(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがレーザ活性媒体を有する複数の固体片、
前記レーザ活性媒体の光学ポンピングのためのポンピング放射フィールドを生成するポンピング放射源、
前記複数の固体片のそれぞれに結合されたポンピング放射反射器であって、該反射器は前記固体片に入射するポンピング放射フィールドの１入射枝部が出射枝部として再び前記固体片を通過することを可能とするポンピング放射反射器とを備え、
前記入射枝部と前記出射枝部は第１の平面内に配置されて互いに１つの角度を成しかつ第１のポンピング分岐を形成し、前記複数の固体片を通る第１のポンピング放射経路を形成し、
前記複数の固体片の前記第１のポンピング分岐が、前記第１のポンピング放射経路中で互いに結合するように配置され、それによって前記ポンピング放射フィールドが第１のシーケンスで前記複数の固体片内を通過する、レーザ増幅システムにおいて、
前記複数の固体片（１０１〜１０４）のそれぞれには第２のポンピング分岐（１３８）が貫入しており、前記第２のポンピング分岐の入射枝部（１３２）および出射枝部（１３４）は前記第１の平面（３６）とは異なる第２の平面（１３６）内に配置され、この中で１つの角度を形成しており、それによって第２のポンピング放射経路（１３８1〜１３８4）が設けられ、さらに
前記複数の固体片（１０）の前記第２のポンピング分岐（１３８）が、前記第２のポンピング放射経路中で互いに結合するように配置され、それによって前記ポンピング放射フィールドが第２のシーケンスで前記複数の固体片内を通過することを特徴とするレーザ増幅システム。
【請求項２】
前記第２のシーケンスにおける前記複数の固体片（１０１〜１０４）の順序は前記第１のシーケンスに対して変更されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ増幅システム。
【請求項３】
前記第１および第２のポンピング放射経路（３８1〜３８4；１３８1〜１３８4）がそれぞれ別々のポンピング放射源（２８，１２８）によって供給されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ増幅システム。
【請求項４】
前記第１および第２のポンピング放射経路（３８1〜３８4；１３８1〜１３８4）の両方が、単一のポンピング放射源（２８）により供給されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ増幅システム。
【請求項５】
前記第１および第２のポンピング放射経路（３８1〜３８4；１３８1〜１３８4）が光学偏向手段（６０）によって互いに結合されていることを特徴とする請求項４に記載のレーザ増幅システム。
【請求項６】
前記ポンピング放射フィールドが２つの相対する方向で各々のポンピング放射経路（３８1〜３８4；１３８1〜１３８4）の中を通過することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項７】
前記ポンピング放射フィールドを反射し戻す反射器（５０4，１５０4）が前記各ポンピング放射経路の一端で結合されていることを特徴とする請求項６に記載のレーザ増幅システム。
【請求項８】
前記第２のシーケンスにおける前記複数の固体片（１０１〜１０４）の順序は前記第１のシーケンスに対して逆転されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項９】
さらに、少なくとも１つのポンピング放射経路（２３８1〜２３８4，３３８1〜３３８4）が追加され、前記ポンピング放射フィールド（２３０，３３０）は、前記追加されたポンピング放射経路において、少なくとも１つのシーケンス（２３８1〜２３８4；３３８1〜３３８4）で前記複数の固体片（１０１〜１０４）の中を通過することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１０】
前記追加されたポンピング放射経路において固体片の中を通過するシーケンス（２３８1，２３８4；３３８1〜３３８4）は、前記第１および第２のシーケンスの結果としての前記複数の固体片（１０１〜１０４）内のレーザ活性材料におけるポンピング励起強度の、各固体片間での差を打ち消すような順序であることを特徴とする請求項９に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１１】
前記第１および第２のポンピング放射経路の個々の前記ポンピング分岐（３８1〜３８4；１３８1〜１３８4）が光学再集束手段（５０，５１０）によって結合されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１２】
前記光学再集束手段（５０，１５０）が前記ポンピング分岐の前記出射枝部（３４，１３４）を直接、次の前記ポンピング分岐の前記入射枝部（３２，１３２）のうちの対応する１つの入射枝部に整形し直すことを特徴とする請求項１１に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１３】
前記光学再集束手段（５０’，１５０’）のうちの少なくとも１つが中間的コリメート用光学再集束手段（５０’，１５０’）として設計されており、それぞれの前記出射枝部（３４）を中間に存在するコリメートされた枝部（５４，５５４）を介して対応する前記入射枝部（３２）へと整形し直すことを特徴とする請求項１１に記載のレーザ放射システム。
