのスペクトル出力の例を示す。
【図９Ａ】バルク格子で圧縮された第７実施形態によるパルス例を示す。
【図９Ｂ】バルク格子で圧縮された第７実施形態によるパルス例を示す。
【図１０】本発明の第８実施形態の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
例として、本発明の８つの好ましい実施形態がここに記載されている。最初の５つの実施形態は、これら超高速光源のための長いパルス光源として、レーザダイオードを使用している。残りの実施形態は、長いパルスの光源にマイクロチップレーザを使用しいている。
【００２３】
パルスの初期光源は、通信窓の１５５０ｎｍで動作する。このレーザダイオードは、通信のパルス光源として通常使用されるダイオードとすることができる。それは、内部変調、利得スイッチされるか、或いはリチウムナイオベート又は電子吸収変調器を使用して外部変調される。パルスは、１−１００ピコ秒の範囲である必要がある。このレーザの動作での通信システムへの使用との差異は、繰り返し周波数がＧＨｚよりむしろｋＨｚからＭＨｚの範囲であることである。
【００２４】
そのパルスは、次にファイバ増幅器で増幅される。この増幅器は、少なくともその増幅器の後段で正分散ファイバを使用する。その増幅器は、パルスが時間的にチャープしているとき、パルス圧縮がファイバでのスペクトル発生（spectral generation）の仕方で起きるようにデザインされる。ファイバの終端で、パルスは、回折格子、プリズム、或いはファイバ格子のような回折素子で主に再圧縮される。チャープパルス増幅が使用されて光源が更に増幅されるなら、この時点でのパルス圧縮は必要ないか、或いはパルスが増幅前に回折素子を使って更にチャープされる必要がある。
【００２５】
ファイバ圧縮器のデザインは、次の式でわかる。これらの式は、ゴヴィンド  ピー  アガーワル著「非線形ファイバ光学」アカデミックプレス社ボストン１９８９年第６節（Govind P. Agarwal, Nonlinear Fiber Optics, Academic Press Inc. Boston 1989 Chapter 6）に見られる。
Z0=πT20/２|β2|
N2=γP0T20/|β2|
Zopt/Z0〜1.6/N 
γ＝2πn2/λAeff
1/Fc〜1.6/N 
Z0は、ソリトン周期であり、或いはソリトンが伝播しない場合、それはβ2の群速度分散パラメータをもつファイバ中の伝播距離であり、そのファイバでは時間幅Ｔ0のパルスが時間幅で２倍になる。Ｎは、非線形係数γのファイバ中のピークパワーＰ0のパルスに対するソリトン次数である。γは、パルスの波長λ、ファイバ材料の非線形屈折率n2、及びファイバ中を伝播する光の有効面積Aeffの関数である。Ｆcは、圧縮ファクタである。
【００２６】
これらファイバ圧縮器のデザインでは、パルスがラマン発生によって他の周波数に変換されることを避ける必要がある。これは、実際パルス圧縮ファクタを約１００に制限する。いくらか高い圧縮ファクタ１３０がラマン領域（Raman regime）で得られた（Kuckkarrtz  他, “Operation of a fiber-grating compressor in the Raman regime” Journal of the Optical Society B,5,pp.1353-1359(1988)参照。）。誘導ラマンは、いくつかの点でパルスをより長い波長に変換したり、効率を下げたり、より高い圧縮ファクタを妨げたりする。シリカのラマン利得曲線が図１Ｂに示されている（Govind P. Agarwal, Nonlinear Fiber Optics, Academic Press Inc. Boston 1989 Figure 8.1）。誘導ラマンは、出力スペクトルを１２ＴＨｚシフトさせる。
【００２７】
図１Ａは、１．０６４ｎｍマイクロチップレーザからの１マイクロジュール、２５０ｐｓパルスが、１００メートルのシングルモードファイバを伝播したときのファイバ出力を示している。１．０６５μｍでスペクトルの広がりがある。多数のロブしたスペクトルが自己位相変調を示している。しかしながら、かなりのエネルギが１．１２μｍの第１ストークスラマン波長と、１．１８μｍの第２ストークスラマン波長に変換される。ピークパワーの限界が計算される。ラマン閾値は、ピークパワーの影響を受けやすく、
Pthresh=16Aeff/gramanLeff
で決定される。
【００２８】
誘導ラマンは、利得がexp(16)に等しく、ラマンに対する利得割合がgramanLeffPthresh/Aeffであるとき、ノイズから成長する。ここで、gramanはラマン利得に対する割合で、シリカガラスの場合３．５×１０-12ｃｍ/Wであり、Aeffはモード面積、Pthreshは閾値ピークパワー、Leffはファイバの有効長である。有効長は、高い利得増幅器で変更される。なぜなら、ピークパワーがファイバの終端部近くで高いだけだからである。その式は
Leff=1/g(1-exp(-gL))
である。ここで、ｇはファイバ増幅器の利得割合、Lは物理的なファイバ長である。向上した性能は、（Arbore他, “S-band Erbium-Doped Fiber Amplifiers for WDM Transmission Between 1488 and 1508nm” in OSA Trend in Optics and Photonics(TOPS) Vol.86, Optical Fiber Communication Conference, Postconference Edition (Optical Society of America, Washington, DC, 2003), pp.374-376）に報告されたような、より長い波長の伝播を阻止するべくデザインされたファイバを使うことで得られる。
【００２９】
この文献に記載されたファイバは、動作波長以上をカットオフする基本モードを作るために“平たくされたクラッドデザイン”（”depressed-cladding design”）である。ラマン発生を阻止するための、より長い波長に損失を与えるべく別の解は、ファイバの長さに沿っての一連のフィルタである。（Etsuko Ishikawa 他, in Proceedings of ECOC 2001(2001), Post-Deadline paper）。これらのファイバは、より高いピークパワーを得るためにファイバ増幅器にも使用される。
【００３０】
図2に示す第1実施形態では、非特許文献２に記載されているような利得スイッチレーザダイオードが、光源1として使用される。DFBレーザダイオードからの１５５０ｎｍ、２７ピコ秒チャープパルスは、分散シフトファイバ２で約３．３ｐｓに再圧縮される。これは、D=-26.6ps/nm/kmで約１ｋｍの長さである。パルスは、いま変換限界の約２×である。チャープ補償は、Mestadagh, D., ”Fiber-grating pulse compressor: performance with initially chirped pulse” Applied Optics 26,pp.5234-5240,(1987)に記載されているように、十分精密である。これらのパルスは、その後、約３０dbの利得をもつエルビウムファイバ増幅器（EDFA）３で、ピークパワー２ｋＷまで増幅される。
【００３１】
増幅器は、自己位相変調が増幅器中でほとんど起きないようにデザインされている。これは、短いファイバ長（〜１０Ｍ）と大きなモード有効面積（〜１００μｍ2）で達成される。ファイバパルス圧縮器の残りの部分は、非ドープファイバ４からなる。このファイバへの主要な強制は、正のＧＶＤである。一例は、（Knudsen, S. ”Design and manufacture of dispersion compensating fibers and their performance in systems “, Proc. of OFC ’02, paper WU3,330-331(2002)）に記載されているようなルーセントウルトラウェーブ（Lucent Ultrawave） IDFである。非ドープファイバの最適な長さZoptは、圧縮ファクタが約５０でターゲットパルス幅が約１００ｆｓの場合、〜２０Ｍである。増幅されたパルスのエネルギは、６．６ナノジュールである。この光源の繰返し周期が１ＭＨｚであれば、この増幅器からの平均パワーは、控えめで６．６ｍＷである。
