(57)【要約】  本発明は、レーザーコンプトン散乱を行うための高強度偏光レーザーを生成する光共振器を提供する。それは、２次元平面に配置された１対の円筒凹面鏡（１，２）と１対の凹面鏡（３，４）、共振長調整手段（１０）、レーザービームと電子ビームの衝突を行うレーザーコンプトン散乱部（７）、入射レーザーを入れるレーザー導入口、電子ビームをレーザーコンプトン散乱部に入れる電子ビーム導入口、及び発生するレーザーコンプトン散乱放射線を取り出す放射線取出口を設ける２次元４鏡光共振器（Ａ）、共振マッチングユニットＦを備えるレーザー光源ユニット（Ｂ）、偏光制御ユニット（Ｃ）、及び共振制御ユニット（Ｄ）を設けるレーザーコンプトン散乱光共振器であって、レーザー光源ユニット（Ｂ）から供給されたレーザービームが、２次元４鏡光共振器（Ａ）におけるレーザーコンプトン散乱部の中で最も強められ、偏光制御ユニット（Ｃ）及び共振制御器（Ｄ）を介して選択的に偏光に変えられる、構成を有する。
2016507156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元平面上に配置された１対の円筒凹面鏡と１対の凹面鏡と、光路の長さを調整する共振長調整手段と、レーザー光と電子ビームとの衝突を行うレーザーコンプトン散乱部とを備える２次元４鏡光学系と、レーザー光を導入するレーザー導入口と、電子ビームを導入する電子ビーム導入口と、及びレーザーコンプトン散乱放射線を取り出す放射線取出口が設けられている２次元４鏡光共振器であって、前記レーザー導入口から２次元４鏡光学系に導入されたレーザー光が、前記電子ビーム導入口から導入された電子ビームと前記レーザーコンプトン散乱部の中で衝突が行われレーザーコンプトン散乱Ｘ線を放射線取出口から取り出せるように、前記レーザーコンプトン散乱部の中で最も強められることを特徴とする２次元４鏡光共振器。
【請求項２】
前記２次元４鏡光学系の偏光を制御する偏光制御ユニット、及び前記２次元４鏡光学系の共振を制御する共振制御ユニットをさらに設け、該偏光制御ユニット及び該共振制御ユニットを介して、レーザービームを前記光路の長さに応じて右円偏光レーザー光及び／又は左円偏光レーザー光に分離し、増幅するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の２次元４鏡光共振器。
【請求項３】
モードロックレーザーを供給するモードロックレーザー発振器及び２次元４鏡光共振器の共振状態とモードロックレーザー発振器の共振状態をマッチングさせる共振マッチングユニットを設けるレーザー光源ユニットをさらに有し、モードロックレーザー発振器から供給されたレーザービームが安定的に増幅されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の２次元４鏡光共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーコンプトン散乱を行うための光共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザーコンプトン散乱を利用した小型Ｘ線発生装置の研究開発が注目されている。レーザーコンプトン散乱とは、パルスレーザー光と電子ビームの衝突によってＸ線等の放射線が発生することである。レーザーコンプトン散乱を行うためには１パルス当たりのレーザー強度（パルス強度）が非常に高いレーザービームと高輝度電子ビームが必要である。しかしながら、パルス強度の高いレーザービームの製造は、下記に述べるように非常に困難であった。一方、高輝度電子ビームは、シンクロトロンやサイクロトロン等の円形加速器によって製造することが可能であった。そのため、従来は、円形加速器の電子ビーム周回路の中にレーザー発振器を置き、レーザーコンプトントン散乱を行わせることが提案されていた。しかしながら、円形加速器は、周長が数キロメートルもある巨大な装置であるので、上記方法は産業利用には向かなかった。
【０００３】