【請求項１４】
前記中間的コリメート用光学再集束手段（５０’，１５０’）が、折返された前記コリメートされた枝部（５４，１５４）を有することを特徴とする請求項１３に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１５】
前記中間的コリメート用光学再集束手段（５０，１５０’）が、前記中間に存在するコリメートされた枝部（５４，１５４）を折返すための偏向素子（５６）を有することを特徴とする請求項１４に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１６】
前記第１のポンピング放射経路の前記光学再集束手段（５０’，１５０’）の１つおよび前記第２のポンピング放射経路の前記光学再集束手段のうちの１つが各々、それぞれの前記中間に存在するコリメートされた枝部を共通偏向素子（５６）上に結像させることを特徴とする請求項１５に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１７】
前記中間的コリメート用光学再集束手段（５０’，１５０’）が、それぞれの前記出射枝部（３４，１３４）を前記中間に存在するコリメートされた枝部（５４，１５４）へと整形し直すコリメート素子（５２，１５２）を有することを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１８】
前記中間的コリメート用光学再集束手段（５０’，１５０’）が、前記中間に存在するコリメートされた枝部（５４，１５４）をそれぞれ、入射枝部（３４，１３４）へと結像する集束要素（５８，１５８）を有していることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１９】
前記光学再集束手段（５０，１５０）が凹面ミラーを含んで成ることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２０】
前記凹面ミラーが非球面ミラーとして設計されていることを特徴とする請求項１９に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２１】
前記凹面ミラーが楕円ミラーとして設計されていることを特徴とする請求項２０に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２２】
前記凹面ミラーがパラボラミラーとして設計されていることを特徴とする請求項２０に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２３】
前記凹面ミラーが円環ミラーとして設計されていることを特徴とする請求項２０に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２４】
前記複数の固体片（１０１〜１０４）がライン（１２）に沿って配置されていることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２５】
前記複数の固体片（１０１〜１０４）に結びつけられたポンピング放射反射器（１６）の全ての反射面（１７）が共通する一平面を形成するように配置されていることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２６】
前記再集束要素（５０，１５０）が、前記反射面（１７）に対し直角にかつ前記ライン（１２）を通って延びる１個の面（１３）の異なる側面上に配置されていることを特徴とする請求項２５に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２７】
前記第１および第２のポンピング分岐（３８，１３８）が配置されている平面（３６，１３６）が、９０°以下の角度で交差していることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２８】
前記第１および第２のポンピング分岐（３８，１３８）が配置されている平面（３６，１３６）が互いに横切って延びていることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２９】
前記レーザ活性媒体を有する前記複数の固体片が、複数の固体本体内に配置されていることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項３０】
前記複数の固体本体内には、それぞれ一つの前記レーザ活性媒体を有する前記固体片が配置されていることを特徴とする請求項２９に記載のレーザ増幅システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、レーザ活性媒体を有する複数の固体片、レーザ活性媒体の光学ポンピングのためのポンピング放射フィールドを生成するためのポンピング放射源、各々の固体片と協同しかつ入射枝部と出射枝部が１つの平面内に配置されて互いに一定の角度を成しかくして第１のポンピング分岐を形成するような形で固体片内に入るポンピング放射フィールドの一枝部が出射枝部として再度固体片の中を通過できるようにするポンピング放射反射器、固体片を通る第１のポンピング放射経路、を含んで成り、ポンピング放射フィールドが第１のシーケンスで複数の固体片内を通過するように、前記第１のポンピング放射枝部が互いに引き続くように配置されている、レーザ増幅システムに関する。
