(57)【要約】【課題】レーザ光を安定して出力できるレーザ技術を提供する。【解決手段】発振トリガ信号の入力に応じて初期レーザ光を出力する発振部３と、初期レーザ光の出力時点を検出する検出部５と、初期レーザ光を遅延させる遅延光学部６と、検出された初期レーザ光の出力時点に基づいて増幅トリガ信号を出力する信号出力部８と、遅延された初期レーザ光を増幅トリガ信号の入力に応じて増幅して増幅レーザ光を出力する増幅部７と、を備える。【選択図】  図１
2017117949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振トリガ信号の入力に応じて初期レーザ光を出力する発振部と、
前記初期レーザ光の出力時点を検出する検出部と、
前記初期レーザ光を遅延させる遅延光学部と、
前記検出された初期レーザ光の出力時点に基づいて増幅トリガ信号を出力する信号出力部と、
前記遅延された初期レーザ光を前記増幅トリガ信号の入力に応じて増幅して増幅レーザ光を出力する増幅部と、
を備えることを特徴とするレーザシステム。
【請求項２】
前記検出部は、前記初期レーザ光を直接検出することで、前記初期レーザ光の出力時点を検出することを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項３】
前記増幅レーザ光の出力時点を検出する他の検出部と、
前記増幅レーザ光を遅延させる他の遅延光学部と、
前記検出された増幅レーザ光の出力時点に基づいて他の増幅トリガ信号を出力する他の信号出力部と、
前記遅延された増幅レーザ光を前記他の増幅トリガ信号の入力に応じて増幅して出力する他の増幅部と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項４】
前記増幅レーザ光を遅延させる他の遅延光学部と、
前記増幅トリガ信号を遅延させる遅延回路部と、
前記遅延された増幅レーザ光を前記遅延された増幅トリガ信号の入力に応じて増幅して出力する他の増幅部と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項５】
前記初期レーザ光を分割する光分割部と、
前記分割された初期レーザ光が複数の前記増幅部によってそれぞれ増幅され、前記増幅された増幅レーザ光を合成する光合成部と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項６】
前記初期レーザ光を分割する光分割部と、
前記分割された初期レーザ光が複数の前記増幅部によってそれぞれ増幅され、前記増幅された増幅レーザ光を合成する光合成部と、
１の前記増幅部に対して前記増幅トリガ信号が入力される時点を他の前記増幅部に対して前記増幅トリガ信号が入力される時点よりも遅延させる遅延回路部と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項７】
前記遅延光学部は、通過するレーザ光の速度が真空中を通過するレーザ光の速度よりも遅くなる光学結晶を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のレーザシステム。
【請求項８】
発振トリガ信号の入力に応じて初期レーザ光を出力する発振ステップと、
前記初期レーザ光の出力時点を検出する検出ステップと、
前記初期レーザ光を遅延させる遅延ステップと、
前記検出された初期レーザ光の出力時点に基づいて増幅トリガ信号を出力する信号出力ステップと、
前記遅延された初期レーザ光を前記増幅トリガ信号の入力に応じて増幅して増幅レーザ光を出力する増幅ステップと、
を含むことを特徴とするレーザ光の出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レーザ光を増幅して出力するレーザ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１台のレーザ発振器が出力したレーザ光を増幅器により増幅し、高出力のレーザ光を得られるレーザシステムがある。このようなレーザシステムでは、増幅器がレーザ光を増幅できるゲイン（反転分布）が存在するゲイン期間が制限されているため、このゲイン期間内にレーザ光を増幅器に入力させる必要がある。そこで、レーザ発振器からレーザ光が出力されるタイミングを制御するタイミング信号と、増幅器のゲイン期間を開始するトリガ信号とを、１台のレーザ制御装置により制御している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２３９７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レーザ発振器（発振部）にタイミング信号（発振トリガ信号）が入力されてから、実際にレーザ光が出力されるまでの時間は常に一定でなく、僅かながら時間的に前後に揺れる現象が起きる。このような現象はジッタと称されており、様々な原因で生じる。例えば、レーザ発振器に設けられたトランジスタなどで構成されたゲートスイッチにタイミング信号が入力されてから、実際にスイッチがＯＮになるまでの時間が一定でない場合や、レーザ発振器が電気エネルギーを受けてから、実際に誘導放出がなされるまでの時間が一定でない場合などが考えられる。このようなジッタが生じると、レーザ発振器からレーザ光が出力される時点と増幅器のゲイン期間とが一致しなくなるので、レーザ光を適切に増幅させることができないという課題がある。
