(57)【要約】  装置は、パルスコンディショナと増幅器とを含んでいる。構成されるパルスコンディショナは、入力レーザパルスの時間的強度プロファイルを修正することにより、0.13未満の不整合パラメータＭを持つ調整時間的強度プロファイルを有する調整レーザパルスを生成する。ここで、    【数１】2016518024.tif 000032であり、|Ψ(t)|2は調整レーザパルスのパルス時間的強度プロファイルを表し、|ΨPfit(t)|2は調整レーザパルスの放物整合性を表す。増幅器は、前記調整レーザパルスのパワーを増加させることにより増幅レーザパルスを生成する。方法において、１ps以上のパルス持続時間を有する入力レーザパルスの時間的強度プロファイルは、調整レーザパルスを生成するために修正される。調整レーザパルスは、増幅レーザパルスを生成するために増幅される。増幅レーザパルスは、入力パルス持続時間よりも短い圧縮パルス持続時間を有する圧縮レーザパルスを生成するために時間的に圧縮される。
2016518024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力レーザパルスの時間的強度プロファイルを修正することによって、0.13未満の不整合パラメータＭで特徴付けられる調整時間的強度プロファイルを有する調整レーザパルスを生成するように構成されたパルスコンディショナを備え、Ｍは以下の式
【数１】
2016518024.tif 000024
により得られ、|Ψ(t)|2は前記調整レーザパルスの前記パルス時間的強度プロファイルを表しており、|ΨPfit(t)|2は前記調整レーザパルスの放物整合性を表しており、
前記パルスコンディショナ源の出力に結合され、前記調整レーザパルスのパワーを増加させることによって増幅レーザパルスを生成するように構成された増幅器を備える、
装置。
【請求項２】
前記パルスコンディショナは、さらに、前記調整レーザパルスが調整スペクトルバンド幅を有するように前記入力レーザパルスのスペクトルバンド幅を広げるように構成される、請求項１の装置。
【請求項３】
前記増幅レーザパルスの時間的強度プロファイルは、１以上の品質係数Ｑによって特徴付けられ、Ｑは以下の式
【数２】
2016518024.tif 000025
により得られ、τFWHMは前記調整レーザパルスのパルス持続時間であり、τCは以下の式
【数３】
2016518024.tif 000026
により得られ、ここで、
【数４】
2016518024.tif 000027
であり、τは時間（例えば、秒で測定される）であり、I(t)は時間の関数としてのレーザパルス強度である、請求項１の装置。
【請求項４】
前記パルスコンディショナ及び前記増幅器のうち少なくとも一方は、さらに、前記調整レーザパルスを少なくとも準線形的にチャープするように構成される、請求項１の装置。
【請求項５】
前記増幅レーザパルスを時間的に圧縮することにより圧縮レーザパルスを生成するように構成されたパルス圧縮器をさらに備える、請求項１の装置。
【請求項６】
前記圧縮レーザパルスの時間的強度プロファイルは、0.2以上の品質係数Ｑによって特徴付けられ、Ｑは以下の式
【数２】
2016518024.tif 000028
により得られ、τFWHMは前記圧縮レーザパルスのパルス持続時間であり、τCは以下の式
【数３】
2016518024.tif 000029
により得られ、ここで、
【数４】
2016518024.tif 000030
であり、τは時間（例えば、秒で測定される）であり、I(t)は時間の関数としてのレーザパルス強度である、請求項５の装置。
【請求項７】
放物型パルス源をさらに備え、
前記放物型パルス源は、
入力時間的強度プロファイルを有する前記入力レーザパルスを生成するように構成されたシードレーザ
を備える、請求項１の装置。
【請求項８】
前記入力レーザパルスの前記入力時間的強度プロファイルは、ガウス型プロファイル、sech2型プロファイル、及びローレンツ型プロファイルから選択されたプロファイルである、請求項７の装置。
【請求項９】
前記調整レーザパルスは、前記入力レーザパルスの入力レーザパルス持続時間よりも長い調整パルス持続時間を有する、請求項１の装置。
【請求項１０】
圧縮パルス持続時間は、調整パルス持続時間よりも10倍から100倍の範囲で短い、請求項５の装置。
【請求項１１】
圧縮パルス持続時間は、入力レーザパルス持続時間よりも10倍から60倍の範囲で短い、請求項５の装置。
【請求項１２】
圧縮パルス持続時間は、0.1psから10psの範囲にある、請求項５の装置。
【請求項１３】
前記入力レーザパルスは、0.01nmから１nmの範囲の入力スペクトルバンド幅を有する、請求項１の装置。
【請求項１４】
前記調整レーザパルスは、前記入力レーザパルスの入力スペクトルバンド幅よりも大きい調整スペクトルバンド幅を有する、請求項１の装置。
【請求項１５】
前記調整スペクトルバンド幅は、前記入力スペクトルバンド幅の20倍から100倍の範囲にある、請求項14の装置。
【請求項１６】
前記調整スペクトルバンド幅は、0.1nmから10nmの範囲にある、請求項14の装置。
【請求項１７】
前記入力レーザパルスは、260nmよりも大きな入力中央波長を有する、請求項１の装置。
【請求項１８】
前記入力レーザパルスは、10pJから10nJの範囲の入力パルスエネルギーを有する、請求項１の装置。
【請求項１９】
前記増幅器は、ファイバ増幅器、マルチパス増幅器、及び再生増幅器のうちの少なくとも１つを含む、請求項１の装置。
【請求項２０】
前記増幅器は、
前記調整レーザパルスを増幅することにより前置増幅レーザパルスを生成するように構成された前置増幅器ステージと、
前記前置増幅レーザパルスをさらに増幅することにより前記増幅レーザパルスを生成するように構成されたパワー増幅器ステージと、
を含む、請求項１の装置。
【請求項２１】
前記増幅レーザパルスのピークパワーは、１kWから４MWの範囲にある、請求項１の装置。
【請求項２２】
前記圧縮レーザパルスのピークパワーは、10kWから500MWの範囲にある、請求項５の装置。
【請求項２３】
入力レーザパルスの時間的強度プロファイルを修正することにより、0.13未満の不整合パラメータＭで特徴付けられる調整時間的強度プロファイルを有する調整レーザパルスを生成し、Ｍは以下の式
【数１】
2016518024.tif 000031
により得られ、|Ψ(t)|2は前記調整レーザパルスの前記パルス時間的強度プロファイルを表しており、|ΨPfit(t)|2は前記調整レーザパルスの放物整合性を表しており、
前記調整レーザパルスを増幅することにより増幅レーザパルスを生成する、
方法。
【請求項２４】
１ps以上のパルス持続時間を有する入力レーザパルスの時間的強度プロファイルを修正することにより調整レーザパルスを生成し、
前記調整レーザパルスを増幅することにより増幅レーザパルスを生成し、
前記増幅レーザパルスを時間的に圧縮することにより入力パルス持続時間よりも短い圧縮パルス持続時間を有する圧縮レーザパルスを生成する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
本明細書において例示的に述べられる本発明の実施形態は、概して、超短レーザパルスの生成に関するものである。より詳細には、本発明の実施形態は、高いピークパワーを有する超短レーザパルスの生成に関するものである。