【０００２】
このタイプのレーザ増幅システムは、例えばＥＰ０６３２５５１号から知られている。
【０００３】
レーザ活性媒体を有する固体片を伴うレーザ増幅システムの場合、個々の固体本体のポンピング光励起が、変動するポンピング出力でもたらされるという問題が存在する。
【０００４】
従って本発明の第１の目的は、個々の固体片が可能なかぎり均質なポンピング出力によって作動する、複数の固体片を伴うレーザ増幅システムを提供することにある。
【０００５】
この目的は、本発明に従うと、最初に記述したタイプのレーザ増幅システムにおいて、各々の固体片容器には第２のポンピング分岐が貫入しており、このポンピング分岐の入射枝部および出射枝部は第１の平面とは異なる第２の平面内に配置され、この中で互いに一定の角度を形成していること、および第２のポンピング放射経路が設けられ、ここで複数の固体片の第２のポンピング分岐は、ポンピング放射フィールドが第２のシーケンスで固体片を通過するような形で互いに追従し合うように配置されていることによって達成される。
【０００６】
本発明の効果は、第２のポンピング放射経路により、固体片の各々を同数のポンピング分岐でポンピングする可能性、そしてさらには、２つのポンピング分岐が異なる平面内に配置されているという事実のため、可能なかぎり均質にポンピングすべき固体片内にポンピング出力を導入する可能性が生み出されるという点に見られる。
【０００７】
このことは特に、本発明の解決法において提供されかつ好ましくは平坦面を冷却表面上に設置させた薄いディスク形状の固体片といったタイプに関して、結果として、基本的に同じ温度の平面が固体片の平坦面に対し平行に延びている状態で可能なかぎり均等な温度曲線の設計が容易になっているという効果を有し、これは、本発明の概念の範囲内で有利に作業するために不可欠のことである。
【０００８】
第２のシーケンスにおいて固体片の順序が第１のシーケンスに関連して変更されていることが特に好ましい。この解決法により、変更された順序の結果として、該シーケンス内の強度の低下を打ち消すことが可能となる。
【０００９】
第１および第２のポンピング放射経路に対する供給源のタイプに関しては、これまでさらなる詳細は全く提供されていない。例えば、１つの効果的な実施形態では、ポンピング光放射経路の各々が独自のポンピング放射源による供給を受けることが規定されており、ここでは、ポンピング放射源が基本的に同じ出力を有することが好ましいこととして定められている。
【００１０】
別の変形形態では、ポンピング放射経路が単一のポンピング放射源により供給されるよう規定している。これは、単一のポンピング放射源の放射出力が充分であるかぎりにおいて、両方のポンピング放射経路に使用可能であるという効果を有する。
【００１１】
この点に関して、１つのポンピング放射源を用いて２つのポンピング放射経路に対する供給を実施するさまざまな可能性が存在する。
【００１２】
１つの可能性は、ポンピング放射源からのポンピング放射フィールドをビーム分割器により２つのポンピング放射経路間で分割するというものである。
【００１３】
この解決法は、結果として、基本的に同じ強度のポンピング放射フィールドを両方のポンピング放射経路に供給する可能性が存在するという効果を有する。
【００１４】
別の効果的な解決法によると、ポンピング放射経路は光偏向手段によって互いに結合されている。すなわち、ポンピング放射フィールドは、次のポンピング放射経路を供給するようにポンピング放射経路のうちの１つの経路の端部において存在する強度で光学偏向手段によってカップルイン（結合）されている。この解決法は、ポンピング放射経路１本あたりの吸光強度がさほど大きくない場合に特に好都合であり、かくして第１のポンピング放射経路に沿って第２のポンピング放射経路に供給を行なうのに充分大きいポンピング放射フィールドの出力がなおかつ利用可能である。
【００１５】
原理的に、当該発明の解決法の範囲内では、ポンピング放射フィールドが一方向で各ポンピング放射経路内を通過するようになっている。しかしながら、固体本体のポンピングを改善するためには、ポンピング放射フィールドが２つの反対方向で各ポンピング放射経路内を通過することも効果的である。このことは、複数のポンピング放射経路に供給するために２つのポンピング放射源を設けたこと、または、既に記載した異なる方法によって出力をポンピング放射経路に結合する事が可能であるたった１個のポンピング放射源しか設けないこと、のいずれにも関係しない。
【００１６】
特に容易に実現でき、ポンピング放射が各々のポンピング放射経路を２回通過するような１つの解決法では、各ポンピング放射経路の一端に反射器が配置されており、これによって、ポンピング放射経路から退出するポンピング放射フィールドを反射し戻すようになっている。
【００１７】
前述の解決法によると、第２のシーケンスにおける固体片の順序が第１のシーケンスにおけるそれとは異なるようにする、ということが単に特定されている。これは、きわめて多様な方法、特に、第１のシーケンスおよび第２のシーケンスのみならず第１および第２のシーケンスを超えた複数のシーケンスが提供される場合、異なる方法で実現可能である。しかしながら第１および第２のシーケンスの最も単純なケースにおいては、好ましくは、第２のシーケンスにおける固体片の順序が第１のシーケンスとの関係において逆転している。
【００１８】