円形加速器は、数ｋｅＶ〜１００ｋｅＶの範囲に在る高輝度のコヒーレントなＸ線を発生することができる。しかし、このようなサイクロトロンは、その巨大な大きさのために産業利用には決して利用されないであろう。しかし、これまで、シンクロトロンＸ線と同じように強いＸ線を発生するような小型の装置は、殆ど知られていない。
【０００４】
従来、レーザー光を発生させるための手段として光共振器が知られている。光共振器は、誘導放出物質からの誘導放出によって発生するレーザー光を向かい合う共振鏡によって反射させながら共振鏡面上のレーザー干渉によって増幅するレーザー増幅手段であり、共振鏡の反射率に依存してレーザーの蓄積を調整できる。光共振器を用いる方法は、原理的にはコンパクトな光共振器によってレーザー光の増幅と蓄積が可能である。光共振器には、リング形状のファブリぺロ型共振器や反射鏡を持つマイケルソン干渉計型共振器やフォックス・スミス干渉計型共振器等が知られている。
【０００５】
光共振器によるレーザー増幅の原理は、共振器長がレーザー光の半波長の整数倍に合致する条件が満足されることによって行われることである。これを定在波が立つという。定在波の共鳴幅は、共振鏡の反射率で決まるので、高増幅率を得ようとして高反射率の鏡を使用する程、狭くなっていく。例えば、仮に、反射率９９.９％の反射鏡を用いて増幅率１０００倍の光共振器を想定した場合、共鳴幅は、２４ｋＨｚ、共鳴位置にして約１Å（１０−１０ｍ）であるので、振動等の環境の擾乱で簡単に共鳴状態が失われる。レーザー共鳴状態を維持させるためには、共振鏡をピエゾ駆動にし、高度なフィードバック制御を行うことが必要であるが、従来の光共振器は、機械的な制御の限界上、安定に共鳴を維持できる技術的限界は、増幅率１０００倍程度であるとされている。
【０００６】
これまで、光共振器を用いる多くのレーザー増幅器が提案されている（特許文献１〜５、非特許文献１）。特許文献１は、光通信用の希土類をドープした光ファイバを充填するレーザー空洞を持つファブリペロ型共振器や反射鏡を持つフォックス・スミス干渉計型共振器等を用いた単純な構造の光伝送用レーザー発振器を開示している。これらのレーザー発振器の目的は、縦モード選択のきれいな光搬送波を供給するためのレーザー発振器であり、高いパルス強度を持つレーザーを生成するためのレーザー生成装置ではない。この種のレーザー発振器は、熱振動による共振幅のずれのために、発振出力を高くしたとしてもパルス強度は、高々マイクロジュールレベルが限界であった。
【０００７】
非特許文献１は、共振鏡としての凹面鏡と共振鏡を機械的に制御するためのピエゾ調整器とを有するフォックス・スミス干渉計型の共振器を用いたSingle-Frequencyのレーザーパルスの生成を開示している。この方法で生成されるレーザー光の出力は、前記説明のように低い増幅倍率のために、精々１５ｍＷであることが報告されている。
【０００８】
特許文献２は、光共振器内に個体レーザー（誘導放出媒体）を設け、レーザーダイオードに電流注入を行うことにより発生させたポンピング光（励起レーザー）を前記個体レーザーに入射してレーザー光を発生させることを開示している。この方法は、レーザーダイオードが安価で小型であるので、利便性の高いレーザー光の発生方法ではあるが、レーザーコンプトン散乱を生起させるに足るような高強度のレーザー光の生成と蓄積は、前記説明のように低い増幅倍率のために、困難である。
【０００９】
特許文献３は、ダイオードでポンピングされるレーザー増幅器を開示している。この増幅器は、レーザー活性個体媒体を内部に有する共振器内にサーマルレンズを設けることによって、レーザービームを該媒体に合焦させる装置である。しかし、この手段を用いてもレーザーコンプトン散乱を生起させるに足るような高強度のレーザー光の生成と蓄積は、前記説明のように低い増幅倍率のために、困難である。
【００１０】