【０００２】
マーキング、エングレービング、微細加工、切断、穿孔などの材料加工を実現するためには、高いピークパワーを有する超短レーザパルス（すなわち、数十ピコ秒から１フェムト秒の範囲のＦＷＨＭパルス持続時間を有するレーザパルス）が望ましい。典型的には、そのようなレーザパルスは、レーザ発振器により生成されたピコ秒又はフェムト秒のレーザパルスを増幅することにより生成される。しかしながら、短パルス又は超短パルスの増幅は、増幅器内の自己位相変調（ＳＰＭ）のような非線形効果の影響を強く受ける。通常のガウス型時間的強度プロファイルを有するパルスでは、ＳＰＭは、ピコ秒からフェムト秒の持続時間へのパルス圧縮のために使用可能な大きなスペクトル拡大（strong spectral broadening）を引き起こすが、時間的位相のガウス型変調は、グレーティングペア圧縮器のような従来の手段によっては完全には補償されない。増幅中にレーザパルスが強いＳＰＭを受け、グレーティングのペアを使って時間的に圧縮される場合には、圧縮された増幅レーザパルスの時間的強度プロファイルは、典型的には、メインのパルスの両袖に比較的多量のエネルギーを有し、これにより、パルスが材料加工用途に不適なものとなり得る。
【０００３】
増幅器内で引き起こされたＳＰＭの大きさは、増幅器中を伝搬するレーザパルスの強度に比例することが知られている。したがって、従来、ＳＰＭは、増幅器に入るレーザパルスを比較的低い強度に確実にすることにより制御されてきた。レーザパルスの強度を低減する１つの従来の方法は、（例えばディスクレーザを介した）大径の増幅器を用いてパルスの空間的ビームサイズを大きくすることを含むものである。チャープパルス増幅（ＣＰＡ）として知られる他の方法は、レーザ発振器により生成された最初のレーザパルスを時間的に伸長し、最初のレーザパルスよりもピークパワーの低い伸長レーザパルス（典型的には、最初のレーザパルスのパルス持続時間よりも1000倍を超えて長いパルス持続時間を有する）を生成することを含むものである。その後、伸長パルスは、増幅され、時間的に圧縮される。最初のレーザパルスがフェムト秒レーザ発振器により生成される場合にはＣＰＡは非常に有効であり得るが、最初のレーザパルスが１psよりも長いパルス持続時間を有する場合には、パルスのスペクトルバンド幅が非常に小さくなるために、煩わしくなり、有効なものでなくなってしまう。いずれの場合も、圧縮レーザパルスのパルス持続時間は、せいぜい最初のレーザパルスのパルス持続時間と同じくらい短いものとなる。ＳＰＭは、増幅のないパルス圧縮においても使用されてきた。典型的には、そのような手法は、ファイバ内に強いＳＰＭを引き起こし、得られたチャープ（chirp）をグレーティングやプリズムなどの分光素子を用いて補償することを含むものである。概して、圧縮レーザパルスの品質は材料加工用途には好適なものではない。
【０００４】
以下に本明細書において例示的に述べられる本発明の実施形態は、これら及び従来技術に関連する他の制約を解決しようとするものである。
【簡単な概要】
【０００５】
装置の例は、パルスコンディショナと増幅器とを含んでいる。このパルスコンディショナは、入力レーザパルスの時間的強度プロファイルを修正することによって、0.13未満の不整合パラメータ（misfit parameter）Ｍで特徴付けられる調整時間的強度プロファイルを有する調整レーザパルスを生成するように構成される。Ｍは以下の式により得られる。
【数１】
2016518024.tif 000003
ここで、|Ψ(t)|2は上記調整レーザパルスの上記パルス時間的強度プロファイルを表しており、|ΨPfit(t)|2は上記調整レーザパルスの放物整合性を表している。上記増幅器は、上記パルスコンディショナ源の出力に結合され、上記調整レーザパルスのパワーを増加させることによって増幅レーザパルスを生成するように構成される。この装置の様々な例は、以下に述べるものの１つ以上を含み得る。
【０００６】
上記増幅レーザパルスの時間的強度プロファイルは、１以上の品質係数Ｑによって特徴付けられ、Ｑは以下の式により得られる。
【数２】
2016518024.tif 000004
ここで、τFWHMは上記調整レーザパルスのパルス持続時間であり、τCは以下の式により得られる。
【数３】
2016518024.tif 000005
ここで、
【数４】
2016518024.tif 000006
であり、τは時間（例えば、秒で測定される）であり、I(t)は時間の関数としてのレーザパルス強度である。
【０００７】
上記パルスコンディショナ及び上記増幅器のうち少なくとも一方は、さらに、上記調整レーザパルスを少なくとも準線形的（quasi-linearly）にチャープするように構成され得る。
【０００８】
また、上記装置は、上記増幅レーザパルスを時間的に圧縮することにより圧縮レーザパルスを生成するように構成されたパルス圧縮器を含み得る。上記圧縮レーザパルスの時間的強度プロファイルは、0.2以上の品質係数Ｑによって特徴付けることができ、Ｑは以下の式により得られる。
【数２】
2016518024.tif 000007
ここで、τFWHMは上記圧縮レーザパルスのパルス持続時間であり、τCは以下の式により得られる。
【数３】
2016518024.tif 000008
ここで、
【数４】
2016518024.tif 000009
であり、τは時間（例えば、秒で測定される）であり、I(t)は時間の関数としてのレーザパルス強度である。
【０００９】
方法の１つ目の例は、以下のように行われる。入力レーザパルスの時間的強度プロファイルが修正され、これにより、0.13未満の不整合パラメータＭで特徴付けられる調整時間的強度プロファイルを有する調整レーザパルスを生成する。Ｍは以下の式により得られる。
【数１】
2016518024.tif 000010
ここで、|Ψ(t)|2は上記調整レーザパルスの上記パルス時間的強度プロファイルを表しており、|ΨPfit(t)|2は上記調整レーザパルスの放物整合性を表している。上記調整レーザパルスが増幅され、これにより増幅レーザパルスを生成する。
【００１０】
方法の２つ目の例は、以下のように行われる。１ps以上のパルス持続時間を有する入力レーザパルスの時間的強度プロファイルが修正されて調整レーザパルスを生成する。上記調整レーザパルスが増幅されて増幅レーザパルスを生成する。上記増幅レーザパルスが時間的に圧縮されて入力パルス持続時間よりも短い圧縮パルス持続時間を有する圧縮レーザパルスを生成する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、超短レーザパルスを生成するための装置の一実施形態を模式的に示すものである。
【図２】図２及び図３は、図１に示される装置により調整、増幅、及び必要に応じて圧縮され得る入力レーザパルスの時間的強度及びスペクトルプロファイルの例示的な自己相関軌跡をそれぞれ示すものである。
【図３】図２及び図３は、図１に示される装置により調整、増幅、及び必要に応じて圧縮され得る入力レーザパルスの時間的強度及びスペクトルプロファイルの例示的な自己相関軌跡をそれぞれ示すものである。