【０００５】
本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、例えばジッタが生じても増幅部を用いて適切にレーザ光を増幅し、レーザ光を安定して出力できるレーザ技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係るレーザシステムは、発振トリガ信号の入力に応じて初期レーザ光を出力する発振部と、前記初期レーザ光の出力時点を検出する検出部と、前記初期レーザ光を遅延させる遅延光学部と、前記検出された初期レーザ光の出力時点に基づいて増幅トリガ信号を出力する信号出力部と、前記遅延された初期レーザ光を前記増幅トリガ信号の入力に応じて増幅して増幅レーザ光を出力する増幅部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の実施形態に係るレーザ光の出力方法は、発振トリガ信号の入力に応じて初期レーザ光を出力する発振ステップと、前記初期レーザ光の出力時点を検出する検出ステップと、前記初期レーザ光を遅延させる遅延ステップと、前記検出された初期レーザ光の出力時点に基づいて増幅トリガ信号を出力する信号出力ステップと、前記遅延された初期レーザ光を前記増幅トリガ信号の入力に応じて増幅して増幅レーザ光を出力する増幅ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態により、レーザ光を安定して出力できるレーザ技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態のレーザシステムを示す図。
【図２】各種信号および各種レーザ光の出力タイミングを示すタイミングチャート。
【図３】第２実施形態のレーザシステムを示す図。
【図４】第３実施形態のレーザシステムを示す図。
【図５】第４実施形態のレーザシステムを示す図。
【図６】第５実施形態のレーザシステムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１に示すように、第１実施形態のレーザシステム１には、発振トリガ信号を出力するパルス発生部２が設けられる。また、このパルス発生部２から出力される発振トリガ信号が入力されることで初期レーザ光の出力を行うレーザ発振部３が設けられる。なお、パルス発生部２は、制御コンピュータ（図示略）により制御されている。そして、パルス発生部２は、予め決められた一定のタイミングで繰り返し、発振トリガ信号（電気信号）を出力する（図２参照）。つまり、発振トリガ信号は、パルス信号である。
【００１１】
また、レーザ発振部３から出力された初期レーザ光を２方向に分割する光分割部４が設けられる。なお、光分割部４は、ビームスプリッタで構成される。この光分割部４では、初期レーザ光を均等に分割する必要はなく、一方の初期レーザ光の出力を他方の初期レーザ光の出力よりも低い状態で分割しても良い。また、光分割部４にて分割（分岐）された一方の初期レーザ光を検出する光波形検出部５が設けられる。
【００１２】
光波形検出部５は、初期レーザ光がレーザ発振部３から出力された出力時点を検出する。本実施形態では、レーザ発振部３から出力された初期レーザ光を直接検出（観測）するようにしている。そのため、初期レーザ光の出力時点を正確に検出することができる。なお、光波形検出部５は、検出センサで検出した光の波形に基づいて、そのピーク時を検出する装置を有する。この検出されたピーク時が初期レーザ光の出力時点として特定される。
【００１３】
また、光分割部４にて分割された他方の初期レーザ光は、レーザ光遅延光学部６に入力される。このレーザ光遅延光学部６は、初期レーザ光の進行を遅延させる光学的な遅延光路を形成した光学系である。本実施形態では、レーザ光遅延光学部６が光学結晶（誘電体）を備える。この光学結晶は、これを通過するレーザ光の速度を、真空中を通過するレーザ光の速度よりも遅くする性質を有している。そのため、レーザ光遅延光学部６の小型化を図ることができる。なお、レーザ光遅延光学部６は、石英ガラスやプラスチックなどを用いて構成されても良い。また、レーザ光遅延光学部６は、光ファイバやミラーなどを用いて光路長を変更することで遅延させるものでも良い。
【００１４】
また、レーザ光遅延光学部６を通過した後の遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）を増幅して出力を高めた増幅レーザ光を出力するレーザ増幅部７が設けられる。さらに、レーザ増幅部７に対して増幅トリガ信号（電気信号）を出力する信号出力部８が設けられる。
【００１５】
本実施形態では、レーザガスなどの媒体を高周波放電により励起するレーザ増幅部７を用いている。このレーザ増幅部７は、増幅トリガ信号が入力されることに応じて高周波放電を制御することにより、レーザ光を所定のゲインで増幅する。なお、レーザ増幅部７において、レーザ光を増幅できるゲイン（反転分布）が存在するゲイン期間（高周波放電が行われる時間）は、一定の期間として制限されている（図２参照）。この制限により、多大な電力を消費するレーザ増幅部７の放電時間を短縮している。このようにすることで、レーザシステム１全体のエネルギー効率を向上させて、消費電力を低減することができる。
【００１６】