【００３２】
これらのデザインパラメータで、この方法が通信システムには現実的でないことを示すことは有益である。もしもこの非線形ファイバが１０ＧＨｚの通信源の一部であるとすると、出力は途方も無い６６ワットである。通信システムにふさわしい６．６ｍＷの同じ平均パワーでは、１０ＧＨｚの通信源の場合、ピークパワーが4桁低下する。このピークパワーでは、スペクトルの広がりがファイバで起こらないので、開示したパルス圧縮法は、動作しない。
【００３３】
本発明に戻って、スペクトル発生（spectral generation）は、ファイバでの自己位相変調で起きる。自己位相変調は、強度の変化率に比例する。正の分散はパルスを広げるので、パルスの先端部と立下りでスペクトルが生成される。スペクトルのブルーシフトは、パルスの後端で起こり、レッドシフト成分は、パルスの先端で起こる。パルスは、最後に時間的に矩形状になる。
【００３４】
広がったパルスは、次に、図2Ａに示すように、格子５で圧縮されるか、或いは伸長される。ファイバ格子にパルスを入れたり出したりするためにサーキュレータ6が使用される。パルスは、チャープパルス増幅システムで、その後増幅される場合は伸長されるし、その後の増幅ステージが無い場合は、出力のために圧縮される。
【００３５】
ファイバ圧縮システムの後では、圧縮のための格子は、バルク格子であった。一つのデザインが特許文献３に記載されている。しかしながら、バルク格子の線形群速度分散が伸長パルスの群速度分散と合わないという問題があった。（Tomlinson 他, “Limits of fiber-grating optical pulse compression” JOSAB 4 pp.1404-11,(1987)）。ファイバ格子がバルク格子よりよく合うことが（Williams 他, “The compression of optical pulses using self-phase modulation and linearly chirped Bragg-gratings in fibers “ IEEE Photonics Technology, pp.491-3,(1995)）に示されていた。
【００３６】
ファイバ格子は、いくつか他の有利な点をもっていた。特許文献４に、振幅変動がパルス幅の変動をもたらすということが示されている。この特許は、これらの変動をなくすために入力レーザを制御するフィードバック回路を記載している。しかしながら、パルス幅の変動は、ファイバ格子のチャープを変えることでなくすことができる。この方法は、（Kwon 他, “Group-delay-tailored chirped fiber Bragg gratings using a tapered elastic plate” IEEE Photonics Technology Letters, 14, pp.1433-1435,(2002)）に記載されているように、通信システムでの分散変動をなくすために用いられている。
【００３７】
この研究では、チャープがファイバ格子の応力を調節することで調整されている。チャープを調節する別の方法は、格子に沿っての温度を調節することで行われる。別の有利な点は、格子のバンド幅がフィルタとして働くようにデザインされることである。このパルス圧縮法において、スペクトルの両極端をカットすることで、パルスの品質が改善されることが示された。（Heritage, ”Spectral windowing of frequency-modulated optical pulses in a grating compressor”, Applied Physics Letters, 47, pp.8789(1985)）。
短パルスからペデスタルを除去するための様々な方法も本発明の本実施形態で用いられる。そのような方法は、周波数逓倍、非線形ループミラーの使用、及びファイバや希ガス入り中空導波路での非線形偏光回転を含む。
【００３８】
図3に示す第2実施形態では、レーザダイオードからの短パルスは、レーザダイオードを利得スイッチする以外の方法で発生される。ここで用いられた技術は、ｃｗレーザダイオードの後の外部リチウムナイオベート変調器32である。この方法の有利な点は、パルスにチャープがほとんど加えられないので、チャープ補償が必要ないことである。この方法は、通信分野で普通に用いられている。しかしながら、通信に対してより本応用に対して決定的である特性は、消光比である。リチウムナイオベート変調器の代表的な消光比は２０−３０ｄｂである。この特性は、JDSUモデルナンバー２１０１３１４２のデータシートから見つけられる。この変調器が、１０ｋＨｚのパルス周期で１００ｐｓのパルスを与えるために動作されると、ｃｗが０．１ｍｓに対してオンしている間パルスが１００ｐｓに対してオンする。 
【００３９】
これは、ｃｗ成分がパルスより１０5長いことを意味する。ｃｗ振幅が丁度３０ｄｂでカットされれば、平均パワーは、未だこのｃｗ成分で占められる。より高い繰返し周期では、二つの変調器が使用され、且つ十分である。別のアプローチは、ｃｗレーザをオフすること、及びパルスの間の短い時間それをオンしてもつことである。変調器が切り替えられている間、レーザダイオードが約３ｎｓゲートオンされると、消光比は決定的でなくなる。レーザダイオードから短パルスを作り出す任意の他の方法が考えられる。別の可能性は、ダイオードの後の電子吸収変調器（図示せず）である。
【００４０】
この実施形態（図３）では、パルスがイットリビウムドープファイバ増幅器（ＹＤＦＡ）３３で増幅される。圧縮器ファイバ３４は、第１実施形態と同じファイバであるが、長さが２０Ｍに比べ約２００Ｍと長い。ファイバは、二つの理由で第１実施形態より長い。第１は、初期のパルス幅が１桁長いことである。第２の理由は、ピークパワーが低いことである。初期のパルス幅が長いので、第２ステージの圧縮をもつことが必要である。これは、図３に示すファイバ格子／サーキュレータ３５構成で容易に実施される。サーキュレータからのファイバ出力は、第２圧縮ファイバとしてデザインされる。第１ステージは、約８０の圧縮ファクタにデザインされたので、約０．５ピコ秒のパルスが期待される。第２ステージは、１０×の追加圧縮のためにデザインされる。
【００４１】
このデザインは、第１圧縮ステージに使用されたのと同じファイバを４０ｃｍ追加することで実施される。パルスの振幅は、制御可能で、おおよそファクタ４低下させられる必要がある。この終端のために、減衰器がサーキュレータに設置される。パルスは、更なる増幅のために伸長されるか、或いはこのファイバ圧縮器の後で外部バルク圧縮器で圧縮される。
【００４２】
２―ステージ圧縮器の別の構成が図４の第３実施形態に示されている。それは、追加のファイバ格子４７を備えた４−ポートサーキュレータ４５を利用する。第２ファイバ圧縮器は、第１ファイバ圧縮器の前に融着されている。余分な４０ｃｍのファイバの最初のパスは、パルスが伸長されるので、無視できる効果である。この圧縮器ファイバの２番目のパスの後、追加のスペクトルが生成され、パルスが第２チャープファイバ格子で更に圧縮される。
【００４３】
本発明の第４実施形態（図５に示す）は、追加の増幅器５８を有する。その増幅器にとって、放物線パルス増幅器のように動作することが望ましい。放物線パルス増幅の使用は、パルス圧縮器ファイバ３４の後にユニークな利点をもつ。パルスエネルギが伝播と共に所定の率で増加するとき、スペクトルと時間の幅がその率の自乗平方根で増加するので、ピークパワーがその率の自乗平方根で増加するという事実からその有利な点は生じる。したがって、ラマン発生の閾値以前に、より高いパルスエネルギが可能である。
【００４４】