【図４】図４は、図１に示される装置のパルス調整ステージ内で生成される調整レーザパルスの時間的強度プロファイルの例示的な自己相関軌跡を示すものである。
【図５】図５は、図１に示される装置のパルス調整ステージ内で生成される調整レーザパルスの例示的なスペクトルプロファイルを示すものである。
【図６】図６は、図１に示される装置の増幅ステージ内で生成される増幅レーザパルスの例示的なスペクトルプロファイルを示すものである。
【図７】図７は、図１に示される装置により生成される圧縮レーザパルスの時間的強度プロファイルの例示的な自己相関軌跡を示すものである。
【図８】図８は、パルス調整ステージが省略された場合に、図１に示される装置の増幅ステージ内で生成される増幅レーザパルスの例示的なスペクトルプロファイルを示すものである。
【図９】図９は、パルス調整ステージが省略された場合に、図１に示される装置により生成される圧縮レーザパルスの時間的強度プロファイルの例示的な自己相関軌跡を示すものである。
【図示された実施形態の詳細な説明】
【００１２】
以下、添付図面を参照しつつ実施形態の例を説明する。本発明の精神及び教示を逸脱することのない多くの異なる形態及び実施形態が考えられ、本開示を本明細書で述べた実施形態に限定して解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態の例は、本開示が完全かつすべてを含むものであって、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。図面においては、理解しやすいように、構成要素のサイズや相対的なサイズが誇張されている場合がある。明細書において使用される用語は、特定の例示的な実施形態を説明するためだけのものであり、限定を意図しているものではない。本明細書で使用される場合には、内容が明確にそうではないことを示している場合を除き、単数形は複数形を含むことを意図している。さらに、「備える」及び／又は「備えている」という用語は、本明細書で使用されている場合には、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するものであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそのグループの存在又は追加を排除するものではないことも理解されよう。特に示している場合を除き、値の範囲が記載されているときは、その範囲は、その範囲の上限と下限の間にあるサブレンジだけではなく、その上限及び下限を含むものである。
【００１３】
本発明の実施形態は、自己位相変調（ＳＰＭ）のような非線形効果の悪影響に悩まされることなく、ファイバレーザ増幅器において非常に高いピークパワーのフェムト秒又はピコ秒レーザパルスを生成することを容易にすることができる。また、本発明の実施形態は、非常に短い持続時間に時間的に圧縮可能な増幅レーザパルスを生成して、材料加工用途に好適な時間的強度プロファイルを有するレーザパルスを生成することも容易にすることができる。また、本発明の実施形態は、ＣＰＡシステムのコストや複雑さを必要とせずに、１から数十ピコ秒のオーダーのパルス持続時間を有し、典型的には実質的にパルス持続時間の長い（例えば、ナノ秒のレベル）レーザパルスを生成するレーザシステムから得られる他の特性（例えば、平均パワー、パルスエネルギー、パルス繰り返し率など）をさらに有するレーザパルスを生成することを容易にすることができる。
【００１４】
図１を参照すると、装置100のような超短レーザパルスを生成するための装置は、シードレーザ102と、シードレーザ102の出力に光学的に結合されるパルスコンディショナ104と、パルスコンディショナ104の出力に光学的に結合される増幅器106と、増幅器106の出力に光学的に結合されるオプションのパルス圧縮器108とを含み得る。シードレーザ102とパルスコンディショナ104とを一緒に考えると、本明細書においては、これらをまとめて「放物型パルス源」と呼ぶことができる。
【００１５】
一般的に、シードレーザ102は、入力レーザパルスを生成するように構成されており、この入力レーザパルスは、（例えば、矢印102aで示されるように）シードレーザ102からパルスコンディショナ104に出力され得る。シードレーザ102は、モードロック固体バルクレーザ、モードロックファイバレーザ、モードロックダイオードレーザ、Ｑスイッチレーザ、利得スイッチレーザなど、又はこれらの組み合わせのようなレーザ発振器であってもよい。一実施形態においては、シードレーザ102はピコ秒レーザ発振器である。20kHzから200MHzの範囲又はそのあたりのパルス繰り返し率で入力レーザパルスがシードレーザ102から出力される。一実施形態においては、100kHzから80MHzの範囲（例えば、100kHzから50MHzの範囲）のパルス繰り返し率で入力レーザパルスがシードレーザ102から出力される。レーザ発振器を用いて設定されたパルス繰り返し率で入力レーザパルスを直接生成することにより、あるいは、好適な又は有利なパルス選定方法（例えば、発振器繰り返し率で外部的に同期して10kHzから100MHzの範囲の最終繰り返し率を設定する電気信号により駆動される自由空間又はファイバ結合音響光学パルス選定器を用いて、レーザ発振器により生成されたレーザパルスのパルス繰り返し率が効果的に調整されるような方法）を実施することによって間接的に所望のパルス繰り返し率を得ることができることは理解できよう。
【００１６】
一般的に、シードレーザ102により出力された入力レーザパルスは、ガウス型プロファイル、sech2型プロファイル、ローレンツ型プロファイル、又は0.13以上の不整合パラメータ（不整合パラメータ）Ｍによって特徴付けられ得るプロファイルを有する時間的強度プロファイルを有している。Ｍは、以下の式により得られる。
【数１】
2016518024.tif 000011
ここで、|Ψ(t)|2は調整レーザパルスのパルス時間的強度プロファイルを表し、|ΨPfit(t)|2は調整レーザパルスの放物整合性を表している。シードレーザ102により出力される入力レーザパルスの時間的強度プロファイルの自己相関軌跡の例が図２に示されている。
【００１７】
シードレーザ102により最終的に出力された入力レーザパルスの入力パルス持続時間（すなわち、半値全幅、すなわち「ＦＷＨＭ」でのパルス持続時間の意味で測定されるもの）が１ピコ秒（ps）から100psの範囲又はそのあたりとなり得るようにシードレーザ102を動作させることができる。一実施形態においては、入力パルス持続時間は15psから50psの範囲となり得る。図２に示されるように、入力レーザパルスの入力パルス持続時間が38psであってもよい。シードレーザ102は、そこから出力される入力レーザパルスの入力スペクトルバンド幅（すなわちＦＷＨＭで測定されたもの）が0.01ナノメートル（nm）から１nmの範囲又はそのあたりとなるように構成され得る。一実施形態では、入力スペクトルバンド幅は、0.01nmから0.3nm（例えば、0.03nmから0.15nm）の範囲にある。図３に示されるように、シードレーザ102により出力される入力レーザパルスの入力スペクトルバンド幅の例は0.06nmであり得る。さらに、シードレーザ102は、入力レーザパルスの入力中央波長が260nmから2600nmの範囲又はそのあたりとなるように構成され得る。一実施形態では、入力中央波長は、紫外（ＵＶ）スペクトル（例えば343nm又はそのあたり）中、可視スペクトル（例えば515nm又はそのあたり）中、又は赤外（ＩＲ）スペクトル（例えば1030nm又はそのあたり）中にある。図３に示されるように、シードレーザ102により出力される入力レーザパルスの入力中央バンド幅の例は1031nmよりも少し小さくなり得る。最後に、シードレーザ102は、それぞれの入力レーザパルスの入力パルスエネルギーが10ピコジュール（pJ）から10ナノジュール（nJ）の範囲又はそのあたりとなるように構成され得る。一実施形態では、１以上の入力レーザパルスの入力パルスエネルギーは、100pJから５nJの範囲（例えば、500pJから３nJの範囲）にあり得る。