これまでのところ、当該発明の解決法に関連して、第１のポンピング放射経路と第２のポンピング放射経路が存在することが特定されている。しかしながら、当該発明の解決法は、第１および第２のポンピング分岐をそれぞれ伴う２つのポンピング放射経路に制限されるものではない。反対に、本発明のさらなる解決法においては、少なくとも１個の追加のポンピング放射フィールドが提供され、これによって前記ポンピング放射フィールドは少なくとも１個の追加シーケンスの形として、固体本体の中を通過する。この解決法の効果は、これによって固体本体のより一層均質な励起を実現することができるという事実にある。
【００１９】
これは、第１および第２のシーケンスの結果として固体片内のレーザ活性材料の可変的なポンピング励起を打ち消すような形で、少なくとも１つの付加的なシーケンスが実行される場合に、特に効果的に実現可能である。
【００２０】
これは、特にポンピング放射経路の数が偶数である場合効果的であり、この場合、各ポンピング放射経路においてポンピング放射フィールドが１個のポンピング分岐から他のポンピング分岐により低いエネルギーによってポンピングするという事実が特に好ましく補償され得る。
【００２１】
１つのポンピング放射経路の個々のポンピング分岐が結合される方法に関しては、特定の詳細はこれまで全く示されていない。例えば１つの効果的な実施形態では、ポンピング放射経路の個々のポンピング分岐は光学再集束手段によって結合されることが既定されている。
【００２２】
これらの光学再集束手段は、きわめて多様なやり方で設計可能である。例えばあるタイプの設計では、光学再集束手段は、次のポンピング分岐の対応する入射枝部内に直接１つのポンピング分岐の出射枝部を結像するようになっている。
【００２３】
この解決法の効果は、その容易性にある。しかしながら、これらの解決法は、実際、ポンピング光放射スポットのサイズが増大するか又はポンピング放射フィールドの断面積が光学再集束手段ごとに一層大きくなっていくかのいずれかの問題を有している。
【００２４】
このような理由から、この点に関して改善された１つの本発明の解決法では、光学再集束手段の少なくとも１つが中間的にコリメートされた光学再集束手段として設計され、中間的にコリメートされた枝部を介して対応する入射枝部へとそれぞれの出射枝部を結像させるようになっている。この解決法は、中間的コリメートの結果として、ポンピング放射フィールドの横断面のサイズ増加をことごとく回避できるという効果を有する。
【００２５】
この点に関して、中間的にコリメートされた枝部は、好ましくは、その結像が、中間的コリメート済み枝部の両側面に設けられた光学手段の焦点距離の合計を用いて得られる結像に対応するような形で設計される。中間的コリメート済み枝部の両側で同じ焦点距離をもつ光学手段の場合、中間的コリメート済み枝部の結像は、２倍の焦点距離をもつものに対応する。
【００２６】
この点に関しては、それぞれのポンピング放射経路の全行程中、ポンピング放射フィールドの横断面のサイズの顕著な増大が全くもたらされずかくして放射フィールドの一部分を結像させずポンピング放射フィールドの横断面の増大するサイズに光学再集束手段を適合させる必要性も存在しないように、全ての光学再集束手段が中間的コリメート用光学再集束手段として設計されている場合、特に効果がある。
【００２７】
中間的コリメート用光学再集束手段の１つの特に効果的な実施形態においては、これに折返しコリメート済み枝部が備っている。かかる折り返しコリメート済み枝部は、特に、光学再集束手段をスペース節約型として設計する可能性を生み出す。
【００２８】
その上、コリメート済み枝部の折返しは、それらがつねに同じ側面から固体片に入るような形でそれぞれの固体片に入射する枝部を配置する可能性をも生み出す。
【００２９】
中間的コリメート用光学再集束手段の設計に関しては、これまでいかなる特定の詳細も示されていない。例えば、これは、中間的コリメート用光学再集束手段が中間的コリメート済み枝部の折返しのための偏向素子を有している場合、折畳まれたコリメート済み枝部を生成するために有利である。
【００３０】
多数のコンポーネントを必要とする光学再集束手段を中間的コリメートする場合にコンポーネントの節約を行なうためには、第１のポンピング放射経路の中間的コリメート用光学再集束手段の１つおよび第２のポンピング放射経路の中間的コリメート用光学再集束手段の１つが各々それぞれの中間的にコリメートされた枝部を共通の偏向素子上に結像し、かくして、光学再集束手段２台毎に１つの偏向手段しか必要とされないようになっている。
【００３１】
さらに、中間的コリメート用光学再集束手段全体としての設計に関して、これまでさらなる詳細は全く示されていない。例えば、有利には、中間的コリメート用光学再集束手段は、出射枝部を中間的コリメート済み枝部に結像させるコリメート素子を有することになっている。
【００３２】
さらに、中間的コリメート用光学再集束手段が中間的コリメート済み枝部をそれぞれに入射する枝部へと結像させる集束要素を有する場合に有利である。
【００３３】
光学再集束手段内で使用される光学素子に関しても、これまでさらなる詳細は全く示されていない。
【００３４】
構造の単純さおよび空間的必要条件に関しては、特に、ポンピング分岐の出射枝部を次のポンピング分岐の対応する入射枝部へと直接整形し直すのに役立つか又はコリメートおよび集束素子として作用するのに役立つ凹面ミラーが光学再集束手段に含まれている場合、特に有利であることが立証されてきた。