特許文献４は、レーザーコンプトン散乱によるＸ線を発生させるために、大強度モードロックレーザー発振器と光共振器を用いてレーザー光を生成する装置を開示している。しかし、大強度モードロックレーザー発振器は、非常に高額な大型の装置であり、発振器からのレーザーを光共振器に導き、安定に増幅するには、非常に高度なフィードバック制御技術が必要であるので、精々１０００倍程度の増幅が限界であることから、この方法で生成可能なレーザー光のパルス強度は、精々１００μＪ程度である。
【００１１】
特許文献５は、複数の光共振器を直列に配置した多段増幅型レーザーシステムを半導体露光に用いることを開示している。この光共振器には、反射鏡が使用されているものの、レーザー蓄積が困難な光共振器であるので、後段の光共振器に伝送することで徐々にレーザー光の増幅を高めていく装置である。レーザー光の増幅倍率は、機械的な共鳴幅の制御精度によって制限されるので、この種の光共振器を用いてレーザーコンプトン散乱に足るレーザー増幅倍率を上げようとすれば、多くの光共振器の直列配列が必要であり、それぞれの光共振器について共鳴幅の高度な制御システムが必要であるので、実際上、このような複数の光共振器を配置した多段増幅型レーザーシステムをレーザーコンプトン散乱用のレーザー光源として用いることは、ほとんど困難である。
【００１２】
大強度のレーザー光を生成させるためには、大出力の励起レーザー光源と大型の光共振器と大出力の高周波発振器を組み合わせることによって原理的には可能であるが、装置全体が超大型になることから、産業利用には適さない。
【００１３】
また、前記に挙げたような光共振器では、増幅倍率は小さいもののレーザー光の増幅は可能ではあるが、偏光レーザーを生成することはできない。
【００１４】
従来、光共振器を用いた逆コンプトン散乱によるX線の発生装置は、幾つか提案されている（特許文献６−８）。
【００１５】
特許文献６は、円形加速器の電子ビーム周回路の中に１対のミラーを持つフォックス・スミス干渉計型共振器を設け、該共振器内でレーザー光と電子ビームとを衝突させてＸ線を発生させる装置を開示している。該光共振器に導入されるレーザー光は、レーザー発振器のみからのレーザー光であるので、反射ミラーの反射率をいくら高くしたとしても、前記の説明のようにレーザー光の増幅倍率は精々１０００倍程度が限界であるので、該装置により強いレーザーコンプトン散乱Ｘ線を発生することは、困難である。
【００１６】
特許文献７は、一つの光共振器構造体の中に同列状に複数の凹面鏡が並ぶ凹面鏡群を対向配置した光共振器に電子ビームを導入し、光共振器内の反復反射レーザー光と衝突させることにより短波長光を発生する装置を開示している。該装置は、個々の対向した凹面鏡間で反復反射されたレーザー光の収束領域でレーザー光と電子ビームとを衝突させることにより衝突頻度を向上させ、その衝突が、複数の各凹面鏡間で行われる、とする装置である。しかし、該光共振器に蓄積されるレーザー光は、レーザー光源からのモード―ロックレーザーを一対の対向する凹面鏡間で反復反射するだけのことであるから（一対の対向する凹面鏡を配した共振器は、構造的に、フォックス・スミス干渉計型共振器と同じであるので）、前記の説明のようにレーザー光の増幅倍率は精々１０００倍程度に過ぎない。したがって、該発明にも述べられているように、該装置は、フォトリソグラフィー用の短波長光を発生させるための装置であり、該装置により強いレーザーコンプトン散乱Ｘ線を発生することは、困難である。
【００１７】
特許文献８は、円形加速器の電子ビーム周回路の中に２枚の超高反射ミラーを持つフォックス・スミス干渉計型共振器を置き、該共振器内に蓄積されたレーザービームと、上記加速器発生電子ビームを共振器内で衝突させ、Ｘ線又はγ線を発生させる装置を開示している。また、該共振器を円形加速器の電子ビームの周回路に同列状に配置し、Ｘ線又はγ線を発生させる装置も開示されている。しかし、この装置に用いられる該共振器は、２枚の凹面鏡が対向配置されている通常の光共振器であるので、凹面鏡として例え反射率が９９.９９９８４％という超高反射率の反射鏡を用いたとしても、前記説明のようにレーザー光の増幅倍率は精々１０００倍程度が限界であるので、該装置により強いレーザーコンプトン散乱Ｘ線を発生することは、困難である。