【００１８】
パルスコンディショナ104は、シードレーザ102から出力された入力レーザパルスを受け取り、調整レーザパルスを形成するように受け取ったレーザパルスを修正し、調整レーザパルスを（例えば、矢印104aで示されるように）増幅器106に出力するように構成されている。一般的に、パルスコンディショナ104は、第１の端部（すなわち、シードレーザ102から入力レーザパルスが入力される側）と、第１の端部とは反対側（すなわち、調整レーザパルスが増幅器106に伝搬される側）の第２の端部とを有する光ファイバ（例えば、シングルモード正常分散光ファイバ）を含んでいる。それぞれの入力レーザパルスが光ファイバ内で第１の端部から第２の端部へ伝搬されると、それぞれのレーザパルスは、ＳＰＭと群速度分散（ＧＶＤ）の作用を受けて調整レーザパルスとなる。
【００１９】
光ファイバ中を伝搬している間に、入力レーザパルスの時間的強度プロファイルは、ＧＶＤとＳＰＭの連帯作用によって、調整レーザパルスが入力レーザパルスの入力レーザパルス持続時間よりも長い調整パルス持続時間を得るように修正される。例えば、調整レーザパルスの調整パルス持続時間は、入力レーザパルスの入力レーザパルス持続時間の1.5倍から５倍を超える範囲（又はそのあたり）にあり得る。一実施形態においては、調整パルス持続時間は、入力レーザパルス持続時間の1.5倍から2.5倍を超える範囲にあり得る。図４に示されるように、パルスコンディショナ104により出力される調整レーザパルスの調整パルス持続時間は58.5psであり得る。
【００２０】
また、それぞれの入力レーザパルスが光ファイバ中を伝搬するときに、調整レーザパルスが図４に示されるもののような時間的強度プロファイル（例えば、少なくとも準放物型（quasi-parabolic）の時間的強度プロファイル）を得るようにＧＶＤ及びＳＰＭが入力レーザパルスの時間的強度プロファイルを修正する。一般に、調整時間的強度プロファイルが上述した不整合パラメータＭによって特徴付けられる場合、調整時間的強度プロファイルは0.13より小さいＭ値を有する。一実施形態では、調整時間的強度プロファイルは、0.11から0.01の範囲又はそのあたりにあるＭ値を有している。
【００２１】
さらに、それぞれの入力レーザパルスが光ファイバの第１の端部から第２の端部に伝搬するときに、入力レーザパルスが少なくとも準線形的にチャープされ、得られる調整レーザパルスは、図５に示されるような調整スペクトルバンド幅を有するスペクトルプロファイルを得ることとなる。一般的に、調整レーザパルスの調整スペクトルバンド幅は、入力レーザパルスの入力スペクトルバンド幅よりも大きく（例えば、入力スペクトルバンド幅の20倍から100倍の範囲又はそのあたり）なる。一実施形態では、調整スペクトルバンド幅は、0.1nmから10nmの範囲又はそのあたりである。例えば、調整スペクトルバンド幅は、0.3nmから８nmの範囲（例えば、１nmから５nmの範囲）となり得る。図５に示されるように、パルスコンディショナ104により出力される調整レーザパルスの調整スペクトルバンド幅の例は3.1nmとなり得る。
【００２２】
光ファイバの第１の端部から第２の端部までを測定した長さは、50ｍから2000ｍの範囲又はそのあたりである。一実施形態では、光ファイバは、50ｍから500ｍ（例えば、100ｍから400ｍ）の範囲の長さを有している。光ファイバは、３μmから25μmの範囲又はそのあたりのコア径を有し得る。一実施形態では、光ファイバのコア径は、４μmから15μmの範囲（例えば、６μmから10μmの範囲）にあり得る。光ファイバは、１×10-16cm2/Wから10×10-16cm2/Wの範囲又はそのあたりの非線形屈折率を有し得る。一実施形態では、光ファイバの非線形屈折率は、２×10-16cm2/Wから５×10-16cm2/Wの範囲（例えば、2.5×10-16cm2/Wから3.5×10-16cm2/Wの範囲）であり得る。光ファイバは、0.001ps2/mから0.25ps2/mの範囲又はそのあたりの群速度分散を有し得る。一実施形態では、光ファイバの群速度分散は、0.02ps2/mから0.15ps2/mの範囲（例えば、0.02ps2/mから0.05ps2/mの範囲）であり得る。一般的に、入力レーザパルスの特性（例えば、中心波長、パルス持続時間、ピークパワーなど）に応じて光ファイバの上述した特性を調整することができ、ＳＰＭとＧＶＤとの間で適切なバランスをとって少なくとも準放物型の時間的強度プロファイルを有する調整レーザパルスを生成することができる。例えば、入力パルス持続時間を長くすることで光ファイバの長さ及び／又は群速度分散を増やすことができる。さらに、所望の又は有利な時間的強度プロファイル及びスペクトルチャープを有する調整レーザパルスを生成するために、自己位相変調（ＳＰＭ）と群速度分散（ＧＶＤ）のバランスが所望のもの又は有利なものとなるように、光ファイバの長さと（それぞれの入力レーザパルスの入力パルス持続時間だけではなく）入力レーザパルスのピークパワーとを算出することができる。光ファイバの１以上の特性（例えば、光ファイバの長さ）、入力レーザパルスの１以上の特性（例えば、入力パルス持続時間、入力パルスエネルギーなど）、又はこれらの組み合わせに応じて、調整レーザパルスが２から100の範囲のソリトン数Ｎを有するものとして特徴付けることができる。一実施形態では、Ｎは、２から64の範囲（例えば、2.4又はそのあたり）にあり得る。
【００２３】
増幅器106は、パルスコンディショナ104から出力された調整レーザパルスを受け取り、調整レーザパルスのパワーを増大させて増幅レーザパルスを形成し、（例えば、矢印106aにより示されるように）増幅レーザパルスを出力するように構成されている。一実施形態では、増幅器106は、１kWから４MWの範囲又はそのあたりのピークパワーを有する増幅レーザパルスを生成するように構成される。
【００２４】