また、放物線パルス増幅器からのパルスは、更にスペクトルが広げられ、圧縮可能であるので、更なる圧縮が圧縮ファイバの後で可能である。パルスの更なる圧縮のためにパルス圧縮ファイバの後でパルスを再圧縮することが通常必要と考えられている。これが第３実施形態における２ステージ圧縮器の理由である。放物線パルス増幅器は圧縮器の一つのステージと置き換えることができ、第２格子圧縮器の必要性を緩和する。これが別の有利な点である。
【００４５】
この実施形態での別の構成は、二つのイットリビウム増幅器と２００メートルの圧縮ファイバとを一つの増幅器とその増幅器に接続された１００メートルのパルス圧縮ファイバとで置き換えることである。この増幅器とパルス圧縮ファイバは、この変形態様でダブルパスされる。
【００４６】
システムに放物線パルス増幅器を含むためには、レーザダイオードからのパルス形状を放物線の時間形状と線形スペクトルチャープをもつパルスに変換することが必要である。このプロセスの第１ステップは、自己位相変調がファイバ中で起こるように、ドープファイバ中のパルスを十分なパルス振幅に増幅することである。パルスプロフィールが時間プロフィールに沿って同じスペクトルである状態から時間の関数であるスペクトルへ変換するように、自己位相変調は十分に強い必要がある。最後の変換は、初期パルスの時間プロフィールから放物線に近いプロフィールへの時間プロフィール変換である。
【００４７】
これは、より多くのエネルギが蓄えられことによって引き起こされ、そこでは自己―位相整合が最も強い。このプロセスは、第１実施形態では非ドープファイバで行われ、この非ドープファイバからのパルス形状は、放物線パルス増幅器への入力であるべくチャープ、放物線パルスに十分近い。したがって、増幅器の最初の区間は、非線形効果の無い線形増幅器である。次の区間は、パルスを線形チャープをもつ放物線に近いパルス形状に変換するために、自己―位相変調と分散を利用する。この区間は、増幅器或いは非ドープファイバである。最後の区間が放物線パルス増幅器である。
【００４８】
本発明のこの実施形態は、標準的なＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：バナジン酸塩モード同期レーザ、或いは米国特許第６，４２１，５７３号明細書中のような新しいモード同期レーザを置き換えるように、１００ＭＨｚ近くで動作する。異なる波長の出力周波数を得るために、このレーザの後に変換結晶が使われる。したがって、このレーザは、米国特許第６，３７３，５６５号明細書、米国特許第６，４３６，６０２号明細書にあるような電子部品の欠陥を修復するためのＵＶ、或いは、米国特許第６，４２１，５７３号明細書にあるようなフォトリソグラフィのためのＵＶに使用できる。したがって、レーザは、事象に同期できる利点をもつほとんどのタイプのモード同期レーザに置き換えて使用できる。例えば、欠陥の修復では、ビームが右のスポットに位置合せされると、パルス或いはパルス列が発射される。
【００４９】
第５実施形態は、電子的にスペクトル的且つ時間的にチャープされたレーザダイオードを使用する。電子的方法で時間領域で時間的にチャープされるパルス光源は、特許文献１に記載されている。また、レーザダイオードの電子調整の最適化に関する詳細は、米国特許第５，６３３，８８５号明細書に記載されている。このダイオードからのパルス形状は、放物線パルス形状に十分近いので、放物線パルス増幅器で増幅することができる。これは付加的スペクトルを生成するので、パルスは前もって得られた２ｐｓ以下に圧縮される。
【００５０】
本発明の第６実施形態は、図６Ａに示されており、パルス光源６１としてのＱスイッチマイクロチップレーザ６０（図６Ｂに示す）と、圧縮ファイバ６２とを有する。パルス幅が短い場合、レーザ材料は、Ｎｄ：バナジン酸塩であった。Ｎｄ：バナジン酸塩のレーザ波長は、１０６４ｎｍである。マイクロチップレーザは、モノリシック片であり、そこではレーザ材料がＱスイッチ機構に接合されている。その共振器長は、約１ミリメートルである。したがって、Ｑスイッチレーザは連続モード同期Ｎｄ：ＹＡＧレーザのような短いパルス幅を与えることができ、ファイバが圧縮に使用される光源用のモード同期レーザと置き換わることができる。マイクロチップレーザの利点の一つは、繰返し周期が変えられることである。それは低繰返し周期をもつことができるので、そのパルスエネルギは、モード同期レーザからのナノジュールに比べ１マイクロジュールである。このマイクロチップレーザの別の利点は、共振器がモノリシックであるので出射点の安定性がよく、且つシングルモードファイバへの調整がロバストであることである。これは連続モード同期レーザに基づくシステムで大きな問題であった。
【００５１】
本実施形態におけるマイクロチップレーザは、２５０ｐｓのパルス幅をもつ。このパルス幅では、ラマン発生を妨げるファイバが使用されないと、これまでの実施形態に類似のデザインは不可能である。ＧＶＤが無視できる長いパルスと短いファイバに対しては、異なるデザインポイントがある。これは、（Tomlinson 他,”Compression of optical pulses chirped by self-phase modulation in fibers” Journal of the Optical Society of America B, pp.139-149,(1984)）で理論的に研究された。
【００５２】
成果はこのデザインに基づいていたし、（特許文献４、特許文献５ 及びKafka 他, “Peak power fluctuations in optical pulse compression”, IEEE Journal of Quantum Electronics 24, pp.341-50(1988)）に記載されている。この圧縮ファイバのデザインは、（Govind P. Agarwal, Nonlinear Fiber Optics, Academic Press Inc. Boston 1989 Chapter 4）の中の式で容易になる。最大位相シフトは、ピークパワーＰ0をもつパルスのピークでΦ0である。
Φmax=γP0Leff 
γとLeffは、上で定義されている。マイクロチップパルスのよい近似であるガウシアン形状パルスの場合、生成されたスペクトル幅、δωmaxの初期パルスのスペクトル幅Δωに対する比は、
δωmax／Δω＝0.86Φmax
である。
【００５３】
初期パルスがトランスフォーム制限であると、自己位相変調パルスがトランスフォーム制限近くまで圧縮され、この比が圧縮ファクタである。したがって、第６実施形態（図６）では、マイクロチップレーザが滑らかな時間プロフィールを与える単一縦型Ｎｄ：バナジン酸塩光源である。パルス幅は、２５０ピコ秒である。圧縮ファイバ６２の一つの解は、モードフィールド径５．９μｍ、NA０．１２をもつ標準的なシングルモードファイバである。この圧縮ファイバの長さは、圧縮率約５０の場合、約２メートルである。マイクロチップレーザからの出力エネルギは、１０マイクロジュールである。
【００５４】
この場合、ファイバの表面での光強度が損傷閾値に近い。コアの無いエンドキャップ（図示せず）がファイバに使用されると、モードがファイバの表面の前で広げられる。或いは、シングルモードを伝搬させるマルチモードファイバ、又は、（Furusawa 他, “Cladding pumped Ytterbium-doped fiber laser with holey inner and outer cladding”, Optics Express 9, pp.714-720,(2001)）に使用された穴のあるファイバ増幅器、のような大きなモードフィールド径をもつ増幅器が使用される。１桁高いモード領域（モードフィールド径１９．５μｍ）をもつファイバが使用されれば、ファイバでのパラメータは、１マイクロジュール入力の場合と同じである。したがって、ファイバ長は、再び２メートルである。
【００５５】