【００３５】
特に優れた光学画像を得るためには、好ましくは、凹面ミラーを非球面ミラーとして設計する。これは、球面ミラーの場合、重大なゆがみがつねに発生し、これがポンピング放射フィールドの多数回の再整形と共に光学結像の質を過度に劣化させるからである。
【００３６】
特に、次のポンピング分岐の入射枝部へと直接ポンピング分岐の出射枝部を整形し直す凹面ミラーの場合、１つの実施形態では、凹面ミラーを楕円形ミラーとして設計するようになっている。楕円形状のミラーの場合、形状を適合させることによって良質の光学結像を達成することができる。
【００３７】
もう１つの変形実施形態、特に凹面ミラーがコリメート又は集束素子を表わすよう意図されている形態においては、凹面ミラーはパラボラミラーとして設計されるようになっている。これは、パラボラミラーがつねにコリメート済み枝部を集束するか又は逆に発散枝部をコリメートするべく所定の場所にあるからである。
【００３８】
楕円形ミラーの使用のみならずパラボラミラーの使用も又、それらの製造が複雑なものであることを理由として、多大なコストをひき起こす。
【００３９】
このような理由から、１つの有利な解決法では、凹面ミラーが円環ミラーとして設計されるようになっている。このタイプの円環ミラーは、楕円形ミラーのみならずパラボラミラーにも置換することができ、ここで光学結像の質は、特に長い焦点距離の場合でさえなお充分に良好なものである。
【００４０】
固体片の互いとの関係における配置に関しては、さらなる詳細は全く示されていない。原則的に、固体片の互いとの関係におけるきわめて多様な配置が考えられる。本発明のコンセプトは、固体片が１本のラインに沿って配置されている場合に特に有利な形で構造的に実現されることができ、ここでこのラインは原則的に曲線でも直線でもよい。個々の光学再集束手段は、固体片が１本の直線に沿って配置されているとき、特にスペースを節約する形で配置可能である。さらに、好ましくは、固体片と結びつけられた反射器の全ての反射面が共通の一平面内に位置づけされるようになっている。この場合、このとき固体片の中を通って延びるポンピング放射フィールドの第１および第２のポンピング分岐は、全ての反射器の反射面の共通平面に対し直角を成す平面内に配置される。
【００４１】
この場合、再集束要素は好ましくは、反射面に対し直角にかつそのラインを通って延びる表面の異なる側面上に配置することが可能で、ここでポンピング放射フィールドの１つのポンピング分岐は好ましくは、表面の１つの側面上にある再集束要素とそのもう１方の側面上にある再集束要素の間に延びている。
【００４２】
第１および第２のポンピング分岐が配置されるものと意図された異なる平面についても、これまでいかなる詳細も示されていない。例えば、１つの有利な実施形態では、第１および第２のポンピング分岐がある平面は、９０°以下の角度で交差するようになっている。
【００４３】
固体片の配置に関しては、個々の実施形態に関するこれまでの説明と合わせてさらなる詳細は全く示されていない。例えば、特に、本発明の解決法による空間的にきわめて小さい設計の場合、全ての固体片を１つの固本体内に設けることが考えられる。空間的設計上の理由から、レーザ活性媒体を有する複数の固体片を複数の固体本体に配置しここで各々の固体本体内に複数の固体片を設ける時、大きい出力ひいては大きい固体片の場合に、特に効果的である。
【００４４】
特に大きな出力を達成するとき、レーザ活性媒体を有する各々の固体片がそれ自身の固体本体内に配置され、かくして特に大きな出力の場合にそれぞれの固体本体内に最適な冷却がもたらされるようになっている場合、有利である。
【００４５】
本発明のその他の特徴および効果は、いくつかの実施形態を示す図面と同様に以下の説明の主題を構成する。
【００４６】
（実施形態）
図１および図２に例示されている本発明のレーザ増幅システムの第１の実施形態は複数の固体本体１０を含み、固体本体１０はこの場合固体本体１０1〜１０4であり、これらは例えばライン１２に沿って配置され、このライン１２は直線のみならず曲線であっても良い。各々の固体本体１０は、その固体本体領域内でポンピング放射フィールドを用いてポンピングされるべきレーザ活性媒体を有している。
【００４７】
各固定本体１０は平坦なディスクとして設計され、このディスクは互いに反対側に配置された２つのやや湾曲した又は平面である平坦面を有し、後方平坦面１４を各反射器１６上に載せており、反射器１６はその部分が冷却用フィンガー１８上に配置され、その結果固体本体１０の冷却が反射器１６を介して冷却フィンガー１８によりもたらされる。
【００４８】
ポンピング放射フィールドは、一方では、平坦な前面２０を通って固体本体１０内へと通過してレーザ活性媒体をポンピングし、他方ではレーザ放射は同様に平坦な前面２０を通って出射するが、このレーザ放射の進行方向については図１および２に詳細に示していないが、これは図面を明瞭にするためである。
【００４９】
本発明によれば、反射器１６は、少なくともポンピング放射フィールドを反射し、好ましくは同様に形成されるレーザ放射をも反射するように設計されている。
【００５０】
固体本体１０の設計のタイプおよび固体本体１０のポンピングのタイプ、反射器１６および冷却用フィンガー１８の配置に関しては、ＥＰ０６３２５５１全体が参照される。
【００５１】