なお、信号出力部８は、光波形検出部５に接続されている。この光波形検出部５は、初期レーザ光がレーザ発振部３から出力された出力時点を特定する特定情報（検出信号）を信号出力部８に入力する。この信号出力部８は、初期レーザ光がレーザ発振部３から出力された出力時点から所定期間（一定の遅延期間）経過後に増幅トリガ信号を出力する。つまり、信号出力部８が出力する増幅トリガ信号の出力時点は、初期レーザ光の出力時点に基づいて調整される。また、光波形検出部５および信号出力部８は、制御コンピュータ（図示略）により制御されている。
【００１７】
レーザ光を用いて材料の加工などを行う場合には、加工プロセスで求められる光出力を得る必要がある。本実施形態では、レーザ発振部３から出力されるレーザ光として、パルス幅がサブナノ秒のレーザ光が出力される。このレーザ光はピーク強度が高く、時間空間的にピーニング時のアブレーション閾値を超える割合が高い。そのため、熱影響の少ない効率的な圧縮残留応力付与が期待できる。その一方で、パルスエネルギーが低く、加工時間短縮のためにレーザ光を増幅する必要がある。しかしながら、本実施形態のレーザ発振部３では、発振トリガ信号が入力されてから、実際にレーザ光が出力されるまでの時間は常に一定でなく、僅かながら時間的に前後に揺れるジッタが起きる。
【００１８】
図２に示すように、パルス発生部２から出力される発振トリガ信号の出力タイミングは、一定のタイミングで繰り返される。そして、このパルス発生部２から出力された発振トリガ信号がレーザ発振部３に入力される（発振ステップ）。この発振トリガ信号が入力された時点から、実際にレーザ発振部３から初期レーザ光が出力される時点までの期間Ｔ１は、一定ではなく、時間的に短かったり長かったりする。つまり、ジッタが生じる。
【００１９】
本実施形態では、初期レーザ光がレーザ発振部３から出力された出力時点を光波形検出部５が検出し（検出ステップ）、この初期レーザ光の出力が検出（確認）された後に、信号出力部８が増幅トリガ信号を出力する（信号出力ステップ）。そして、増幅トリガ信号が入力されたレーザ増幅部７では、媒体を高周波放電により励起し始める。そして、レーザ増幅部７では、増幅トリガ信号の入力時点から所定期間Ｔ２が経過した後に、レーザ光を増幅できるゲイン（反転分布）が存在するゲイン期間が開始される。なお、ゲイン期間は所定期間継続される。
【００２０】
また、レーザ光遅延光学部６では、初期レーザ光の進行を遅延させる（遅延ステップ）。本実施形態では、初期レーザ光がレーザ発振部３から出力された時点から、この初期レーザ光がレーザ光遅延光学部６を通過し終える時点までの期間を遅延期間Ｔ３としている。この遅延期間Ｔ３は、初期レーザ光がレーザ発振部３から出力された時点から、レーザ増幅部７にてゲイン期間が開始される時点までの期間よりも長く設定されている。なお、この遅延期間Ｔ３は、初期レーザ光がレーザ発振部３から出力された時点から、レーザ増幅部７にてゲイン期間が終了される時点までの期間よりも短く設定されている。さらに、遅延期間Ｔ３は、制御コンピュータ（図示略）のＣＰＵの処理時間も想定して設定されている。
【００２１】
また、遅延期間Ｔ３は、予め設定された一定の期間となっている。本実施形態では、レーザシステム１の使用を開始する前において、レーザ光遅延光学部６が予め調整されることで、遅延期間Ｔ３が設定される。
【００２２】
この遅延期間Ｔ３が設けられることで、レーザ光遅延光学部６を通過した後の遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）は、レーザ増幅部７がゲイン期間であるときに、レーザ増幅部７に入力される。そして、レーザ増幅部７にて増幅された増幅レーザ光が出力される（増幅ステップ）。つまり、遅延レーザ光がレーザ増幅部７に入力される時点と、このレーザ増幅部７で増幅された増幅レーザ光が出力される時点とが一致している。
【００２３】
このように、レーザ発振部３から出力される初期レーザ光の出力時点を光波形検出部５により検出し、信号出力部８が出力する増幅トリガ信号の出力時点が、初期レーザ光の出力時点に基づいて調整されることで、レーザ発振部３においてジッタが生じてもレーザ増幅部７を用いて適切にレーザ光を増幅し、レーザ光を安定して出力できる。
【００２４】
なお、前述した例では、光波形検出部５と信号出力部８とが別体に設けられているが、これらが一体化された信号出力装置であっても良い。
【００２５】
なお、前述した例では、信号出力部８とレーザ増幅部７とが別体に設けられているが、これらが一体化された増幅装置であっても良い。例えば、光波形検出部５が初期レーザ光の出力時点を特定情報（検出信号）として増幅装置に入力し、増幅装置内部の信号出力部８が所定期間経過後に増幅トリガ信号をレーザ増幅部７に入力してゲイン期間が開始されるものであっても良い。
【００２６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のレーザシステム１１について図３を用いて説明する。図３に示すように、第２実施形態のレーザシステム１１には、発振トリガ信号を出力するパルス発生部１２と、発振トリガ信号が入力されることで初期レーザ光の出力を行うレーザ発振部１３と、レーザ発振部１３から出力された初期レーザ光を２方向に分割する第１光分割部１４と、第１光分割部１４にて分割された一方（一部）の初期レーザ光を検出する第１光波形検出部１５と、第１光分割部１４にて分割された他方の初期レーザ光が入力される第１レーザ光遅延光学部１６と、第１レーザ光遅延光学部１６を通過した後の第１遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）を増幅して出力を高めた第１増幅レーザ光を出力する第１レーザ増幅部１７と、第１レーザ増幅部１７に対して第１増幅トリガ信号を出力する第１信号出力部２２と、が設けられる。