このデザインでは、分散と自己位相変調の間で相互作用が無いので、パルス圧縮が増幅器の中で単純に起こる。１マイクロジュールより遙かに大きなパルスエネルギの場合、シングルモードビームはマルチモードファイバで更に圧縮されるべきである。更なる増幅が必要なら、伸張されたパルスを保つことが好ましい。このチャープパルス光源は、チャープパルス増幅による超短パルスの増幅に申し分ない。パルスは、増幅の後、圧縮される。これが図７に示す第７実施形態である。ここでは、マイクロチップ７１が０．５μＪで動作し、６ｋＨｚで２５０ｐｓのパルスを発生した。増幅ファイバ７２は、１７μｍのモードフィールド径をもつシングルモードを増幅するマルチモード増幅ファイバであった。パルスは、ラマンが増幅を制限する３０マイクロジュールまで増幅された。出力端でのスペクトル出力が図８に示されている。入力スペクトル幅（０．００７ｎｍ）は、スペクトルアナライザの分解限界（０．１ｎｍ）以下である。
【００５６】
このケースは、数値モデル化され、このパルスがバルク格子で図９Aと図９Bに示すように〜７ｐｓに圧縮されることがわかった。点線は、ペデスタルを減らすために出力をスペクトル的にフィルタリングした結果である。図７に示す本実施形態では、圧縮器７３は、やはり選択できるものとして用いられている。
【００５７】
図１０に示す第８実施形態は、第７実施形態と同じ増幅器ファイバ１０３であるが、二重パス配置で使用される。二重パス配置は、増幅器及び非ＰＭファイバの場合の単一偏向動作を保持するべくパルス圧縮ファイバのために使用される。また、増幅器は、より低い利得、より高いパワーモードで動作することができる。増幅器ファイバは、両方向でパルス圧縮ファイバとして使用され得る。これが事実なら、ファイバ格子がミラー１０４の代わりに必要になる。そのファイバ格子は、パルスの時間形状を制御するために使用される。パルスは、いまチャープしているので、ファイバ格子の反射率を波長の関数として変化させることは、パルスを形作る。したがって、パルスの形を変えることで、出力のチャープの線形性がバルク格子のそれとよく合うように変えられる。
【００５８】
この方法は、バルク格子に振幅マスクを付加することで、（Thurston 他, “Analysis of picosecond pulse shape synthesis by spectral masking in a grating pulse compressor” IEEE Journal of Quantum Electronics, QE-22 pp.682-696(1986)）に記載されている。マイクロチップレーザと増幅器を有する第７、第８実施形態は、５００ｎＪより大きな出力パワーを出す。パルス圧縮マイクロチップレーザの一つの応用は、利得スイッチレーザをポンプすることである。（Harter 他, “Short pulse generation from Ti:doped Materials” Digest of Conference on Laser and Electro-Optics (Optical Society of America, Washington, D.C. 1988), p466-7）の中で、１００−２００ｐｓのパルスが利得スイッチTi：サファイアレーザから発生された。このレーザは、Ｑスイッチ周波数逓倍Nd:YAGレーザから５ｎｓパルスでポンプされた。
【００５９】
この研究は、（Zayhowski 他,”Gain-switched pulsed operation of microchip lasers” Optics Letters, 14, pp.1318-20）に挿入され、記載されている。この研究の中で、８０ｐｓのパルスを発生する利得スイッチNd:YAGレーザは、Ｑスイッチ周波数逓倍Nd:YAGレーザでポンプされた利得スイッチTi:サファイアレーザでポンプされた。最近、米国特許第６，４００，４９５号明細書で、受動Ｑスイッチ周波数逓倍Nd:YAGレーザでポンプされる利得スイッチTi:サファイアレーザが請求されている。
【００６０】
実験結果が無いが、明細書は、ポンプパルスが利得スイッチレーザからのパルスの５×より短い必要があると指摘している。パルス幅のこの比の理由は、直感的に理解できる。利得スイッチ（Ｑスイッチ）レーザのビルドアップ時間は、パルス幅の約１０×である。したがって、ポンプレーザのパルス幅が利得スイッチパルスより５×長いと、全てのエネルギが単一パルスに行く。上に引用したHarterの論文では、ポンプパルスが利得スイッチパルスより２５×−５０×長かった。 この研究で、レーザが強くポンプされると、多重パルスが得られた。また、利得スイッチパルスがポンプパルスのピークで出てきたので、ポンプパルスエネルギの約半分が捨てられる。１００ピコ秒より短いパルスを得るためには、より短いポンプパルスが大いに必要である。１０ｐｓより短いパルス、特にフェムト秒パルスにとって、通常のマイクロチップからのパルスは、ポンプレーザのためには明らかに長すぎる。１０ｐｓより短いパルスを得るためには、パルス圧縮マイクロチップレーザがポンプとして使用される。
【００６１】
しかしながら、利得スイッチレーザからサブピコ秒パルスを得るためには、更に短いポンプパルスを必要とする。レーザ共振器を光が行き来する時間は、必要なパルス幅より短くなければならない。したがって、１０ピコ秒未満のパルスを得るためには、共振器はｃ×２×Ｌ×ｎより短い必要がある。ここで、ｃは光速度であり、Ｌは共振器長、ｎは共振器内材料の屈折率である。したがって、Harterの論文のTi:サファイア利得スイッチレーザの場合、結晶の長さは、少なくとも５．５ｍｍより１桁短い必要があり、５００μｍ或いはそれ以下である必要がある。しかしながら、この厚さではポンプ光を吸収することが困難である。非常に薄いレーザ材料にポンプ光を吸収する問題は、米国特許第５，５５３，０８８号明細書で解決された。増幅器デザインは、よい吸収をもつ非常に薄い材料を使用する。
【００６２】
しかしながら、非常に薄いディスクでは、多重パスポンプが必要である。米国特許第５，５５３，０８８号明細書の表１は、適当な吸収ナンバーをもつ材料のリストを与える。Ｔｉ：サファイア（Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３）は、リストされた中の一つである。５００μｍのディスクを使用するためには、ポンプが材料中を８パスする必要がある。米国特許第５，５５３，０８８号明細書の図２８に描かれた第８実施形態は、材料中を８パスする構成を示している。８パスは複雑なデバイスであり、より少ない二重パスがより好ましい。付加的な制約は、光路長を伝搬する時間がポンプパルス幅のオーダでなければならないということである。短い共振器では、大きな径のモードを得ることが困難である。繰り返し周波数が低いので、全体の熱負荷が低く、熱レンズ作用は、大きな径のシングルモードを持続させることを援助しない。
【００６３】
より長い共振器と、薄い半導体の中で大きなモードを持続させるための熱レンズ作用と、の使用が米国特許第５，６２７，８５３号明細書）に記載されている。しかしながら、この利得スイッチレーザの利得がｃｗレーザ発振の利得より遙かに高いので、利得誘導が起こり大きな径のシングルモードを持続させる。大きな横モードを持続させる利得誘導は、特許文献７でファイバ中で使用されている。
【００６４】
要約すると、本発明は以下の特性をもつ：
・利得スイッチレーザから１０ｐｓ未満の高エネルギパルスを得るためのポンプとしてパルス圧縮マイクロチップを使用。
・時間的パス長がポンプパルス幅のオーダであるところで吸収のための多重パスを使用。
・熱レンズ作用なしの薄い安定化平面共振器への利得誘導の使用。
【００６５】
本発明に関する高エネルギ超高速レーザのための繰り返し周波数可変光源の様々な実施、が詳細に記述されたとしても、通常の技術者は、たくさんの他の実施及びこれら実施の変形が本発明の精神を逸脱しないで可能であることを容易に認識するであろう。例えば、パルスの光源は、大きな範囲のパルス幅をもつことができる。実際上の制限は、圧縮に用いられる格子である。１０ナノ秒パルスを圧縮できる長さ１メートルのファイバ格子が作られた。
【００６６】