ポンピング放射フィールド３０は、図１および図２に例示されているように、ポンピング放射フィールド３０の枝部３２1を形成し、この枝部３２1は固体本体１０1内に入射し、固体本体１０を通過した後反射器１６によって反射され、出射枝部３４1として、反射器１６の表面から再び固体本体に進入する。
【００５２】
入射枝部３２1および出射枝部３４1は、平面３６に対し平行かつ対称に延び、全体として３８1として呼称されている第１の固体本体１０1のためのポンピング分岐を形成する。
【００５３】
入射枝部３２1は好ましくは、例えば光学集束手段４０を用いて固体本体１０上に集束させられるが、光学集束手段４０は固体本体１０の領域内で所望のポンピング光スポット上にポンピング放射フィールド３０のコリメートされた入射枝部４２を集束させるものである。
【００５４】
出射枝部３４1は、固体本体１０から始まって発散的に延び、全体として５０という番号で呼称されている光学再集束手段上に衝突する。この光学再集束手段は、図２に例示されているような最も単純なケースでは、再集束ミラーとして、つまり好ましくは、固体本体１０2のための入射枝部３２2へと出射枝部３４1を結像する再集束凹面ミラーとして設計されており、固体本体１０2から次に出射枝部３４2が再び出て、それ自体光学再集束手段５０2上に衝突し、この手段が再び出射枝部３４2を入射枝部３２3へと形成し、入射枝部３２3は固体本体１０3内に進入し再び対応する反射器１６3によって反射され、第３の光学再集束手段５０3上に出射枝部３４3として衝突し、第３の光学再集束手段５０3は出射枝部３４3を入射枝部３２4に結像させ、この枝部３２4は固体本体１０4上に衝突し、その反射器１６4により反射され、出射枝部３４4として固体本体１０から出る。
【００５５】
入射枝部３２2と出射枝部３４2は合わせて、ポンピング分岐３８1に続くポンピング分岐３８2を形成する；それに続いて、入射枝部３２3と出射枝部３４3によって形成されるさらなるポンピング分岐３８3が形成され、最終的に、入射枝部３２4および出射枝部３４4によるさらなるポンピング分岐３８4が形成される。
【００５６】
全てのポンピング分岐３８1〜３８4は、互いに続いて直列にそれらを通過するポンピング放射フィールドを有しており、ここで対応する平面３６1〜３６4は各々互いに１８０°以下の角度を形成する。例えば、この場合、光学再集束手段５０1〜５０3はライン１２に対して交互に配置されている。
【００５７】
このようなポンピング分岐３８1〜３８4の並びでは、４つの固体本体１０1〜１０4内のレーザ活性媒体は同時にポンピングされ得るが、ここで、この並びの個々の固体本体１０のレーザ活性媒体内のポンピング強度は連続して減少する。これは、例えば、第１の固体本体１０が反射器１６上に衝突する時点まで入射枝部３２1の強度の一部分をすでに吸収しており、従って出射枝部３４1が反射器１６上のその退出点ですでにより低い強度を有しており、この強度は固体本体１０内を再び通過することでさらに低下するからである。
【００５８】
第１の枝部３８1に続いて、その強度が低下したポンピング放射フィールドは、光学再集束手段５０1により第２の固体本体１０2上に再び集束させられ、固体本体１０2上への入射枝部３２2を形成する。このとき、第２のポンピング分岐３８2におけるポンピング放射フィールドの強度は、それが固体本体１０2を２回通過するために再び低下し、従って、第２のポンピング分岐３８2の終りでは、第３の固体本体１０3のポンピングのために、全部で４回固体本体１０を通過したことに起因してすでに減少した強度が提供され、ここで第３の固体本体１０3のポンピングによって、固体本体内を２回通過したために強度が再び吸収され、最終的に、固体本体１０4のポンピングのために第４のポンピング分岐３８4内で利用可能な強度は、固体本体１０1〜１０4のうちの１つを６回通過したためにすでに減少したものである。
【００５９】
ポンピング放射フィールドが第１のポンピング放射経路の範囲内で枝部３８1〜３８4を伴う４つの固体本体１０4全てを通過しても、概して出射枝部３４4内になおもかなりの強度が残っており、従って、光学再集束手段５０4が第１のポンピング放射経路内での光の経路を逆転させ出射枝部３４4をそれ自身の中に反射し戻しかくして全体でポンピング放射フィールドが逆順序で全てのポンピング分岐３８4，３８3，３８2および３８1内を通過しかくして固体本体１０4，１０3，１０2および１０1が再びこの順序でポンピングされることになるように、光学再集束手段５０4を設計するチャンスが得られる。
【００６０】
その結果、ポンピング放射フィールドをそれぞれ４回通過することにより４つの固体本体１０1〜１０4をポンピングする可能性が、第１のポンピング放射経路のためにすでに作り出されることになる。
【００６１】
４つの固体本体１０1〜１０4の場合、レーザ活性媒体が固体本体１０1〜１０4内でできるかぎり等しい大きさのポンピング出力密度を得るために、本発明に従って第２のポンピング放射経路が生成され、この第２の経路は、入射するコリメートされたポンピング放射フィールド１４２から始まって光学集束手段１４０を介してこの光学集束手段１４０から始まる入射枝部１３２1を形成するポンピング放射フィールドにより形成され、この枝部は固体本体１０4内に入りその反射器１６4により出射枝部１３４1へと反射されている。これは光学再集束手段１５０1によって、入射枝部１３２2へと反射され、この入射枝部は固体本体１０3内に入り、反射器１６3により反射され出射枝部１３４2の形となって光学再集束手段１５０2上に衝突し、この手段１５０2は再びこれを入射枝部１３２3へと結像し、この枝部は固体本体１０2内に入り、反射器１６2により反射され、出射枝部１３４3として光学再集束手段１５０3上に衝突し、入射枝部１３２4を形成し、この入射枝部１３２4は固体本体１０1内に入り、その反射器１６1によって反射され、出射枝部１３４4として光学再集束手段１５０4上に衝突する。この手段１５０4は、例えば、同様にして光の経路を逆程させるミラーとして設計されている。