【００２７】
さらに、このレーザシステム１１には、第１レーザ増幅部１７から出力された第１増幅レーザ光を２方向に分割する第２光分割部１８と、第２光分割部１８にて分割された一方の第１増幅レーザ光を検出する第２光波形検出部１９（他の検出部）と、第２光分割部１８にて分割された他方の第１増幅レーザ光が入力される第２レーザ光遅延光学部２０（他の遅延光学部）と、第２レーザ光遅延光学部２０を通過した後の第２遅延レーザ光（遅延された第１増幅レーザ光）を増幅して出力を高めた第２増幅レーザ光を出力する第２レーザ増幅部２１（他の増幅部）と、第２レーザ増幅部２１に対して第２増幅トリガ信号を出力する第２信号出力部２３（他の信号出力部）と、が設けられる。
【００２８】
初期レーザ光がレーザ発振部１３から出力された出力時点を第１光波形検出部１５が検出し、この初期レーザ光の出力が検出された後に、第１信号出力部２２が第１増幅トリガ信号を出力する。この第１増幅トリガ信号が入力された第１レーザ増幅部１７では、媒体を高周波放電により励起し始める。そして、第１レーザ増幅部１７では、第１増幅トリガ信号の入力時点から所定期間が経過した後に、レーザ光を増幅できるゲイン（反転分布）が存在するゲイン期間が開始される。
【００２９】
また、第１レーザ光遅延光学部１６では、初期レーザ光の進行を遅延させる。なお、第１レーザ光遅延光学部１６は、これを通過するレーザ光の速度を、真空中を通過するレーザ光の速度よりも遅くする性質を有する光学結晶（誘電体）を備える。この第１レーザ光遅延光学部１６を通過する初期レーザ光の第１遅延期間は、初期レーザ光がレーザ発振部１３から出力された時点から、第１レーザ増幅部１７にてゲイン期間が開始される時点までの期間よりも長く設定されている。なお、この第１遅延期間は、初期レーザ光がレーザ発振部１３から出力された時点から、第１レーザ増幅部１７にてゲイン期間が終了される時点までの期間よりも短く設定されている。
【００３０】
この第１遅延期間が設けられることで、第１レーザ光遅延光学部１６を通過した後の第１遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）は、第１レーザ増幅部１７がゲイン期間であるときに、この第１レーザ増幅部１７に入力される。そして、第１レーザ増幅部１７にて増幅された第１増幅レーザ光が出力される。
【００３１】
このように、レーザ発振部１３から出力される初期レーザ光の出力時点を第１光波形検出部１５により検出し、第１信号出力部２２が出力する第１増幅トリガ信号の出力時点が、初期レーザ光の出力時点に基づいて調整されることで、レーザ発振部１３においてジッタが生じても第１レーザ増幅部１７を用いて適切にレーザ光を増幅し、レーザ光を安定して出力できる。
【００３２】
また、第１増幅レーザ光が第１レーザ増幅部１７から出力された出力時点を第２光波形検出部１９が検出し、この第１増幅レーザ光の出力が検出された後に、第２信号出力部２３が第２増幅トリガ信号を出力する。この第２増幅トリガ信号が入力された第２レーザ増幅部２１では、媒体を高周波放電により励起し始める。そして、第２レーザ増幅部２１では、第２増幅トリガ信号の入力時点から所定期間が経過した後に、レーザ光を増幅できるゲイン（反転分布）が存在するゲイン期間が開始される。
【００３３】
また、第２レーザ光遅延光学部２０では、第１増幅レーザ光の進行を遅延させる。なお、第２レーザ光遅延光学部２０は、これを通過するレーザ光の速度を、真空中を通過するレーザ光の速度よりも遅くする性質を有する光学結晶（誘電体）を備える。この第２レーザ光遅延光学部２０を通過する第１増幅レーザ光の第２遅延期間は、第１増幅レーザ光が第１レーザ増幅部１７から出力された時点から、第２レーザ増幅部２１にてゲイン期間が開始される時点までの期間よりも長く設定されている。なお、この第２遅延期間は、第１増幅レーザ光が第１レーザ増幅部１７から出力された時点から、第２レーザ増幅部２１にてゲイン期間が終了される時点までの期間よりも短く設定されている。また、第２レーザ光遅延光学部２０は、第１レーザ光遅延光学部１６と同一構成の光学系である。そのため、第１遅延期間と第２遅延期間とが同じ期間となっている。
【００３４】
この第２遅延期間が設けられることで、第２レーザ光遅延光学部２０を通過した後の第２遅延レーザ光（遅延された第１増幅レーザ光）は、第２レーザ増幅部２１がゲイン期間であるときに、この第２レーザ増幅部２１に入力される。そして、第２レーザ増幅部２１にて増幅された第２増幅レーザ光が出力される。
【００３５】
なお、第２実施形態では、前述した図２のようなタイミングチャートを省略するが、この第２実施形態でも、第１遅延レーザ光が第１レーザ光遅延光学部１６から出力される時点と、第１レーザ増幅部１７のゲイン期間とが一致している。さらに、第２遅延レーザ光が第２レーザ光遅延光学部２０から出力される時点と、第２レーザ増幅部２１のゲイン期間とが一致している。