したがって、本発明のいくつかの実施は、約１０ナノ秒までのパルスを使用することができる。一方、４ナノ秒パルスを圧縮できるバルク格子圧縮器が作られた。したがって、本発明のいくつかの有利な実施は、約４ナノ秒までのパルスを使用することができる。また、現在、１ナノ秒パルスを圧縮する１０ｃｍファイバ格子及びバルク圧縮器が容易に入手できる。したがって、本発明の特別有利な実施は、約１ナノ秒までのパルス幅を使用することができる。
【００６７】
本発明の技術的範囲は、以下に示す特許請求の範囲の記載で定義される。ここに開示されたように、本発明は、様々な結合物に、或いは結合物として優位に使用される多数の新奇な概念を含む。本発明内でのキーエレメント、特徴、及び結合物は、制限なしで以下を含む。
１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、前記パルス光源の出力を受光する増幅器と、正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記増幅器の出力を受光するファイバとを備える結合物。
【００６８】
光源と、前記光源の出力を受光するべく配置され、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力する変調器と、前記変調器で出力されるパルスを増幅するべく配置された増幅器と、正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記増幅器の出力を受光するファイバとを備える結合物。
光源と、前記光源の出力を受光するべく配置され、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力する変調器と、前記変調器で出力されるパルスを増幅するべく配置された増幅器と、正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記増幅器の出力を受光するファイバと、正のＧＶＤをもつ前記ファイバの出力を受光するべく配置された２−ステージ圧縮器とを備える結合物。
【００６９】
約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、前記パルス光源の出力を受光するべく配置された１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数の変調器と、前記変調器で変調されたパルスを増幅するべく配置された第１増幅器と、正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記増幅器の出力を受光するファイバと、正のＧＶＤをもつ前記ファイバの出力を増幅するべく配置された第２増幅器と、
を備える結合物。
１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、前記パルス光源の出力を増幅するべく配置された増幅器と、正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記増幅器の出力を受光するファイバとを備え、前記パルス光源が電子的手段によって時間領域でスペクトル的にチャープされる結合物。
【００７０】
１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の可変繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記パルス光源の出力を受光するファイバとを備える結合物。
１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の可変繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記パルス光源の出力を受光するファイバとを備え、前記ファイバが前記パルスを増幅する結合物。
【００７１】
１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の可変繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とをもち、前記パルス光源の出力を受光するファイバとを備え、前記ファイバが２重パス構成に配置される結合物。
【００７２】
これらの結合物の中に次のような特徴を適当に取り入れることができる。
そのファイバはマルチモードファイバで、シングルモード動作する。
そのパルスエネルギは、５００ｎＪ以上である。
その２−ステージ圧縮器は、正のＧＶＤと自己位相変調とをもつ第２ファイバを備える。
その光源は、レーザダイオードを備え、及び或いは内部或いは外部変調される。
そのパルスは、１〜１００ｐｓの範囲である。
１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを受光する第１圧縮器。
その光源は更なる増幅を受け、パルスはパルス圧縮なしでのチャープパルス増幅を受ける。
【００７３】
そのレーザダイオードは、利得スイッチレーザダイオードである。
その圧縮器は、パルスを受光する分散シフトファイバを備える。
その増幅器は、エルビウムファイバ増幅器である。
正のＧＶＤをもつそのファイバは、約２０ｍの長さをもつ。
チャープファイバ格子を備え、正のＧＶＤをもつそのファイバの出力を受光する第２圧縮器が使用される。
そのチャープファイバ格子は、スペクトルフィルタとして機能するべく形成される。
正のＧＶＤをもつそのファイバからのパルス出力からペデスタルを除去する手段を付加的に備えること。
その光源は、ｃｗレーザダイオードを備え、前記変調器が前記ｃｗレーザダイオードの出力端に配置される。
前記変調器と縦につないで配置される第２変調器。
【００７４】
前記ｃｗレーザダイオードの出力は、ゲートで制御される。
その変調器は、電子吸収変調器である。
その増幅器は、イットリビウムドープファイバ増幅器である。
正のＧＶＤをもつそのファイバは、約２００ｍの長さをもつ。
正のＧＶＤをもつそのファイバの出力を受光する付加的に備える第２圧縮器であって、前記圧縮器は、サーキュレータを備え、前記サーキュレータの出力端は、正のＧＶＤと自己位相変調とをもつ第２ファイバを備え、前記サーキュレータは、減衰器を備え、それによって出力パルスが更なる増幅のために伸張される。
その２―ステージ圧縮器は、４−ポートサーキュレータと二つのファイバ格子を備える。
【００７５】
その増幅器と正のＧＶＤ及び自己位相変調をもつ前記ファイバとは、２重パスされる。
前記ダイオードからのパルス出力形状は、放物線パルス増幅器での増幅にとって十分放物線であり、その第２増幅器は、放物線パルス増幅器として動作する。
変換結晶は、その結合物の出力の波長を変えるために加えられる。
そのシステムは、物体の表面の欠陥を検出するＵＶスペクトルで動作でき、その結合物で発生される出力は、前記欠陥に位置したときにそれによって前記欠陥を修復するパルス、或いはパルス列を作るように準備される。
【００７６】
そのパルス光源は、１ｐｓより大きなパルスを出力するマイクロチップレーザを備える。
その結合物は、ラマン発生を制限する手段を含むことができる。
そのファイバは、自己位相変調のためにシングルモード動作するマルチモードファイバであり、パルスエネルギは、５００ｎＪより大きい。
そのマイクロチップレーザ出力は、５０ｐｓ〜１０ｎｓの範囲である。
そのファイバは、約５０の圧縮率のために約２メートルの長さをもつシングルモードファイバである。
そのファイバは、コアの無いエンドキャップを備え、それによってモードが前記ファイバの表面の前で広げられる。
大きなモードフィールド径をもつ付加的に含まれる増幅器。
その増幅器は、マルチモードファイバと穴のあるファイバ増幅器の一方である。
そのパルスエネルギは、１μＪより大きく、そのファイバは、マルチモードファイバであり、前記パルスは、伸張される。
そのマイクロチップレーザは、６ｋＨｚで０．５μＪ、２４０ｐｓを出力する。
【００７７】
そのファイバは、マルチモード増幅器ファイバである。
そのファイバは、１７μｍのモードフィールド径をもつシングルモードを増幅する。