一般的に、増幅器106は、単一ステージ光増幅システム又はマルチステージ増幅システムであり得る。例えば、増幅器106は、調整レーザパルスを増幅し、前置増幅レーザパルスを生成する前置増幅器ステージと、前置増幅レーザパルスをさらに増幅し、上述した増幅レーザパルスを生成するパワー増幅器ステージとを含んでいてもよい。増幅器ステージは、20ｍ未満（例えば３ｍ未満）の長さを有し、例えば、エルビウム、ネオジム、イッテルビウム、プラセオジム、ツリウムなど、又はこれらの組み合わせのようなドーパントが添加された（例えば、20μmから100μmの範囲又はそのあたりの径を有する）シリカコアを含むファイバ増幅器を含んでいてもよい。一実施形態では、ファイバ増幅器は、マルチモード光ファイバ、シングルモードファイバ、又はこれらの組み合わせを含み得る。他の実施形態では、増幅器ステージは、マルチパス増幅器、再生増幅器など、又はこれらの組み合わせを含み得る。増幅ステージの中では、ファイバ吸収率を増加させ、その長さを短くするために、コア径が大きくて励起クラッド径が小さくなるように増幅器の利得媒体を選択することができる。一例として、前置増幅器ステージは、976nmで動作する50Ｗダイオードレーザを用いて励起される40μmコアのロッド型ファイバを備えていてもよく、パワー増幅器ステージは、976nmで動作する200Ｗダイオードレーザを用いて励起される75μmロッド型ファイバを備えていてもよい。２つの増幅器ステージは、光アイソレータを用いて分離され得る。
【００２５】
上述したように構成されているため、増幅器106は、それぞれの調整レーザパルスを増幅して増幅レーザパルスを生成する。増幅器106では、調整レーザパルスは強いＳＰＭの作用を受けるが、増幅器106の長さが比較的短いのでＧＶＤの作用を全く受けない（あるいは少なくも実質的に作用を受けない）。それぞれの調整レーザパルスの時間的強度プロファイルは、上述したように少なくとも準放物型であるため、増幅器106内のＳＰＭは、増幅される際にレーザパルス上に準放物型位相を引き起こす。その結果、増幅器106により出力された増幅レーザパルスは、その生成源である調整レーザパルスの時間的強度プロファイル及びパルス持続時間を少なくとも実質的に保持する。その結果、増幅器106により出力されるそれぞれの増幅レーザパルスの時間的強度プロファイルを１以上の値を有する品質係数Ｑによって特徴付けることができる。ある実施形態では、増幅レーザパルスのＱ係数は1.8以上となり得る。本明細書における説明では、品質係数Ｑは以下の式により得られる。
【数２】
2016518024.tif 000012
ここで、τFWHMは圧縮レーザパルスのパルス持続時間であり、τCは以下の式により得られる。
【数３】
2016518024.tif 000013
ここで、
【数４】
2016518024.tif 000014
であり、τは時間（例えば、秒で測定される）であり、I(t)は時間の関数としてのレーザパルス強度である。増幅器106内に引き起こされる準放物型位相は、非常に強い非線形性が存在しても、打ち付ける増幅器106内で付加的なチャープを少なくとも実質的に線形に維持する。このように、増幅器106により出力される増幅レーザパルスは、図６に示されるようなスペクトルプロファイルを得る。図６に示されるように、増幅器106により出力される増幅レーザパルスのスペクトルバンド幅の例は3.6nmであり得る。
【００２６】
パルス圧縮器108が装置100に存在する場合、パルス圧縮器108は、増幅器106から出力される増幅レーザパルスを受け取り、増幅レーザパルスをデチャープ（de-chirp）してレーザパルスに比べて時間的に圧縮された圧縮レーザパルスを形成し、（例えば、矢印108aにより示されるように）圧縮レーザパルスを出力するように構成される。一般的に、パルス圧縮器108は、増幅レーザパルスの線形チャープスペクトルをデチャープするように構成された（例えば、１対の回折格子やプリズム対、光ファイバ、チャープミラー、チャープファイバブラッグ格子、体積ブラッグ格子など、又はこれらの組み合わせをはじめとする）分散パルス圧縮器である。一実施形態では、パルス圧縮器108は１対の1800l/mm格子である。
【００２７】
増幅レーザパルスをデチャープする際に、それぞれの増幅レーザパルスにおける時間的強度プロファイルの放物型位相が時間的に圧縮され、パルス圧縮器108から出力される圧縮レーザパルスのスペクトルバンド幅が、増幅器106により出力される増幅レーザパルスのスペクトルバンド幅と本質的に類似するものとなる。
【００２８】
それぞれの圧縮レーザパルスは、生成源のレーザパルスのパルス持続時間よりも短い圧縮パルス持続時間を有し得る。例えば、圧縮パルス持続時間は、（増幅レーザパルスと少なくとも実質的に同一のパルス持続時間である）調整パルス持続時間の10倍から100倍短くなり得る。さらに、圧縮パルス持続時間は、入力レーザパルス持続時間の10倍から60倍短くてもよい。一実施形態では、圧縮パルス持続時間は、0.1psから10psの範囲又はそのあたりであり得る。例えば、圧縮パルス持続時間は、0.3psから３psの範囲（例えば、0.5psから1.5psの範囲）であり得る。図７は、圧縮パルス持続時間が1.0psの圧縮レーザパルスの時間的強度プロファイル自己相関軌跡の例を示している。増幅レーザパルスを時間的に圧縮する際に、それぞれの圧縮レーザパルスは、10kWから500MWの範囲のピークパワーを得ることができる。
【００２９】
シードレーザ102により出力される入力レーザパルスは、（例えば、最初はパルスコンディショナ104により、続いて増幅器106により）少なくとも実質的に線形的にチャープされており、パルスコンディショナ104により出力される調整レーザパルスの時間的強度プロファイルは、増幅器106により出力される増幅レーザパルスにより少なくとも実質的に保持されるので、パルス圧縮器108により出力される圧縮レーザパルスは、材料加工用途における使用に対してそれらを有利で好適なものとする時間的強度プロファイルを有している。すなわち、パルス圧縮器108により出力されるそれぞれの圧縮レーザパルスの時間的強度プロファイルを、0.2から0.5の範囲の値を有する品質係数Ｑによって特徴付けることができる。しかしながら、圧縮レーザパルスを生成するために増幅レーザパルスが圧縮される程度、増幅レーザパルスの品質係数などといったファクターによっては、パルス圧縮器108により出力される圧縮レーザパルスの品質係数は0.5よりも大きくなり得る。装置100から上述したパルスコンディショナ104を省略した場合には、増幅器106により出力される増幅レーザパルスのスペクトルプロファイルは、図８に示されるように、大きく非線形的にチャープされる。その結果、パルス圧縮器108により出力される圧縮レーザパルスは、図９に例示的に示されるような時間的強度プロファイルを得ることとなる。図９ではＱ係数値が0.06である。図９に示されるような時間的強度プロファイルを有するレーザパルスは、そのようなレーザパルスのＦＷＨＭパルス持続時間の５倍のところにおける局所パワーがレーザパルスのピークパワーの１％よりも大きいので、材料加工用途に好適なものではない。
【実施例】
【００３０】
上述した実施形態の一実施例では、シードレーザ102が、フーリエ変換制限パルスを伝搬し、入力パルス持続時間が15psから50psの範囲（例えば38ps）にあり、図２のような入力時間的強度プロファイル（例えばガウス型プロファイル）と図３に示されるようなスペクトルプロファイルとを有するモードロックレーザであってもよい。
【００３１】