【００６２】
その結果、第２のポンピング放射経路は、第１のものと類似した形で、ポンピング分岐１３８1，１３８2，１３８3および１３８4を含むが、これらの枝部は実際、その順序において、ポンピング分岐３８1〜３８4とは逆順序で固体本体１０1〜１０4上に衝突し、かくして、第１の固体本体１０1が第１のポンピング放射経路によって最大のポンピングを受け、吸収されたポンピング出力は固体本体１０4に至るまで連続的に減少するのに対して、固体本体１０4は第２のポンピング放射経路により最大のポンピングを受け、吸収されたポンピング出力は固体本体１０1に至るまで連続的に減少するようになっている。
【００６３】
さらに、ポンピング分岐１３８1〜１３８4は、それぞれの固体本体１０1〜１０4のそれぞれの領域内で平面３６1〜３６4と一致せず好ましくは互いに対し一定の角度を成して延びる平面１３６1〜１３６4の中にあり、かくして各々の固体本体１０1〜１０4には異なる平面内にある２本のポンピング分岐すなわち第１のポンピング分岐３８および第２のポンピング分岐１３８が貫入し、互いに対し一定の角度を成して延びるこれらの平面３６および１３６それぞれのため、反射されたポンピング放射フィールドによって２つの異なる方向でポンピングされ、ここで平面３６および１３６は好ましくはそれぞれの固体本体１０の領域内で互いに対して横方向に、さらに好ましくはおよそ９０°の角度を成して延び、かくして、各固体本体１０1〜１０4内において、平面３６，１３６の交差点Ｓに関して可能なかぎり対称なポンピング放射フィールドの分布を形成する。
【００６４】
本発明のレーザ増幅システムは、反射器１６1〜１６4が、共通平面内に延びる反射面１７1〜１７4を有するとき、および対称面１３がライン１２を通って延び、反射器表面１７1〜１７4に対し直角を成し光学再集束手段５０1〜５０4ならびに１５０1〜１５０4が平面１３の両側に配置されているとき、特にコンパクトな形で構成され得る。対を成して反対側に配置された光学再集束手段，例えば光学再集束手段５０1および１５０3，１５０2および５０2ならびに５０3および１５０1は好ましくは、ライン１２の長手方向で固体本体１０と交互になっている。すなわち、ライン１２に沿って見たとき、固体本体１０1の後には光学再集束手段５０1および１５０3の対が続き、次に固体本体１０2が続き、次に光学再集束手段対１５０2および５０2，次に固体本体１０3，次に光学再集束手段対５０3および１５０1そして最後に固体本体１０4が続く。
【００６５】
本発明の解決法においては、平面３６および１３６の交差ラインは好ましくは、それらが、固体本体１０1〜１０4との関係においてできるかぎり中央に来るように位置決めされ、それに沿って固体本体１０1〜１０5が配置されているライン１２は好ましくは、それぞれの固体本体１０1〜１０4内でそれぞれの平面３６および１３６の交差ラインＳを通って延びている。
【００６６】
図１および２に例示されている第１の実施形態においては、２つのポンピング放射フィールド３０および１３０を生成するために、例えば２つの異なるポンピング放射源が提供されている。しかしながら、１つのポンピング放射源のポンピング放射フィールドを分割し、光ガイドを介してそれぞれの光学集束手段４０および１４０までこれを案内する可能性も存在する。
【００６７】
図３に示された第２の実施形態においては、光学再集束手段５０4は、それが自らの中に出射枝部３４4を反射し戻すような形で設計されておらず、むしろ出射枝部３４4を偏向ミラー６０上に偏向させ、このミラーがこれを光学集束手段１４０に置換わる光学再集束手段６２上に再び結像させ、再び入射枝部１３２1を形成する。この入射枝部は長い走行中に、光学偏向手段６０および光学再集束手段６２による偏向に起因して出射枝部３４4から形成されるものである。
【００６８】
残りの部分については、第２の実施形態は第１のものと同一であり、従ってそれについての説明全体を参照することができる。
【００６９】
しかしながらこの実施形態においては、第２のポンピング分岐１３８1〜１３８4は、ポンピング分岐１３８1〜１３８4を伴う第２のポンピング放射経路内の入射枝部の初期強度がポンピング分岐３８1〜３８4を伴う第１のポンピング光経路の出射枝部３４4の最終的強度に対応することから、各々第１のポンピング分岐３８1〜３８4よりも低い強度をもつ。
【００７０】
それでも、各々の固体本体１０1〜１０4のポンピングは、図３に従った第２の実施形態においては、互いに横方向に延びる２つの平面３６および１３６の中でもたらされてもよい。
【００７１】
図４〜６に例示されている本発明のレーザ増幅システムの第３の実施形態においては、固体本体１０1〜１０4は同様にしてライン１２に沿って配置されている。
【００７２】