その二重パス配置は、非―ＰＭファイバにとって単一偏光動作を維持する。
【００７８】
５０ｐｓ〜１０ｎｓの範囲のパルスを出力するマイクロチップレーザと、前記マイクロチップレーザの出力を受光する正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調をもつファイバと、正のＧＶＤをもつ前記ファイバからの出力を受光する圧縮器と、前記圧縮器の出力でポンプされる出力が１０ｐｓ未満の利得スイッチレーザと、を備える結合物。
マイクロチップレーザと、前記マイクロチップレーザの出力を受光し且つ１０ｐｓ未満のパルスを出力する正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調をもつファイバと、正のＧＶＤをもつ前記ファイバからの出力を受光する圧縮器と、前記圧縮器の出力でポンプされる利得スイッチレーザと、を備える結合物。
１５０ｐｓより大きなパルスを出力するマイクロチップレーザと、前記マイクロチップレーザの出力を受光する正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調をもつシングルモード動作のファイバと、正のＧＶＤをもつ前記ファイバからの出力を受光する圧縮器と、前記圧縮器の出力でポンプされる利得スイッチレーザと、を備える結合物。
【００７９】
本発明は、また次のような重要な特徴を備える下記のような他の結合物も可能である。
光源をもち、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、前記光源の出力を受光し、自己位相変調でスペクトル発生（generation）を起こす正の群速度分散（ＧＶＤ）ファイバと、を備える結合物であって、前記光源は、外部変調と内部変調の一方であり、前記正のＧＶＤファイバは、シングルモード動作のマルチモードファイバである。
その正のＧＶＤファイバは、約２０メートル、或いは約２００メートルの長さをもつ。
前記正のＧＶＤファイバからのパルス出力からペデスタルを除去するための付加的に備える手段。
そのパルスは、１〜１００ｐｓの範囲である。
前記パルス光源の出力は増幅され、前記パルスはパルス圧縮なしでのチャープパルス増幅を受ける。
そのパルスエネルギは、５００ｎＪより大きい。
出力の波長を変えるための変換結晶を付加的に備えること。
【００８０】
ＵＶスペクトルで動作する結合物。
付加的に備える手段であって、それによって、ラマン発生が制限される。
そのファイバは、約５０の圧縮率のために約２メートルの長さをもつシングルモードファイバである。
そのファイバは、コアなしのエンドキャップを備え、それによって、モードが前記ファイバの表面前で広げられる。
そのパルスエネルギは１μＪより大きく、前記ファイバはマルチモードファイバであり、前記パルスは伸張される。
そのファイバはマルチモードファイバであり、モードフィールド径１７μｍのシングルモードを増幅する。
【００８１】
その光源は、ｃｗレーザダイオード、レーザダイオード、利得スイッチレーザダイオード、マイクロチップレーザ、Ｑスイッチマイクロチップレーザ、の一つである。
そのマイクロチップレーザは、１ｐｓより大きなパルスを出力する。
そのマイクロチップレーザは、５０ｐｓ〜１０ｎｓの範囲のパルスを出力し、０．５μＪのパルスを出力する。
そのマイクロチップレーザは、６ｋＨｚで２４０ｐｓのパルスを出力する。
そのパルス光源は、前記光源の出力を受光する変調器を備える。
前記第１変調器に縦につないで配置された付加的に備える第２変調器。
その変調器は、電子吸収変調器である。
その光源は、ｃｗレーザダイオードであり、前記ｃｗレーザダイオードは、ゲートで制御される。
【００８２】
そのパルス光源は、前記光源の出力を受光する第１圧縮器を備える。
その第１圧縮器は、分散シフトファイバを備える。
前記パルス光源の出力を受光する付加的に備える第１増幅器であって、前記正のＧＶＤファイバは、前記増幅器の出力を受光する。
その第１増幅器は、イットリビウムドープファイバとエルビウムドープファイバの一方を備える。
その増幅器と前記正のＧＶＤファイバは、二重パスされ、その二重パス配置は、非−ＰＭファイバに対して単一偏光動作を維持する。
その増幅器は、大きなモードフィールド径をもつ。
その増幅器は、マルチモードファイバと穴のある増幅器の一方である。
【００８３】
前記正のＧＶＤファイバの出力を受光するべく配置された第２増幅器を更に備えること。
その第２増幅器は、イットリビウムドープファイバを備える。
その第２増幅器は、放物線パルス増幅器として動作する。
前記ファイバの出力を受光するべく配置された第２圧縮器を含むこと。
前記第２増幅器の出力を受光するべく配置された第２圧縮器。
その第２圧縮器は、サーキュレータ、或いは減衰器、４ポートサーキュレータ、二つのファイバ格子、格子、或いはスペクトルフィルタ、の一つを備え、出力パルスが更なる増幅のために伸張され、前記第２圧縮器が２−ステージ圧縮器である。
その格子は、チャープファイバ格子であり、前記チャープファイバ格子は、スペクトルフィルタとして機能する。
【００８４】
前記サーキュレータの出力端は、自己位相変調をもつ第２の正のＧＶＤファイバを備える。
その格子は、調整可能な分散をもつ圧縮格子であり、前記格子の反射率は、波長の関数として可変である。
その格子は、ファイバ格子であり、チャープが前記ファイバ格子の応力の関数として調整可能である。
その格子は、ファイバ格子であり、チャープが前記ファイバ格子の温度の関数として調整可能である。
その格子は、波長の関数としてパルス振幅を変える。
【００８５】
本発明は、また次のような重要な特徴を備える下記のような他の結合物も可能である。
光源を有し、パルスを出力するパルス光源と、前記光源の出力を受光する正の群速度分散（ＧＶＤ）ファイバと、前記正のＧＶＤファイバの出力を受光する第２増幅器と、を備え、前記ファイバは該ファイバの自己位相変調でスペクトル発生（generation）を起こし、前記第２増幅器は放物線増幅器である結合物。その光源は、外部変調されるものと内部変調されるものの一方である。
その正のＧＶＤファイバは、シングルモード動作のマルチモードファイバである。
その正のＧＶＤファイバは、約２０メートル、或いは約２００メートルの長さをもつ。
前記正のＧＶＤファイバからの出力からペデスタルを除去するための手段を付加的に備えること。
そのパルスは、１〜１００ｐｓの範囲である。
前記パルス光源の出力は増幅され、前記パルスはパルス圧縮なしでのチャープパルス増幅を受ける。
パルスエネルギは、５００ｎＪより大きい。
【００８６】
変換結晶は、前記システムの出力の波長を変える。
その結合物は、ＵＶスペクトルで動作する。ラマン発生は制限される。
そのファイバは、約５０の圧縮率のために約２メートルの長さをもつシングルモードファイバである。
そのファイバは、コアなしのエンドキャップを備え、それによって、モードが前記ファイバの表面前で広げられる。
パルスエネルギは１μＪより大きく、前記ファイバはマルチモードファイバであり、前記パルスは伸張される。
そのファイバはマルチモードファイバであり、モードフィールド径１７μｍのシングルモードを増幅する。
前記システムの出力周波数は、１００ＭＨｚの桁である。
そのパルス光源は、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力する。
【００８７】
その光源は、ｃｗレーザダイオード、レーザダイオード、利得スイッチレーザダイオード、マイクロチップレーザ、Ｑスイッチマイクロチップレーザ、の一つである。
そのマイクロチップレーザは、１ｐｓより大きなパルスを出力する。
そのマイクロチップレーザは、５０ｐｓ〜１０ｎｓの範囲のパルスを出力し、０．５μＪのパルスを出力する。
そのマイクロチップレーザは、６ｋＨｚで２４０ｐｓのパルスを出力する。
そのパルス光源は、前記光源の出力を受光する変調器を備える。
その結合物が前記第１変調器に縦につないで配置された第２変調器を更に備えること。
その変調器は、電子吸収変調器である。