シードレーザ102により生成された入力レーザパルスは、パルスコンディショナ104に伝搬される。このパルスコンディショナ104は、溶融シリカシングルモード光ファイバ（例えば通信ファイバ）である。入力レーザパルスが光ファイバ中を伝搬する間に、入力レーザパルスはＳＰＭと群速度分散（ＧＶＤ）の作用を受けて調整レーザパルスとなる。ＧＶＤとＳＰＭの連帯作用によって、調整レーザパルスが図４に示されるような時間的強度プロファイル（例えば、少なくとも準放物型時間的強度プロファイル）を得るように入力レーザパルスの時間的強度プロファイルが調整される。入力レーザパルスは、少なくとも準線形的にチャープされ、調整レーザパルスは、図５に示されるようなスペクトルプロファイルを得る。上述した時間的強度プロファイルとスペクトルチャープを有するパルスを生成するために、自己位相変調（ＳＰＭ）と群速度分散（ＧＶＤ）とが正しくバランスするように、光ファイバの長さと入力レーザパルスのピークパワー及びパルス持続時間が注意深く計算される。
【００３２】
その後、調整パルスは、１MWまでのピークパワーを有する増幅レーザパルスを生成するために、104から106の因子によってレーザパルスを増幅可能なファイバ増幅器106（例えば、１以上のYb添加ファイバ増幅器ステージを備える）に送られる。増幅器106では、調整レーザパルスは強いＳＰＭの作用を受けるが、増幅器106の長さが比較的短い（例えば、３ｍ未満）のでＧＶＤの作用を全く受けない（あるいは少なくも実質的に作用を受けない）。それぞれの調整レーザパルスの時間的強度プロファイルは、上述したように少なくとも準放物型であるため、増幅器106内のＳＰＭは、増幅される際にレーザパルス上に準放物型位相を引き起こす。その結果、増幅レーザパルスは、図４に示されるような時間的強度プロファイルを少なくとも実質的に保持する。増幅器106内に引き起こされた準放物型位相は、非常に強い非線形性が存在しても、増幅器106内のチャープを少なくとも実質的に線形に維持する。このように、それぞれの増幅レーザパルスは、図６に示されるようなスペクトルプロファイルを得る。
【００３３】
一実施形態では、増幅器106の出力106aで生成される増幅レーザパルス（１から数十ピコ秒のオーダーのパルス持続時間を有する）を必要に応じて材料加工用途に用いることができる。しかしながら、他の実施形態では、増幅器106の出力106aで生成される増幅レーザパルスを圧縮器108（例えば、１対の回折格子やチャープ体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）など）に送ることができ、圧縮器は、増幅レーザパルスの線形的にチャープされたスペクトルをデチャープすることにより、入力パルス持続時間よりも10倍から60倍短い圧縮パルス持続時間まで増幅レーザパルスを時間的に圧縮することができる。有利なことに、圧縮レーザパルスの時間的強度プロファイルは、装置内の様々なステージでレーザパルスが少なくとも実質的に線形的にチャープされているので、材料加工用途には好適である。圧縮器108は、増幅レーザパルスの時間的強度プロファイルの放物型位相を圧縮する。このため、パルスコンディショナ104を省略した場合には、増幅レーザパルスの時間的強度プロファイルはガウス型が支配的となり、圧縮レーザパルスは、材料加工用途には適さない図９に示されるような時間的強度プロファイルを得る。
【００３４】
上記は、本発明の実施形態例を説明したものであって、これに限定するものとして解釈されるものではない。いくつかの実施形態例が述べられたが、当業者は、本発明の新規な教示や利点から大きく逸脱することなく、多くの改良が可能であることを容易に認識するであろう。したがって、そのような改良はすべて、以下の特許請求の範囲において規定される発明の範囲に含まれることを意図している。
【００３５】
以下の項は、上述した技術による装置及び方法の様々な例についての態様を述べている。
【００３６】
１．入力レーザパルスの時間的強度プロファイルを修正することによって、0.13未満の不整合パラメータＭで特徴付けられる調整時間的強度プロファイルを有する調整レーザパルスを生成するように構成されたパルスコンディショナを備え、Ｍは以下の式
【数１】
2016518024.tif 000015
により得られ、|Ψ(t)|2は前記調整レーザパルスの前記パルス時間的強度プロファイルを表しており、|ΨPfit(t)|2は前記調整レーザパルスの放物整合性を表しており、
前記パルスコンディショナ源の出力に結合され、前記調整レーザパルスのパワーを増加させることによって増幅レーザパルスを生成するように構成された増幅器を備える、
装置。
【００３７】
２．前記パルスコンディショナは、さらに、前記調整レーザパルスが調整スペクトルバンド幅を有するように前記入力レーザパルスのスペクトルバンド幅を広げるように構成される、第１項の装置。
【００３８】
３．前記パルスコンディショナは、さらに、前記入力レーザパルスを少なくとも準線形的にチャープするように構成される、第１項から第２項のいずれかの装置。
【００３９】
４．前記増幅レーザパルスの前記時間的強度プロファイルは、前記調整レーザパルスの時間的強度プロファイルと少なくとも実質的に同一の形状を有する、第１項から第３項のいずれかの装置。
【００４０】
５．前記増幅レーザパルスの時間的強度プロファイルは、１以上の品質係数Ｑによって特徴付けられ、Ｑは以下の式
【数２】
2016518024.tif 000016
により得られ、τFWHMは前記調整レーザパルスのパルス持続時間であり、τCは以下の式
【数３】
2016518024.tif 000017
により得られ、ここで、
【数４】
2016518024.tif 000018
であり、τは時間（例えば、秒で測定される）であり、I(t)は時間の関数としてのレーザパルス強度である、第１項から第４項のいずれかの装置。
【００４１】
６．前記増幅レーザパルスの前記時間的強度プロファイルは、1.8以下の品質係数Ｑにより特徴付けられる、第５項の装置。
【００４２】
７．前記増幅器は、さらに、前記調整レーザパルスを少なくとも準線形的にチャープするように構成される、第１項から第６項のいずれかの装置。
【００４３】
８．前記増幅レーザパルスを時間的に圧縮することにより圧縮レーザパルスを生成するように構成されるパルス圧縮器をさらに備えた、第１項から第７項のいずれかの装置。
【００４４】
９．前記パルス圧縮器は、前記増幅レーザパルスをデチャープするように構成される、第８項の装置。
【００４５】
10.前記圧縮レーザパルスの前記時間的強度プロファイルは、0.2以上の品質係数Ｑによって特徴付けられ、Ｑは以下の式
【数２】
2016518024.tif 000019
により得られ、τFWHMは前記圧縮レーザパルスのパルス持続時間であり、τCは以下の式
【数３】
2016518024.tif 000020
により得られ、ここで、
【数４】
2016518024.tif 000021
であり、τは時間（例えば、秒で測定される）であり、I(t)は時間の関数としてのレーザパルス強度である、第８項から第９項のいずれかの装置。
【００４６】
11．前記圧縮レーザパルスの前記時間的強度プロファイルは、0.5以下の品質係数Ｑにより特徴付けられる、第10項の装置。
【００４７】
12．前記入力レーザパルスを生成するように構成されたシードレーザをさらに備える、第１項から第11項のいずれかの装置。
【００４８】
13．0.13未満の不整合パラメータＭで特徴付けられる時間的強度プロファイルを有するレーザパルスを生成するように構成された放物型パルス源を備え、Ｍは以下の式
【数１】
2016518024.tif 000022