【００３６】
このように、第２実施形態では、直列に設けられた第１レーザ増幅部１７と第２レーザ増幅部２１とで、レーザ光が増幅されるので、高出力のレーザ光を得ることができる。なお、レーザ光をさらに増幅するために、直列に設けられたレーザ増幅部を多段に構成しても良い。
【００３７】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態のレーザシステム３１について図４を用いて説明する。図４に示すように、第３実施形態のレーザシステム３１には、発振トリガ信号を出力するパルス発生部３２と、発振トリガ信号が入力されることで初期レーザ光の出力を行うレーザ発振部３３と、レーザ発振部３３から出力された初期レーザ光を２方向に分割する光分割部３４と、光分割部３４にて分割された一方（一部）の初期レーザ光を検出する光波形検出部３５と、光分割部３４にて分割された他方の初期レーザ光が入力される第１レーザ光遅延光学部３６と、第１レーザ光遅延光学部３６を通過した後の第１遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）を増幅して出力を高めた第１増幅レーザ光を出力する第１レーザ増幅部３７と、第１レーザ増幅部３７に対して第１増幅トリガ信号を出力する信号出力部４１と、が設けられる。
【００３８】
さらに、このレーザシステム３１には、第１レーザ増幅部３７から出力された第１増幅レーザ光が入力される第２レーザ光遅延光学部３８（他の遅延光学部）と、第２レーザ光遅延光学部３８を通過した後の第２遅延レーザ光（遅延された第１増幅レーザ光）を増幅して出力を高めた第２増幅レーザ光を出力する第２レーザ増幅部３９（他の増幅部）と、信号出力部４１から出力された第１増幅トリガ信号を遅延させる遅延回路部４０と、が設けられる。なお、遅延回路部４０にて遅延された信号は、第２増幅トリガ信号として第２レーザ増幅部３９に入力される。また、遅延回路部４０とは、電気や光などで構成された信号が入力されたときに、所定期間遅延させた後に入力された信号と同一信号を出力する回路である。
【００３９】
初期レーザ光がレーザ発振部３３から出力された出力時点を光波形検出部３５が検出し、この初期レーザ光の出力が検出された後に、信号出力部４１が第１増幅トリガ信号を出力する。この第１増幅トリガ信号は、第１レーザ増幅部３７と遅延回路部４０とに入力される。この第１増幅トリガ信号が入力された第１レーザ増幅部３７では、媒体を高周波放電により励起し始める。そして、第１レーザ増幅部３７では、第１増幅トリガ信号の入力時点から所定期間が経過した後に、レーザ光を増幅できるゲイン（反転分布）が存在するゲイン期間が開始される。
【００４０】
また、第１レーザ光遅延光学部３６では、初期レーザ光の進行を遅延させる。なお、第１レーザ光遅延光学部３６は、これを通過するレーザ光の速度を、真空中を通過するレーザ光の速度よりも遅くする性質を有する光学結晶（誘電体）を備える。この第１レーザ光遅延光学部３６を通過する初期レーザ光の第１遅延期間は、初期レーザ光がレーザ発振部３３から出力された時点から、第１レーザ増幅部３７にてゲイン期間が開始される時点までの期間よりも長く設定されている。なお、この第１遅延期間は、初期レーザ光がレーザ発振部３３から出力された時点から、第１レーザ増幅部３７にてゲイン期間が終了される時点までの期間よりも短く設定されている。
【００４１】
この第１遅延期間が設けられることで、第１レーザ光遅延光学部３６を通過した後の第１遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）は、第１レーザ増幅部３７がゲイン期間であるときに、この第１レーザ増幅部３７に入力される。そして、第１レーザ増幅部３７にて増幅された第１増幅レーザ光が出力される。
【００４２】
このように、レーザ発振部３３から出力される初期レーザ光の出力時点を光波形検出部３５により検出し、信号出力部４１が出力する第１増幅トリガ信号の出力時点が、初期レーザ光の出力時点に基づいて調整されることで、レーザ発振部３３においてジッタが生じても第１レーザ増幅部３７を用いて適切にレーザ光を増幅し、レーザ光を安定して出力できる。
【００４３】
また、信号出力部４１から出力された第１増幅トリガ信号は、遅延回路部４０に入力される。この第１増幅トリガ信号は、遅延回路部４０にて所定の遅延期間が経過した後、第２増幅トリガ信号として出力される。この第２増幅トリガ信号が入力された第２レーザ増幅部３９では、媒体を高周波放電により励起し始める。そして、第２レーザ増幅部３９では、第２増幅トリガ信号の入力時点から所定期間が経過した後に、レーザ光を増幅できるゲイン（反転分布）が存在するゲイン期間が開始される。
【００４４】
また、第２レーザ光遅延光学部３８では、第１増幅レーザ光の進行を遅延させる。なお、第２レーザ光遅延光学部３８は、これを通過するレーザ光の速度を、真空中を通過するレーザ光の速度よりも遅くする性質を有する光学結晶（誘電体）を備える。この第２レーザ光遅延光学部３８を通過する第１増幅レーザ光の第２遅延期間は、第１増幅レーザ光が第１レーザ増幅部３７から出力された時点から、第２レーザ増幅部３９にてゲイン期間が開始される時点までの期間よりも長く設定されている。なお、この第２遅延期間は、第１増幅レーザ光が第１レーザ増幅部３７から出力された時点から、第２レーザ増幅部３９にてゲイン期間が終了される時点までの期間よりも短く設定されている。また、第２レーザ光遅延光学部３８は、第１レーザ光遅延光学部３６と同一構成の光学系である。そのため、第１遅延期間と第２遅延期間とが同じ期間となっている。