【００１８】
１ｍＪ程度又はそれ以上のパルス強度を有するレーザー光を生成できる光共振器の開発には、レーザー耐久性の共振鏡の課題もある。従来、耐レーザー性の共振鏡の材料には、半導体露光装置用の耐レーザー性の高い光学用合成石英ガラス（特許文献９）、耐レーザー損傷特性を有する屈折率の低い高純度シリカガラス材料（特許文献１０）、耐レーザー性の高い合成石英ガラス（特許文献１１）、耐レーザー性に優れたエキシマレーザー用光学石英ガラス（特許文献１２）、耐レーザー性の良好なエキシマレーザー用積層金属膜（特許文献１３）、高屈折率の酸化タンタル薄膜と低屈折率のシリカ薄膜から成る誘電体多層膜（特許文献１４）、サファイア等のセラミック材料（特許文献１５）、等、が知られている。また、面発光型半導体レーザーなどの光デバイス中に熱伝導性の高いダイヤモンド層を含む多層膜構造を多層膜反射ミラーとして形成させることが提案されている（特許文献１６）。
【００１９】
しかし、本発明者らの実験によって、前記に挙げた材料を用いた共振鏡や反射鏡の多くが、３００μＪ程度のパルス強度を有するレーザー光の繰り返し共振によって破壊されることがわかった。
【００２０】
以上のような状況の中で、本発明者らは、レーザーコンプトン散乱を可能にするための高強度の偏光レーザーを発生させるために、１対の平面鏡と１対の凹面鏡とを３次元に配置させた画期的な３次元４鏡光共振器を提案した（特許文献１７）。しかし、上記３次元光共振器は、ミラーの３次元配置のために、レーザー光のビームサイズを絞るのに非常に高度な共振器内の共振レーザー光と入射レーザー光との共振マッチング技術を必要とした。
【００２１】
以上の説明のように、従来の光共振器を用いた種々のレーザー生成装置は、材料加工用のレーザー生成装置や光通信用のレーザー発振器として知られているが、レーザーコンプトン散乱Ｘ線を発生するための大強度の偏光レーザーを生成する小型の光共振器は、殆ど知られていなかった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】P. W. Smith, Stabilized single-frequency output from a long laser cavity, IEEE Journal of Quantum Electronics, 1965, 11, Vol. QE-1, No. 8, pp. 343-348.
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開平６−３１８７５１号公報
【特許文献２】特開２００２−１４１５８９号公報
【特許文献３】特開平５−７５１８９号公報
【特許文献４】特開２００９−１６４８８号公報
【特許文献５】特開２０１１−１６６１６９号公報
【特許文献６】米国特許４５９８４１５号
【特許文献７】特開平７−１１０４００号公報
【特許文献８】特開平１１−２１１８９９号公報
【特許文献９】特開２０１０−１５００９７号公報
【特許文献１０】特開２０１０−１５５７７８号公報
【特許文献１１】特開２００９−１９０９５８号公報
【特許文献１２】特開２０００−１９１３２９号公報
【特許文献１３】特開平１０−１６０９１５号公報
【特許文献１４】特開２００６−３０２８８号公報
【特許文献１５】特開２００４−３５６４７９号公報
【特許文献１６】特開平１０−２３３５５８号公報
【特許文献１７】特開２０１１−３４００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
前記に述べたように、従来のレーザーコンプトン散乱装置は、電子ビーム源として、巨大な円形加速器を用いるという発想に基づいていたので、産業利用には利用されなかった。本発明者らは、超小型の直線加速器発生の電子ビームを用いて光共振器の中でレーザーコンプトン散乱を行わせるという発想の転換を行った。直線加速器が発生する電子ビームは、周回する電子ビームではないので、光共振器は、レーザーコンプトン散乱を行うための容器を兼ね備えていなければならない。本発明は、光共振器の中でレーザーコンプトン散乱を行わせるための高強度のレーザーを生成しようとする考えに基づいている。