により得られ、|Ψ(t)|2は前記レーザパルスの前記パルス時間的強度プロファイルを表しており、|ΨPfit(t)|2は前記レーザパルスの放物整合性を表しており、
前記放物型パルス源の出力に結合され、前記レーザパルスのパワーを増加させることによって増幅レーザパルスを生成するように構成された増幅器を備える、
装置。
【００４９】
14．前記放物型パルス源は、
入力時間的強度プロファイルを有する入力レーザパルスを生成するように構成されたシードレーザと、
前記入力時間的強度プロファイルを修正することにより0.13未満のＭ値により特徴付けられる時間的強度プロファイルを有するレーザパルスを生成するように構成されたパルスコンディショナと、
を備える、第13項の装置。
【００５０】
15．前記増幅レーザパルスを時間的に圧縮することにより圧縮レーザパルスを生成するように構成されたパルス圧縮器をさらに備える、第13項から第14項のいずれかの装置。
【００５１】
16．１ps以上のパルス持続時間を有する入力レーザパルスの時間的強度プロファイルを修正することにより調整レーザパルスを生成するように構成されたaパルスコンディショナと、
前記パルスコンディショナ源の出力に結合され、前記調整レーザパルスのパワーを増加させることにより増幅レーザパルスを生成するように構成された増幅器と、
前記増幅レーザパルスを時間的に圧縮することにより入力パルス持続時間よりも短い圧縮パルス持続時間を有する圧縮レーザパルスを生成するように構成されたパルス圧縮器と、
を備える、装置。
【００５２】
17．前記パルスコンディショナは、第１の端部と、該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有する光ファイバを備える、第１項から第16項のいずれかの装置。
【００５３】
18．前記光ファイバはシングルモードファイバである、第17項の装置。
【００５４】
19．前記光ファイバは正常分散光ファイバである、第17項から第18項のいずれかの装置。
【００５５】
20．前記光ファイバの前記第１の端部から前記第２の端部までの長さは、50ｍから2000ｍの範囲にある、第17項から第19項のいずれかの装置。
【００５６】
21．前記光ファイバの前記第１の端部から前記第２の端部までの長さは、50ｍから500ｍの範囲にある、第17項から第20項のいずれかの装置。
【００５７】
22．前記光ファイバの前記第１の端部から前記第２の端部までの長さは、100ｍから400ｍの範囲にある、第17項から第21項のいずれかの装置。
【００５８】
23．前記光ファイバは、３μmから25μmの範囲のコア径を有する、第17項から第22項のいずれかの装置。
【００５９】
24．前記光ファイバは、４μmから15μmの範囲のコア径を有する、第17項から第23項のいずれかの装置。
【００６０】
25．前記光ファイバは、６μmから10μmの範囲のコア径を有する、第17項から第24項のいずれかの装置。
【００６１】
26．前記光ファイバは、１×10-16cm2/Wから10×10-16cm2/Wの範囲の非線形屈折率を有する、第17項から第25項のいずれかの装置。
【００６２】
27．前記光ファイバは、２×10-16cm2/Wから５×10-16cm2/Wの範囲の非線形屈折率を有する、第17項から第26項のいずれかの装置。
【００６３】
28．前記光ファイバは、2.5×10-16cm2/Wから3.5×10-16cm2/Wの範囲の非線形屈折率を有する、第17項から第27項のいずれかの装置。
【００６４】
29．前記光ファイバは、0.001ps2/mから0.25ps2/mの範囲の群速度分散を有する、第17項から第28項のいずれかの装置。
【００６５】
30．前記光ファイバは、0.02ps2/mから0.15ps2/mの範囲の群速度分散を有する、第17項から第29項のいずれかの装置。
【００６６】
31．前記光ファイバは、0.02ps2/mから0.05ps2/mの範囲の群速度分散を有する、第17項から第30項のいずれかの装置。
【００６７】
32．前記調整レーザパルスは、0.11以下のＭ値を有する調整時間的強度プロファイルを有する、第１項から第31項のいずれかの装置。
【００６８】
33．前記調整レーザパルスは、0.10以下のＭ値を有する調整時間的強度プロファイルを有する、第１項から第32項のいずれかの装置。
【００６９】
34．前記調整レーザパルスは、0.09以下のＭ値を有する調整時間的強度プロファイルを有する、第１項から第33項のいずれかの装置。
【００７０】
35．前記調整レーザパルスは、0.08以下のＭ値を有する調整時間的強度プロファイルを有する、第１項から第34項のいずれかの装置。
【００７１】
36．前記調整レーザパルスは、0.07以下のＭ値を有する調整時間的強度プロファイルを有する、第１項から第35項のいずれかの装置。
【００７２】
37．前記調整レーザパルスは、0.06以下のＭ値を有する調整時間的強度プロファイルを有する、第１項から第36項のいずれかの装置。
【００７３】
38．前記調整レーザパルスは、0.05以下のＭ値を有する調整時間的強度プロファイルを有する、第１項から第37項のいずれかの装置。
【００７４】
39．前記調整レーザパルスは、0.04以下のＭ値を有する調整時間的強度プロファイルを有する、第１項から第38項のいずれかの装置。
【００７５】
40．前記調整レーザパルスは、0.03以下のＭ値を有する調整時間的強度プロファイルを有する、第１項から第39項のいずれかの装置。
【００７６】
41．前記調整レーザパルスは、0.02以下のＭ値を有する調整時間的強度プロファイルを有する、第１項から第40項のいずれかの装置。
【００７７】
42．前記調整レーザパルスは、0.01以下のＭ値を有する調整時間的強度プロファイルを有する、第１項から第41項のいずれかの装置。
【００７８】
43．前記入力レーザパルスは、前記調整時間的強度プロファイルのＭ値よりも大きなＭ値を有する入力時間的強度プロファイルを有する、第１項から42項のいずれかの装置。
【００７９】
44．前記入力時間的強度プロファイルの前記Ｍ値は0.13以上である、第43項の装置。
【００８０】
45．前記入力レーザパルスの前記入力時間的強度プロファイルはガウス型プロファイルである、第１項から第44項のいずれかの装置。
【００８１】
46．前記入力レーザパルスの前記入力時間的強度プロファイルはsech2型プロファイルである、第１項から第45項のいずれかの装置。
【００８２】
47．前記入力レーザパルスの前記入力時間的強度プロファイルはローレンツ型プロファイルである、第１項から第46項のいずれかの装置。
【００８３】
48．前記入力レーザパルスは、１psより長い入力パルス持続時間を有する、第１項から第47項のいずれかの装置。
【００８４】
49．前記入力レーザパルスは、100psより短い入力パルス持続時間を有する、第１項から第48項のいずれかの装置。
【００８５】
50．前記入力レーザパルスは、15psから50psの範囲の入力パルス持続時間を有する、第１項から第49項のいずれかの装置。
【００８６】
51．前記調整レーザパルスは、前記入力レーザパルスの前記入力レーザパルス持続時間よりも長い調整パルス持続時間を有する、第１項から第50項のいずれかの装置。
【００８７】