【００４５】
この第２遅延期間が設けられることで、第２レーザ光遅延光学部３８を通過した後の第２遅延レーザ光（遅延された第１増幅レーザ光）は、第２レーザ増幅部３９がゲイン期間であるときに、この第２レーザ増幅部３９に入力される。そして、第２レーザ増幅部３９にて増幅された第２増幅レーザ光が出力される。また、第２遅延期間は、第２レーザ光遅延光学部３８の遅延期間（光路長など）と、遅延回路部４０の信号の遅延期間と、を調整することができる。この調整によって、第２レーザ増幅部３９のゲイン期間と第２遅延レーザ光の入力時点とを一致させることができる。
【００４６】
なお、第３実施形態では、前述した図２のようなタイミングチャートを省略するが、この第３実施形態でも、第１遅延レーザ光が第１レーザ光遅延光学部３６から出力される時点と、第１レーザ増幅部３７のゲイン期間とが一致している。さらに、第２遅延レーザ光が第２レーザ光遅延光学部３８から出力される時点と、第２レーザ増幅部３９のゲイン期間とが一致している。
【００４７】
このように、第３実施形態では、直列に設けられた第１レーザ増幅部３７と第２レーザ増幅部３９とで、レーザ光が増幅されるので、高出力のレーザ光を得ることができる。なお、レーザ光をさらに増幅するために、直列に設けられたレーザ増幅部を多段に構成しても良い。
【００４８】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態のレーザシステム５１について図５を用いて説明する。図５に示すように、第４実施形態のレーザシステム５１には、発振トリガ信号を出力するパルス発生部５２と、発振トリガ信号が入力されることで初期レーザ光の出力を行うレーザ発振部５３と、レーザ発振部５３から出力された初期レーザ光を２方向に分割する第１光分割部５４と、第１光分割部５４にて分割された一方（一部）の初期レーザ光を検出する光波形検出部５５と、第１光分割部５４にて分割された他方の初期レーザ光を２方向に均等に分割する第２光分割部５６と、第２光分割部５６にて分割された一方の初期レーザ光が入力される第１レーザ光遅延光学部５８と、第２光分割部５６にて分割された他方の初期レーザ光が入力される第２レーザ光遅延光学部５９と、この第２レーザ光遅延光学部５９に初期レーザ光を導くための第１反射鏡部５７と、が設けられる。
【００４９】
さらに、このレーザシステム５１には、第１レーザ光遅延光学部５８を通過した後の第１遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）を増幅して出力を高めた第１増幅レーザ光を出力する第１レーザ増幅部６０と、第２レーザ光遅延光学部５９を通過した後の第２遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）を増幅して出力を高めた第２増幅レーザ光を出力する第２レーザ増幅部６１と、第１レーザ増幅部６０および第２レーザ増幅部６１の双方に対して増幅トリガ信号を出力する信号出力部６４と、第１増幅レーザ光の光路と第２増幅レーザ光の光路とを合成するための光合成部６２と、この光合成部６２に第１増幅レーザ光を導くための第２反射鏡部６３と、が設けられる。なお、光合成部６２は、ビーム合成ミラーで構成される。
【００５０】
初期レーザ光がレーザ発振部５３から出力された出力時点を光波形検出部５５が検出し、この初期レーザ光の出力が検出された後に、信号出力部６４が増幅トリガ信号を出力する。この増幅トリガ信号が入力された第１レーザ増幅部６０および第２レーザ増幅部６１では、媒体を高周波放電により励起し始める。そして、第１レーザ増幅部６０および第２レーザ増幅部６１では、増幅トリガ信号の入力時点から所定期間が経過した後に、レーザ光を増幅できるゲイン（反転分布）が存在するゲイン期間が開始される。
【００５１】
また、第１レーザ光遅延光学部５８および第２レーザ光遅延光学部５９では、初期レーザ光の進行を遅延させる。第４実施形態では、第１レーザ光遅延光学部５８の遅延期間と、第２レーザ光遅延光学部５９の遅延期間とが、同一期間となっている。なお、第１レーザ光遅延光学部５８および第２レーザ光遅延光学部５９は、これを通過するレーザ光の速度を、真空中を通過するレーザ光の速度よりも遅くする性質を有する光学結晶（誘電体）を備える。これら第１レーザ光遅延光学部５８および第２レーザ光遅延光学部５９を通過する初期レーザ光の遅延期間は、初期レーザ光がレーザ発振部５３から出力された時点から、第１レーザ増幅部６０および第２レーザ増幅部６１にてゲイン期間が開始される時点までの期間よりも長く設定されている。なお、この遅延期間は、初期レーザ光がレーザ発振部５３から出力された時点から、第１レーザ増幅部６０および第２レーザ増幅部６１にてゲイン期間が終了される時点までの期間よりも短く設定されている。また、第２レーザ光遅延光学部５９は、第１レーザ光遅延光学部５８と同一構成の光学系である。そのため、双方の遅延期間が同じ期間となっている。
【００５２】