第１の実施形態および第２の実施形態とは対照的に、光学再集束手段５０1〜５０3の各々は、第２のポンピング分岐３８2の入射枝部３２2上に第１のポンピング分岐３８1の出射枝部３４1を結像させる凹面ミラーを全く含まないばかりでなくむしろ、コリメートされた枝部５４の第１の部分的枝部５４ａに出射枝部３４を結像させるコリメート素子５２1，第１のコリメート済み部分枝部５４ａを第２のコリメートされた部分枝部５４ｂに結像させる光学偏向手段５６および第２のコリメートされた部分枝部５４ｂを入射枝部３２2に結像させる光学集束手段５８を含んでいる。
【００７３】
光学再集束手段５０2および５０3は、同じ要領で設計されている。
【００７４】
この点に関して、それぞれの固体本体１０1〜１０4にポンピング放射フィールド３０の第１のポンピング放射経路の第１のポンピング分岐３８1〜３８4が貫入しているという原則は、第１の実施形態と同じ要領で維持されている。
【００７５】
光学再集束手段１５０1〜１５０3は同様に、コリメート素子１５２1を用いて出射枝部１３４1をコリメートし、この素子１５２1は、コリメートされた枝部１５４1の部分的枝部１５４ａを形成し、この枝部は偏向素子５６を介して各々のコリメートされた枝部１５４1の第２の部分的枝部に結像させ、集束要素１５８1上に衝突し、この要素１５８1は第２の部分的枝部１５４ｂを、固体本体１０3内に入る入射枝部１３２2に結像させる。
【００７６】
残りの光学再集束手段１５０2および１５０3は同じ要領で設計される。
【００７７】
さらに、全体として７０という番号で呼称されている共振器が、図６に例示されているような第３の実施形態において具備されており、その共振器放射フィールド７２は全ての固体本体１０1〜１０4を貫入する。共振器７０は、共振器放射フィールド７２を形成するための２つの端部ミラー７４および７６および付加的に固体本体１０1〜１０4の間に配置された偏向ミラー７６1〜７６3を有しており、一方、さらに、個々の固体本体１０1〜１０4と結びつけられた反射器１６1〜１６4は同様に共振器７０の偏向ミラーと同時に有効となり、同様に共振器放射フィールド７２をも反射し、かくしてこの放射フィールドは、例えば端部ミラー７４から反射器１６まで、これから偏向ミラー７６1まで、これから反射器１６2まで、これから偏向ミラー７６2まで、これから反射器１６3まで、これから偏向ミラー７６3まで、そしてこれから反射器１６4まで、そして次に端部ミラー７６まで延びるようになっている。
【００７８】
しかしながら、共振器放射フィールドのための共振器は、それが全ての固体本体を含むような形で、図６に例示されているように自動的に設計されている必要はない。同様に、各々の固体本体と別々の共振器を結びつけ、次に別々のタスクのために個別にそれぞれの共振器から退出するレーザ放射フィールドを使用するか又はそれらを重ね合わせることも考えられる。
【００７９】
図７に単に概略的に例示された本発明のレーザ増幅システムの第４の実施形態は、第１の実施形態に基づいているものの、ここでは、個々の固体本体１０1〜１０4には、第１のポンピング分岐３８1，３８2，３８3および３８4およびそれに加えて第２のポンピング放射経路のポンピング分岐１３８1，１３８2，１３８3および１３８4が貫通しているばかりでなく、さらに第３のポンピング放射経路および第４のポンピング放射経路が設けられ、ここで第４のポンピング放射経路は、間に第３のポンピング分岐２３８1，２３８2，２３８3および２３８4が延びている付加的な光学再集束手段２５０1，２５０2，２５０3および２５０4によって形成されている。第４のポンピング放射経路のために光学再集束手段３５０1，３５０2，３５０3，３５０4も設けられており、これらは、ポンピング分岐３３８1，３３８2，３３８3および３３８4を互いに結像させる。残りの部分に関しては、第４の実施形態は原則として第１の実施形態と同じ要領で構成され作動し、従ってポンピング分岐３８，１３８，２３８および３３８が中に配置された平面について第１の実施形態に関する全ての説明が、同様に第３の実施形態にもあてはまる。
【００８０】
第４の実施形態の効果は、ポンピング放射フィールドでより一層均等な形でそれぞれの固体本体１０1〜１０4をポンピングする可能性が生み出されている、という点にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図２の矢印Ａ方向における本発明のレーザ増幅システムの概略的平面図を示し、ポンピング分岐およびポンピング放射経路の方向の概略的表示を伴っている。
【図２】  図１に示す本発明のレーザ増幅システムの第１の実施形態の概略斜視図を示し、第１のポンピング放射経路を空間的に示しかつ第２のポンピング放射経路を点線の中心線で示している。
【図３】  第２の実施形態の図１と同様の図を示す。
【図４】  中間的コリメート用再集束要素を伴う第３の実施形態の、図１と同様の図を示す。
【図５】  図４にかかる第３の実施形態の概略的斜視図を示し、第１のポンピング放射経路を実線で、第２のポンピング放射経路を鎖線の中心線で表している。
【図６】  第３の実施形態のレーザ共振器の概略的斜視図を示し、ここではポンピング放射フィールドを示していない。
【図７】  本発明の解決方法における第４の実施形態の、図１と同様の概略図を示す。
【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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【図７】
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