その光源は、ｃｗレーザダイオードであり、そのダイオードはゲートで制御される。
そのパルス光源は、前記光源の出力を受光する第１圧縮器を備える。その第１圧縮器は、分散シフトファイバを備える。
【００８８】
その結合物は、前記パルス光源の出力を受光する第１増幅器を更に備え、前記正のＧＶＤファイバが前記増幅器の出力を受光する。
その第１増幅器は、イットリビウムドープファイバとエルビウムドープファイバの一方を備える。
その増幅器と前記正のＧＶＤファイバは、二重パスされる。
その二重パス配置は、非−ＰＭファイバに対して単一偏光動作を保持する。その増幅器は、大きなモードフィールド径をもつ。
その増幅器は、マルチモードファイバと穴のある増幅器の一方である。
その第２増幅器は、イットリビウムドープファイバを備える。
第２圧縮器は、前記ファイバの出力を受光するべく配置される。
第２圧縮器は、前記第２増幅器の出力を受光するべく配置される。
その第２圧縮器は、サーキュレータ、或いは減衰器、４ポートサーキュレータ、二つのファイバ格子、格子、或いはスペクトルフィルタ、の一つを備え、出力パルスが更なる増幅のために伸張され、前記第２圧縮器が２−ステージ圧縮器である。
その格子は、チャープファイバ格子であり、スペクトルフィルタとして機能する。
【００８９】
前記サーキュレータの出力端は、自己位相変調をもつ第２の正のＧＶＤファイバを備える。
その格子は、調整可能な分散をもつ圧縮格子である。
前記格子の反射率は、波長の関数として可変である。
その格子は、ファイバ格子であり、チャープが前記ファイバ格子の応力の関数として調整可能である。
その格子は、ファイバ格子であり、チャープが前記ファイバ格子の温度の関数として調整可能である。
その格子は、波長の関数としてパルス振幅を変える。
【００９０】
ここに記載したどの結合物においても、パルス光源は、約４ｎｓ未満、或いはそれに等しい、好ましくは約１ｎｓ未満、或いはそれに等しい、パルスを出力することができる。
【図１Ａ】
2013156650.tif 000003
【図１Ｂ】
2013156650.tif 000004
【図２】
2013156650.tif 000005
【図３】
2013156650.tif 000006
【図４】
2013156650.tif 000007
【図５】
2013156650.tif 000008
【図６Ａ】
2013156650.tif 000009
【図６Ｂ】
2013156650.tif 000010
【図７】
2013156650.tif 000011
【図８】
2013156650.tif 000012
【図９Ａ】
2013156650.tif 000013
【図９Ｂ】
2013156650.tif 000014
【図１０】
2013156650.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月19日(2013.4.19)
【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】
マイクロチップレーザ、又はゲートで制御されてパルスを出力するｃｗレーザダイオード、該ｃｗレーザダイオードの出力端に配置された変調器を有し、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の可変繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、
正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とを持ち、前記パルス光源の出力を受光するファイバと、
を備える結合物。
【請求項２】
マイクロチップレーザ、又はゲートで制御されてパルスを出力するｃｗレーザダイオード、該ｃｗレーザダイオードの出力端に配置された変調器を有し、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の可変繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、
正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とを持ち、前記パルス光源の出力を受光するファイバと、
を備え、前記ファイバが前記パルスを増幅する結合物。
【請求項３】
マイクロチップレーザ、又はゲートで制御されてパルスを出力するｃｗレーザダイオード、該ｃｗレーザダイオードの出力端に配置された変調器を有し、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の可変繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、
正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とを持ち、前記パルス光源の出力を受光するファイバと、
を備え、前記ファイバが２重パス構成に配置される結合物。
【請求項４】
大きなモードフィールド径を持つ増幅器をさらに備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の結合物。
【請求項５】
前記ファイバは、マルチモード増幅器ファイバである請求項２に記載の結合物。
【請求項６】
前記二重パス配置は、非偏光保持ファイバに対し単一偏光動作を維持する請求項３に記載の結合物。
【請求項７】
マイクロチップレーザと、
前記マイクロチップレーザの出力を受光し、且つ１０ｐｓ未満のパルスを出力する正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とを持つファイバと、
正のＧＶＤを持つ前記ファイバからの出力を受光する圧縮器と、
前記圧縮器の出力でポンプされる利得スイッチレーザと、
を備えるシステム。
【請求項８】
１５０ｐｓより大きなパルスを出力するマイクロチップレーザと、
前記マイクロチップレーザの出力を受光する正の群速度分散（ＧＶＤ）と自己位相変調とを持つファイバと、
正のＧＶＤを持つ前記ファイバからの出力を受光する圧縮器と、
前記圧縮器の出力でポンプされる利得スイッチレーザと、
を備え、前記ファイバはシングルモード動作するシステム。
【請求項９】
マイクロチップレーザ、又はゲートで制御されてパルスを出力するｃｗレーザダイオード、該ｃｗレーザダイオードの出力端に配置された変調器を有する光源を持ち、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力するパルス光源と、
前記光源の出力を受光する正の群速度分散（ＧＶＤ）ファイバと、
を備え、前記ファイバは、該ファイバの自己位相変調でスペクトル発生（generation）を起こすシステム。
【請求項１０】
前記正のＧＶＤファイバは、マルチモードファイバである請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記マルチモードファイバは、シングルモード動作である請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記パルスは、１〜１００ｐｓの範囲である請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記パルス光源の出力は増幅され、前記パルスはパルス圧縮なしでのチャープパルス増幅を受ける請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
パルスエネルギは、５００ｎＪより大きい請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記システムの出力の波長を変えるために変換結晶をさらに備える請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記システムは、ＵＶスペクトルで動作する請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ファイバは、コアのないロッド状のエンドキャップを前記ファイバの端部に接合し、それによって、前記パルスのビーム形状が前記端部の表面の前で広げられる請求項９に記載のシステム。