52．前記調整パルス持続時間は、前記入力レーザパルス持続時間よりも1.5倍から５倍長い、第１項から第51項のいずれかの装置。
【００８８】
53．前記調整パルス持続時間は、前記入力レーザパルス持続時間よりも1.5倍から2.5倍長い、第１項から第52項のいずれかの装置。
【００８９】
54．前記圧縮レーザパルスは、前記調整レーザパルスの前記調整パルス持続時間よりも短い圧縮パルス持続時間を有する、第１項から第53項のいずれかの装置。
【００９０】
55．前記圧縮パルス持続時間は、前記調整パルス持続時間よりも10倍から100倍短い、第54項の装置。
【００９１】
56．前記圧縮レーザパルスは、前記入力レーザパルスの前記入力レーザパルス持続時間よりも短い圧縮パルス持続時間を有する、第54項から第55項のいずれかの装置。
【００９２】
57．前記圧縮パルス持続時間は、前記入力レーザパルス持続時間よりも10倍から60倍短い、第56項の装置。
【００９３】
58．前記圧縮パルス持続時間は、0.1psから10psの範囲にある、第54項から第57項のいずれかの装置。
【００９４】
59．前記圧縮パルス持続時間は、0.3psから３psの範囲にある、第54項から第58項のいずれかの装置。
【００９５】
60．前記圧縮パルス持続時間は、0.5psから1.5psの範囲にある、第54項から第59項のいずれかの装置。
【００９６】
61．前記入力レーザパルスは、0.01nmから１nmの範囲の入力スペクトルバンド幅を有する、第１項から第61項のいずれかの装置。
【００９７】
62．前記入力スペクトルバンド幅は、0.01nmから0.3nmの範囲である、第61項の装置。
【００９８】
63．前記入力スペクトルバンド幅は、0.03nmから0.15nmの範囲である、第61項から第62項のいずれかの装置。
【００９９】
64．前記調整レーザパルスは、前記入力レーザパルスの入力スペクトルバンド幅よりも大きい調整スペクトルバンド幅を有する、第１項から第63項のいずれかの装置。
【０１００】
65．前記調整スペクトルバンド幅は、前記入力スペクトルバンド幅の20倍から100倍の範囲である、第64項の装置。
【０１０１】
66．前記調整スペクトルバンド幅は、0.1nmから10nmの範囲にある、第64項から第65項のいずれかの装置。
【０１０２】
67．前記調整スペクトルバンド幅は、0.3nmから８nmの範囲にある、第64項から第66項のいずれかの装置。
【０１０３】
68．前記調整スペクトルバンド幅は、１nmから５nmの範囲にある、第64項から第67項のいずれかの装置。
【０１０４】
69．前記入力レーザパルスは、260nmよりも長い入力中央波長を有する、第１項から第68項のいずれかの装置。
【０１０５】
70．前記入力レーザパルスは、260nmよりも短い入力中央波長を有する、第１項から第69項のいずれかの装置。
【０１０６】
71．前記入力レーザパルスは、赤外スペクトルにある入力中央波長を有する、第69項から第70項のいずれかの装置。
【０１０７】
72．前記入力レーザパルスは、可視スペクトルにある入力中央波長を有する、第69項から第70項のいずれかの装置。
【０１０８】
73．前記入力レーザパルスは、紫外スペクトルにある入力中央波長を有する、第69項から第70項のいずれかの装置。
【０１０９】
74．前記入力レーザパルスは、10pJから10nJの範囲の入力パルスエネルギーを有する、第１項から第73項のいずれかの装置。
【０１１０】
75．前記入力レーザパルスは、100pJから５nJの範囲の入力パルスエネルギーを有する、第１項から第74項のいずれかの装置。
【０１１１】
76．前記入力レーザパルスは、500pJから３nJの範囲の入力パルスエネルギーを有する、第１項から第74項のいずれかの装置。
【０１１２】
77．前記増幅器はファイバ増幅器を含む、第１項から第76項のいずれかの装置。
【０１１３】
78．前記ファイバ増幅器はシングルモード光ファイバを備える、第１項から第77項のいずれかの装置。
【０１１４】
79．前記ファイバ増幅器は、エルビウム、ネオジム、イッテルビウム、プラセオジム、ツリウムなど、又はこれらの組み合わせのようなドーパントイオンが添加されたシリカコアを含む、第１項から第78項のいずれかの装置。
【０１１５】
80．コアが20μmから100μmの範囲の径を有する、第１項から第79項のいずれかの装置。
【０１１６】
81．前記ファイバ増幅器の長さは20ｍ未満である、第１項から第80項のいずれかの装置。
【０１１７】
82．前記ファイバ増幅器の長さは３ｍ未満である、第81項の装置。
【０１１８】
83．前記増幅器はマルチパス増幅器を含む、第１項から第82項のいずれかの装置。
【０１１９】
84．前記増幅器は再生増幅器を含む、第１項から第83項のいずれかの装置。
【０１２０】
85．前記増幅器は、
前記調整レーザパルスを増幅することにより前置増幅レーザパルスを生成するように構成された前置増幅器と、
前記前置増幅レーザパルスをさらに増幅することにより前記増幅レーザパルスを生成するように構成されたパワー増幅器ステージと、
を含む、第１項から第84項のいずれかの装置。
【０１２１】
86．前記増幅レーザパルスのピークパワーは、１kWから４MWの範囲にある、第１項から第85項のいずれかの装置。
【０１２２】
87．前記圧縮レーザパルスのピークパワーは、10kWから500MWの範囲にある、第１項から第86項のいずれかの装置。
【０１２３】
88．前記パルス圧縮器は分散パルス圧縮器を含む、第１項から第87項のいずれかの装置。
【０１２４】
89．前記分散パルス圧縮器は、１対の回折格子、プリズム対、光ファイバ、チャープミラー、チャープファイバブラッグ格子、体積ブラッグ格子など、又はこれらの組み合わせを含む、第１項から第88項のいずれかの装置。
【０１２５】
90．入力レーザパルスの時間的強度プロファイルを修正することにより、0.13未満の不整合パラメータＭで特徴付けられる調整時間的強度プロファイルを有する調整レーザパルスを生成し、Ｍは以下の式
【数１】
2016518024.tif 000023
により得られ、|Ψ(t)|2は前記調整レーザパルスの前記パルス時間的強度プロファイルを表しており、|ΨPfit(t)|2は前記調整レーザパルスの放物整合性を表しており、
前記調整レーザパルスを増幅することにより増幅レーザパルスを生成する、
方法。
【０１２６】
91．１ps以上のパルス持続時間を有する入力レーザパルスの時間的強度プロファイルを修正することにより調整レーザパルスを生成し、
前記調整レーザパルスを増幅することにより増幅レーザパルスを生成し、
前記増幅レーザパルスを時間的に圧縮することにより入力パルス持続時間よりも短い圧縮パルス持続時間を有する圧縮レーザパルスを生成する、
方法。
【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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【図８】
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【図９】
2016518024.tif 000041
【国際調査報告】
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