この遅延期間が設けられることで、第１レーザ光遅延光学部５８を通過した後の第１遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）は、第１レーザ増幅部６０がゲイン期間であるときに、この第１レーザ増幅部６０に入力される。そして、第１レーザ増幅部６０にて増幅された第１増幅レーザ光が出力される。また、第２レーザ光遅延光学部５９を通過した後の第２遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）は、第２レーザ増幅部６１がゲイン期間であるときに、この第２レーザ増幅部６１に入力される。そして、第２レーザ増幅部６１にて増幅された第２増幅レーザ光が出力される。さらに、第１増幅レーザ光と第２増幅レーザ光とは、光合成部６２にて合成されて出力される。
【００５３】
なお、第４実施形態では、前述した図２のようなタイミングチャートを省略するが、この第４実施形態でも、第１遅延レーザ光が第１レーザ光遅延光学部５８から出力される時点と、第１レーザ増幅部６０のゲイン期間とが一致している。さらに、第２遅延レーザ光が第２レーザ光遅延光学部５９から出力される時点と、第２レーザ増幅部６１のゲイン期間とが一致している。
【００５４】
このように、第４実施形態では、並列に設けられた第１レーザ増幅部６０と第２レーザ増幅部６１とでレーザ光が増幅され、これら増幅されたレーザ光が光合成部６２にて合成されるので、複数のレーザ増幅部を用いて高出力のレーザ光を得ることができる。なお、レーザ光をさらに増幅するために、並列に設けられたレーザ増幅部を多数設ける構成しても良い。
【００５５】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態のレーザシステム７１について図６を用いて説明する。図６に示すように、第５実施形態のレーザシステム７１には、発振トリガ信号を出力するパルス発生部７２と、発振トリガ信号が入力されることで初期レーザ光の出力を行うレーザ発振部７３と、レーザ発振部７３から出力された初期レーザ光を２方向に分割する第１光分割部７４と、第１光分割部７４にて分割された一方（一部）の初期レーザ光を検出する光波形検出部７５と、第１光分割部７４にて分割された他方の初期レーザ光を２方向に均等に分割する第２光分割部７６と、第２光分割部７６にて分割された一方の初期レーザ光が入力される第１レーザ光遅延光学部７８と、第２光分割部７６にて分割された他方の初期レーザ光が入力される第２レーザ光遅延光学部７９と、この第２レーザ光遅延光学部７９に初期レーザ光を導くための第１反射鏡部７７と、が設けられる。
【００５６】
さらに、このレーザシステム５１には、第１レーザ光遅延光学部７８を通過した後の第１遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）を増幅して出力を高めた第１増幅レーザ光を出力する第１レーザ増幅部８０と、第２レーザ光遅延光学部７９を通過した後の第２遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）を増幅して出力を高めた第２増幅レーザ光を出力する第２レーザ増幅部８１と、第１増幅トリガ信号を出力する信号出力部８５と、信号出力部８５から出力された第１増幅トリガ信号を遅延させる遅延回路部８４と、第１増幅レーザ光の光路と第２増幅レーザ光の光路とを合成するための光合成部８２と、この光合成部８２に第１増幅レーザ光を導くための第２反射鏡部８３と、が設けられる。なお、光合成部８２は、ビーム合成ミラーで構成される。
【００５７】
また、遅延回路部８４とは、電気や光などで構成された信号が入力されたときに、所定期間遅延させた後に入力された信号と同一信号を出力する回路である。なお、信号出力部８５から出力された第１増幅トリガ信号は、第１レーザ増幅部８０に入力されるとともに遅延回路部８４に入力される。そして、遅延回路部８４にて遅延された信号は、第２増幅トリガ信号として第２レーザ増幅部８１に入力される。
【００５８】
初期レーザ光がレーザ発振部７３から出力された出力時点を光波形検出部７５が検出し、この初期レーザ光の出力が検出された後に、信号出力部８５が第１増幅トリガ信号を出力する。この第１増幅トリガ信号が入力された第１レーザ増幅部８０では、媒体を高周波放電により励起し始める。そして、第１レーザ増幅部８０では、増幅トリガ信号の入力時点から所定期間が経過した後に、レーザ光を増幅できるゲイン（反転分布）が存在するゲイン期間が開始される。
【００５９】
また、第１レーザ光遅延光学部７８および第２レーザ光遅延光学部７９では、初期レーザ光の進行を遅延させる。第５実施形態では、第２レーザ光遅延光学部７９は、第１レーザ光遅延光学部７８と異なる構成の光学系である。さらに、第１レーザ光遅延光学部７８の第１遅延期間と、第２レーザ光遅延光学部７９の第２遅延期間と、が異なる期間となっている。この第２レーザ光遅延光学部７９の第２遅延期間は、第１レーザ光遅延光学部７８の遅延期間と、遅延回路部８４の信号の第１遅延期間と、を合わせた期間となっている。なお、第１レーザ光遅延光学部７８および第２レーザ光遅延光学部７９は、これを通過するレーザ光の速度を、真空中を通過するレーザ光の速度よりも遅くする性質を有する光学結晶（誘電体）を備える。
【００６０】