【００２５】
本発明の目的は、以上の考えに基づき、共振器に供給された電子ビームとレーザーコンプトン散乱を行うために、高輝度偏光レーザービームを生成することができる光共振器を提供することである。
【００２６】
本発明者らは、レーザーコンプトン散乱によって数ｋｅＶ程度の準単色Ｘ線を発生させるに必要なレーザー光のパルス強度は１００μＪ程度あればよいが、医療診断、治療、物質構造解析、材料分析、等の産業利用性が高い高輝度準単色Ｘ線を発生させるのに必要なレーザー光のパルス強度は、１ミリジュール程度は必要であることを見積もっている。また、診断・治療用の高輝度準単色Ｘ線を発生させるためには、レーザーコンプトン散乱によって高輝度の準単色Ｘ線を発生させるためには、規格化エミッタンスが１０μｍ−ｒａｄ以下である高輝度の電子ビームが必要であることを見積もっている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、１対の円筒凹面鏡と１対の凹面鏡を同一平面上に配置する２次元４鏡光学系によって、非常に強いレーザー光の生成が可能であることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００２８】
本発明者らは、２次元平面に配置された1対の円筒凹面鏡と１対の凹面鏡を設ける２次元４鏡光学系が、パル強度１ｍJ以上、ビームサイズ５μｍの非常に強い偏光レーザーを生成することができることを見いだした。このパルス強度及びビームサイズは、従来のレーザービームのパルス強度及びビームサイズに比べて、それぞれ、１０９倍高く、１００倍小さい。この発見に基づいて、本発明者らは、従来のシンクロトロン放射Ｘ線と同じくらい強い高強度の準単色偏光Ｘ線を生成できる新しい小型光共振器を提供する。
【００２９】
すなわち、本発明は、
１．
２次元平面上に配置された１対の円筒凹面鏡と１対の凹面鏡と、光路の長さを調整する共振長調整手段と、レーザー光と電子ビームとの衝突を行うレーザーコンプトン散乱部とを備える２次元４鏡光学系と、レーザー光を該２次元４鏡光学系に導入するレーザー導入口と、電子ビームを該レーザーコンプトン散乱部に導入する電子ビーム導入口と、及びレーザーコンプトン散乱Ｘ線を取り出す放射線取出口が設けられている２次元４鏡光共振器をであって、前記レーザー導入口から２次元４鏡光学系に導入されたレーザー光が、前記電子ビーム導入口から導入された電子ビームと前記レーザーコンプトン散乱部の中で衝突が行われレーザーコンプトン散乱Ｘ線を放射線取出口から取り出せるように、前記レーザーコンプトン散乱部の中で最も強められることを特徴とする２次元４鏡光共振器の構成とした。
２．
前記２次元４鏡光学系の偏光を制御する偏光制御ユニット、及び前記２次元４鏡光学系の共振を制御する共振制御ユニットをさらに設け、該偏光制御ユニット及び該共振制御ユニットを介して、レーザービームを前記光路の長さに応じて右円偏光レーザー光及び又は左円偏光レーザー光に分離し、増幅するようにしたことを特徴とする前記１に記載の２次元４鏡光共振器の構成とした。
３．
モードロックレーザーを供給するモードロックレーザー発振器及び２次元４鏡光共振器の共振状態とモードロックレーザー発振器の共振状態をマッチングさせる共振マッチングユニットを設けるレーザー光源ユニットをさらに有し、モードロックレーザー発振器から供給されたレーザービームが安定的に増幅されるようにしたことを特徴とする前記２に記載の２次元４鏡光共振器の構成とした。
【００３０】
前記１に記載の本発明は、パルス強度が１ｍJ以上、ビームサイズが３０μm以下のレーザービームを生成できる。
【００３１】
前記２に記載の本発明は、パルス強度が１ｍJ以上、ビームサイズが３０μm以下の右円偏光及び／又は左円偏光レーザービームを選択的に生成できる。
【００３２】