【請求項１８】
パルスエネルギは１μＪより大きく、前記ファイバはマルチモードファイバであり、前記パルスは伸張される請求項９に記載のシステム。
【請求項１９】
前記光源は、Ｑスイッチマイクロチップレーザである請求項９に記載のシステム。
【請求項２０】
前記マイクロチップレーザは、１ｐｓより大きなパルスを出力する請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記マイクロチップレーザは、５０ｐｓ〜１０ｎｓの範囲のパルスを出力する請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記パルス光源は、前記光源の出力を受光する変調器を備える請求項９に記載のシステム。
【請求項２３】
前記光源は、ｃｗレーザダイオードである請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記ｃｗレーザダイオードは、ゲートで制御される請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記パルス光源は、前記光源の出力を受光する第１圧縮器を備える請求項９に記載のシステム。
【請求項２６】
前記第１圧縮器は、分散シフトファイバを備える請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記システムは、前記パルス光源の出力を受光する第１増幅器をさらに備え、前記正のＧＶＤファイバは、該増幅器の出力を受光する請求項９に記載のシステム。
【請求項２８】
前記増幅器と前記正のＧＶＤファイバとは、二重パスされる請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記二重パス配置は、非偏光保持ファイバに対して単一偏光動作を維持する請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記増幅器は、大きなモードフィールド径を持つ請求項２７に記載のシステム。
【請求項３１】
前記増幅器は、マルチモードファイバ及び穴のある増幅器の一方である請求項２７に記載のシステム。
【請求項３２】
前記システムは、前記正のＧＶＤファイバの出力を受光するべく配置された第２増幅器をさらに備える請求項９に記載のシステム。
【請求項３３】
前記第２増幅器は、イットリビウムドープファイバを備える請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記第２増幅器は、時間形状が放物線であるパルスを増幅する放物線パルス増幅器として動作する請求項３２に記載のシステム。
【請求項３５】
前記システムは、前記ファイバの出力を受光するべく配置された第２圧縮器をさらに備える請求項９に記載のシステム。
【請求項３６】
前記システムは、前記第２増幅器の出力を受光するべく配置された第２圧縮器さらに備える請求項３２に記載のシステム。
【請求項３７】
前記サーキュレータの出力端は、自己位相変調を持つ第２の正のＧＶＤファイバを備える請求項３５に記載のシステム。
【請求項３８】
前記格子は、調整可能な分散を持つ圧縮格子である請求項３５に記載のシステム。
【請求項３９】
前記格子の反射率は、波長の関数として可変である請求項３５に記載のシステム。
【請求項４０】
マイクロチップレーザ、又はゲートで制御されてパルスを出力するｃｗレーザダイオード、該ｃｗレーザダイオードの出力端に配置された変調器を有する光源を有し、パルスを出力するパルス光源と、
前記光源の出力を受光する正の群速度分散（ＧＶＤ）ファイバと、
前記正のＧＶＤファイバの出力を受光する第２増幅器と、
を備え、前記ファイバは該ファイバの自己位相変調でスペクトル発生（generation）を起こし、前記第２増幅器は、時間形状が放物線であるパルスを増幅する放物線パルス増幅器であるシステム。
【請求項４１】
前記正のＧＶＤファイバは、マルチモードファイバである請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記マルチモードファイバは、シングルモード動作である請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記パルスは、１〜１００ｐｓの範囲である請求項４０に記載のシステム。
【請求項４４】
前記パルス光源の出力は増幅され、前記パルスはパルス圧縮なしでのチャープパルス増幅を受ける請求項４０に記載のシステム。
【請求項４５】
パルスエネルギは、５００ｎＪより大きい請求項４０に記載のシステム。
【請求項４６】
前記システムの出力の波長を変えるために変換結晶をさらに備える請求項４０に記載のシステム。
【請求項４７】
前記システムは、ＵＶスペクトルで動作する請求項４０に記載のシステム。
【請求項４８】
前記ファイバは、コアのないロッド状のエンドキャップを前記ファイバの端部に接合し、それによって、前記パルスのビーム形状が前記端部の表面の前で広げられる請求項４０に記載のシステム。
【請求項４９】
前記システムの出力周波数は、１００ＭＨｚの桁である請求項４０に記載のシステム。
【請求項５０】
前記パルス光源は、１ｋＨｚから１０ＭＨｚ未満までの範囲の繰り返し周波数で約１０ｎｓ未満、或いはそれに等しいパルスを出力する請求項４０に記載のシステム。
【請求項５１】
前記マイクロチップレーザは、１ｐｓより大きなパルスを出力する請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
前記マイクロチップレーザは、５０ｐｓ〜１０ｎｓの範囲のパルスを出力する請求項４０に記載のシステム。
【請求項５３】
前記パルス光源は、前記光源の出力を受光する変調器を備える請求項４０に記載のシステム。
【請求項５４】
前記光源は、ｃｗレーザダイオードである請求項５３に記載のシステム。
【請求項５５】
前記ｃｗレーザダイオードはゲートで制御される請求項５４に記載のシステム。
【請求項５６】
前記パルス光源は、前記光源の出力を受光する第１圧縮器を備える請求項４０に記載のシステム。
【請求項５７】
前記第１圧縮器は、分散シフトファイバを備える請求項５６に記載のシステム。
【請求項５８】
前記システムは、前記パルス光源の出力を受光する第１増幅器をさらに備え、前記正のＧＶＤファイバは前記増幅器の出力を受光する請求項４０に記載のシステム。
【請求項５９】
前記増幅器と前記正のＧＶＤファイバとは、二重パスされる請求項５８に記載のシステム。
【請求項６０】
前記二重パス配置は、非偏光保持ファイバに対して単一偏光動作を保持する請求項５９に記載のシステム。
【請求項６１】
前記増幅器は、大きなモードフィールド径を持つ請求項５８に記載のシステム。
【請求項６２】
前記増幅器は、マルチモードファイバと穴のある増幅器の一方である請求項５８に記載のシステム。
【請求項６３】
前記第２増幅器は、イットリビウムドープファイバを備える請求項４０に記載のシステム。
【請求項６４】
前記システムは、前記ファイバの出力を受光するべく配置された第２圧縮器をさらに備える請求項４０に記載のシステム。
【請求項６５】
前記システムは、前記第２増幅器の出力を受光するべく配置された第２圧縮器をさらに備える請求項４０に記載のシステム。
【請求項６６】
前記第２圧縮器は、
（６）サーキュレータ、
（７）減衰器、それによって出力パルスがさらなる増幅のために伸張される、
（８）４ポートサーキュレータと２つのファイバ格子、前記第２圧縮器が２−ステージ圧縮器である、
（９）格子、
（１０）スペクトルフィルタ、
の１つを含む請求項６４或いは６５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６７】
前記格子は、チャープファイバ格子である請求項６６に記載のシステム。
【外国語明細書】
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