なお、第１レーザ光遅延光学部７８を通過する初期レーザ光の第１遅延期間は、初期レーザ光がレーザ発振部７３から出力された時点から、第１レーザ増幅部８０にてゲイン期間が開始される時点までの期間よりも長く設定されている。なお、この第１遅延期間は、初期レーザ光がレーザ発振部７３から出力された時点から、第１レーザ増幅部８０にてゲイン期間が終了される時点までの期間よりも短く設定されている。
【００６１】
さらに、第２レーザ増幅部８１では、遅延回路部８４によって第１増幅トリガ信号よりも遅延された第２増幅トリガ信号が入力されることで、ゲイン期間が開始される。そのため、第１レーザ増幅部８０にてゲイン期間が開始される時点よりも遅延して第２レーザ増幅部８１にてゲイン期間が開始される。
【００６２】
なお、第２レーザ光遅延光学部７９を通過する初期レーザ光の第２遅延期間は、初期レーザ光がレーザ発振部７３から出力された時点から、第２レーザ増幅部８１にてゲイン期間が開始される時点までの期間よりも長く設定されている。なお、この第２遅延期間は、初期レーザ光がレーザ発振部７３から出力された時点から、第２レーザ増幅部８１にてゲイン期間が終了される時点までの期間よりも短く設定されている。
【００６３】
第１遅延期間が設けられることで、第１レーザ光遅延光学部７８を通過した後の第１遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）は、第１レーザ増幅部８０がゲイン期間であるときに、この第１レーザ増幅部８０に入力される。そして、第１レーザ増幅部８０にて増幅された第１増幅レーザ光が出力される。また、第２遅延期間が設けられることで、第２レーザ光遅延光学部７９を通過した後の第２遅延レーザ光（遅延された初期レーザ光）は、第２レーザ増幅部８１がゲイン期間であるときに、この第２レーザ増幅部８１に入力される。そして、第２レーザ増幅部８１にて増幅された第２増幅レーザ光が出力される。
【００６４】
さらに、第１増幅レーザ光の光路と第２増幅レーザ光の光路とは、光合成部８２にて合成されるので、この光合成部８２を介して第１増幅レーザ光と第２増幅レーザ光とが交互に出力される。そのため、第１増幅レーザ光または第２増幅レーザ光が単独で出力される場合と比較して、単位時間当たりのレーザ光の出力が２倍に高められる。つまり、パルス発生部７２にて発生させるパルス信号の単位時間当たりの繰り返し数を、２倍に増加した場合と同様のレーザ光の出力となる。
【００６５】
なお、第５実施形態では、前述した図２のようなタイミングチャートを省略するが、この第５実施形態でも、第１遅延レーザ光が第１レーザ光遅延光学部７８から出力される時点と、第１レーザ増幅部８０のゲイン期間とが一致している。さらに、第２遅延レーザ光が第２レーザ光遅延光学部７９から出力される時点と、第２レーザ増幅部８１のゲイン期間とが一致している。
【００６６】
このように、第５実施形態では、並列に設けられた第１レーザ増幅部８０と第２レーザ増幅部８１とでレーザ光が増幅され、これら増幅されたレーザ光が光合成部８２を介して交互に出力されるので、複数のレーザ増幅部を用いて高出力のレーザ光を得ることができる。なお、レーザ光をさらに増幅するために、並列に設けられたレーザ増幅部を多数設ける構成にしても良い。
【００６７】
以上説明した実施形態によれば、レーザ発振部から出力される初期レーザ光の出力時点を光波形検出部により検出し、信号出力部が出力する増幅トリガ信号の出力時点が、初期レーザ光の出力時点に基づいて調整される機能を持つことにより、ジッタが生じてもレーザ増幅部を用いて適切にレーザ光を増幅し、レーザ光を安定して出力できる。
【００６８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６９】
１…レーザシステム、２…パルス発生部、３…レーザ発振部、４…光分割部、５…光波形検出部、６…レーザ光遅延光学部、７…レーザ増幅部、８…信号出力部、１１…レーザシステム、１２…パルス発生部、１３…レーザ発振部、１４…第１光分割部、１５…第１光波形検出部、１６…第１レーザ光遅延光学部、１７…第１レーザ増幅部、１８…第２光分割部、１９…光波形検出部、２０…第２レーザ光遅延光学部、２１…第２レーザ増幅部、２２…第１信号出力部、２３…第２信号出力部、３１…レーザシステム、３２…パルス発生部、３３…レーザ発振部、３４…光分割部、３５…光波形検出部、３６…第１レーザ光遅延光学部、３７…第１レーザ増幅部、３８…第２レーザ光遅延光学部、３９…第２レーザ増幅部、４０…遅延回路部、４１…信号出力部、５１…レーザシステム、５２…パルス発生部、５３…レーザ発振部、５４…第１光分割部、５５…光波形検出部、５６…第２光分割部、５７…第１反射鏡部、５８…第１レーザ光遅延光学部、５９…第２レーザ光遅延光学部、６０…第１レーザ増幅部、６１…第２レーザ増幅部、６２…光合成部、６３…第２反射鏡部、６４…信号出力部、７１…レーザシステム、７２…パルス発生部、７３…レーザ発振部、７４…第１光分割部、７５…光波形検出部、７６…第２光分割部、７７…第１反射鏡部、７８…第１レーザ光遅延光学部、７９…第２レーザ光遅延光学部、８０…第１レーザ増幅部、８１…第２レーザ増幅部、８２…光合成部、８３…第２反射鏡部、８４…遅延回路部、８５…信号出力部。
【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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