前記３に記載の本発明は、２次元４鏡光共振器の共振状態とモードロックレーザーの共振状態を自動的にマッチングすることができるので、これによって１０万倍を超えるような驚くほどの大増幅を安定的に行うことができ、このことにより、驚くほど高強度のレーザービームを生成することができる。
【００３３】
また、本発明は、パルス強度が１ｍJ以上でありビームサイズが３０μｍ以下の偏光レーザービームと規格化エミッタンスが１０μｍ-ｒａｄ以下の品質特性を有する電子ビームを衝突角度が０−２０度の範囲で衝突させることによってシンクロトロン放射Ｘ線と同じくらい強い高輝度準単色Ｘ線を生成できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、高輝度レーザービーム及び高輝度Ｘ線を生成できる２次元４鏡光学系を搭載した新しい小型の光共振器、２次元４鏡光共振器、である。該２次元４鏡光学系は、理想的な円形のビームプロファイルを有する高輝度レーザービーム生成することができ、選択的に右円偏光及び又は左円偏光レーザービームを生成することができ、容易に入出レーザービームの共振マッチングを可能にし、該光学系の中でレーザービームと電子ビームとの衝突（レーザーコンプトン散乱）を可能とする光学系である。これにより、本発明は、シンクロトロン放射Ｘ線と同じくらい強い高輝度偏光Ｘ線を選択的に生成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に用いる２次元４鏡光共振器の光学パラメーターを説明する図である。
【図２】本発明光共振器の一つを説明する概略図である。
【図３】共振マッチングユニットを備えるレーザー光源ユニット、偏光制御ユニット、及び、共鳴制御ユニットが付帯されている２次元４鏡光共振器のブロックダイアグラムを説明する概念図である。
【図４】図３の光共振器に電子ビーム発生ユニットＥが付帯されている２次元４鏡光共振器のブロックダイアグラムを説明する概念図である。
【図５】本発明に用いる２次元４鏡光共振器のレーザーサイズとＳ-パラメーターの関係を示す図である。
【図６】本発明により生成させるレーザー光のパルス強度と励起レーザー光源の電流値の関係を示す図である。
【図７】本発明により生成されるレーザー光の共振状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明は、電子ビームと衝突を行うための高強度のレーザービームを生成することができる２次元４鏡光学系を搭載した光共振器である。
【００３７】
前記２次元４鏡光共振器は、基本的に、１対の円筒凹面鏡と１対の凹面鏡を２次元に配置した２次元４鏡光学系と、上記光学系に形成される光路の長さを調整する共振器長調整手段と、レーザー光を導入するレーザー導入口と、電子ビームを導入する電子ビーム導入口と、レーザー光と電子ビームの衝突を行うレーザーコンプトン散乱部と、及び該レーザーコンプトン散乱部で発生する放射線を外部に取り出す放射線取出口と、から構成される。
【００３８】
前記円筒凹面鏡とは、湾曲した内側の形状が半円筒形の曲面であり、この曲面を鏡面とする鏡のことである。また、前記凹面鏡とは、湾曲した内側の曲面を鏡面とする鏡のことである。
【００３９】
一般に、1対の平面鏡と１対の凹面鏡が同一平面上に配置されている２次元４鏡光学系では、レーザービームの入射方向と反射方向が各鏡に対して垂直にならない。この傾きのために、凹面鏡の垂直及び水平方向の焦点距離が一致しなくなり、凹面鏡間の中点に在るレーザー収束点でのビームプロファイルが楕円形状になる。楕円形状のレーザービームは、真円形のレーザービームに比べて、ビーム断面積が大きいので、輝度が低い。
【００４０】
本発明は、前記平面鏡の代わりに円筒凹面鏡を用いることによって、ビームプロファイルを真円形状に小さく絞ることができることを初めて見いだした。これにより、本発明で用いられる２次元４鏡光共振器に生成されるレーザー光は、従来の光共振器によるレーザー光よりも桁違いに輝度を向上させることができる。
【００４１】
また、円筒凹面鏡を用いることによって、真円形状のビームプロファイルを有する平行ビームにすることができるので、レーザー入射マッチングが非常に容易になり、レーザー透過マッチングも同様であるので、本発明の２次元４鏡光共振器は、レーザービームオプティクスの調整を簡便に行うことができる。本発明で用いられる２次元４鏡光学系は、従来、殆ど知られていない。
【００４２】
前記円筒凹面鏡及び前記凹面鏡の反射率は、光共振器の共鳴の鋭さ（Ｆｉｎｅｓｓｅ）を大きくするように最適化される。Ｆｉｎｅｓｓｅ（Ｆ）は、反射率（Ｒ）と式１の関係がある。
【００４３】
【数１】
2016507156.tif 000003
【００４４】
Ｒが大きいほどＦを大きくすることができる。反射率を大きくするもう一つの理由は、高輝度のレーザー衝突によって凹面鏡の表面が損傷を受けるのを抑制する（レーザー耐久性を上げる）ためである。
【００４５】
前記光学系の中に設けられる1対の円筒凹面鏡のうちの一つ及び１対の凹面鏡のうちの一つは、それぞれ反射率が９９.９％以上であるのが好ましく、反射率が９９.９９％以上１００％未満であるのがさらに好ましい。反射率が９９.９％以下であると凹面鏡のＦｉｎｅｓｓｅの低下が大きくなり凹面鏡表面でのレーザー光の衝突による悪影響が生じやすくなるので、９９.９％以上であるのが好ましく、反射率が９９.９９％以上であれば光共振器のＦｉｎｅｓｓｅを非常に大きくできるだけでなくレーザー光の衝突による悪影響を小さくできるので好ましい。また、反射率を１００％未満とするのは、反射率を１００％未満とするのは、レーザー光の入出を行うためである。通常は、反射率が９９.９９９％程度乃至それ以上の反射率の凹面鏡を用いる。
【００４６】
前記円筒凹面鏡及び前記凹面鏡は、通常、鏡の表面が誘電体多層膜でコートされた鏡を用いる。誘電体多層膜をコートした鏡は、従来の光共振器に用いられている鏡よりもレーザー耐久性が比較的に高い。好ましい鏡としては、例えば、フッ素含有誘電体多層膜がコートされた鏡、単結晶ダイヤモンド薄膜がコートされた鏡などを挙げることができるが、これらに限定するものではない。
【００４７】
前記光共振器内に形成される光路の長さを調整する共振器長調整手段は、前記凹面鏡間の光路長を制御する手段である。該手段は、凹面鏡を支持する各ホルダーに設けられ、共振状態に依存した印加電圧に応じて該ホルダーと共に高精度で可動できる機構になっている。上記共振器長調整手段としては、ピエゾ素子を持つ圧電制御手段が好ましい。
【００４８】
前記レーザーコンプトン散乱部は、２次元４鏡光共振器の中でレーザー光と電子ビームを衝突させてレーザーコンプトン散乱を行う所である。電子ビームとの衝突は、レーザーコンプトン散乱部の手前に設けた電磁石によって、レーザービームに向かってくる電子ビームと正面衝突に近い入射角を精密に制御することにより、達成できる。該レーザーコンプトン散乱部は、通常、２次元４鏡光学系の光路上に設けられ、共鳴レーザー光のビームサイズ（ビームウエストともいう）が最小になる共振長の中央の位置に設けられるのが最も好ましい。そうすることによって、後述のように、レーザーコンプトン散乱を行う上で、該光学系のレーザービームが、レーザーコンプトン散乱部の中で最も強められるのである。
【００４９】
前記レーザー光を導入するためのレーザー導入口は、通常、前記光学系の中に設けられる円筒凹面鏡に適切な入射角度でレーザー光を入射できるように、前記光学系を収納する光共振器構造体の側部に設けられる。
【００５０】
前記電子ビームを導入するための電子ビーム導入口は、通常、前記コンプトン散乱部に適切な入射角度で電子ビームを入射できるように前記光学系を収納する光共振器構造体の側部に設けられる。
【００５１】
前記レーザーコンプトン散乱部で発生する放射線を取り出す放射線取出口は、通常、前記コンプトン散乱部からの放射線が適切な取り出し角度で取り出せるように、前記光学系を収納する光共振器構造体の側部に設けられる。
【００５２】
前記レーザーコンプトン散乱部で高輝度X線を発生させるには、ビームサイズが小さいほど、またパルス強度が高いほど好ましい。レーザーコンプトン散乱部において衝突させるレーザー光は、パルス強度が１ｍJ以上でありビームサイズが３０μｍ以下の偏光レーザーであるのが好ましい。また、パルス強度が１ｍJ以上でありビームサイズが２０μｍ以下の偏光レーザーであるのが更に好ましい。ビームサイズが３０μｍ以下でありパルス強度が１ｍJ以上であれば、高輝度放射線のマイクロビームを発生することが可能であるからである。また、本発明で用いる２次元４鏡光共振器によるビームサイズの理論的下限は、約５μｍであることから、前記レーザーコンプトン散乱部において衝突させるレーザー光のビームサイズの下限は、５μｍである。
【００５３】
前記レーザーコンプトン散乱部において衝突させる電子ビームは、規格化エミッタンスが１０μｍ−ｒａｄ以下の品質を有する電子ビームであるのが好ましい。規格化エミッタンスが小さい電子ビームを用いることで高輝度の放射線を発生させることができるからである。
【００５４】
前記レーザーコンプトン散乱部におけるレーザーコンプトン散乱は、前記偏光レーザーと前記電子ビームとの衝突角度が０−２０度の範囲で行われるのが好ましい。この範囲は、レーザーコンプトン散乱の衝突確率を大きくし、準単色放射線を発生するために好ましいからである。本発明では、衝突角度が０−２０度の範囲で行われるのが好ましい。衝突角度調整は、レーザーコンプトン散乱部の手前に設ける電磁石により行うことができる。
【００５５】
前記２次元４鏡光共振器は、周回光路中の微粒子によるレーザー散乱を防止するために真空下に置くのが好ましい。この真空度は、１０−６Ｐａ以下であるのが好ましい。
【００５６】
更に、本発明は、２次元４鏡光学系のレーザー光の選択的な右円偏光又は左円偏光の制御を行う偏光制御ユニットと、各偏光レーザーの共振を行わせる共振制御ユニットＤを付帯することができる。
【００５７】
前記偏光制御ユニットは、共鳴レーザーの偏光状態を検出するシステムである。該システムは、光共振器からのレーザー光を所定距離離れた場所に導く複数の平面鏡、最終段の平面鏡で反射されたレーザー光の偏光面を調整するλ／２波長板、偏光面が調整されたレーザー光をＰ偏光とＳ偏光に分離する偏光ビームスプリッタ―、分離されたそれぞれの偏光ビームのレーザー強度を示す偏光強度信号を生成するそれぞれのピンフォトダイオード、それぞれのピンフォトダイオードから出力されるそれぞれの偏光強度信号の差分を演算し差分信号を生成する差動増幅器、差動増幅器から出力される差分信号を判定するゼロクロス判定器、ゼロクロス判定器の判定結果からゼロクロスフィードバック信号を生成するゼロクロスフィードバック信号生成器、等を備える。そして、これを実施する各種の演算を行うマイクロプロセッサ、又は演算機能が組み込まれたＬＳＩなどが搭載された演算基板を備える。
【００５８】
前記共振制御ユニットは、前記偏光制御ユニットからの信号を用いて２次元４鏡光学系の位置調整手段（ピエゾ素子）を制御するシステムである。該システムは、前記ゼロクロスフィードバック信号生成器からのゼロクロスフィードバック信号を受けて、選択される右偏光又は左偏光を指定する指示信号を出力する偏光切替えスイッチと、光共振器の内部で共振しているレーザー光の強度とレーザー光源部からのレーザー光の強度を測定する共振モニターと、前記偏光切替えスイッチの出力、前記共振モニターの出力、及び、前記ゼロクロスフィードバック信号生成器の出力に基づき、前記光共振器内に設けられた圧電素子の駆動電圧を制御する共振制御器、等を備える。そして、これを実施する各種の演算を行うマイクロプロセッサ、又は演算機能が組み込まれたＬＳＩなどが搭載された演算基板を備える。該偏光制御部は右偏光と左偏光の光路長の僅かな違いを利用するものである。
【００５９】
更に、本発明は、レーザー光を供給するレーザー光源ユニットを付帯することができる。該レーザー光源ユニットは、レーザー光源と、共振マッチングユニットと、レーザー光源からのレーザー光を導く複数の平面鏡と、レーザーのビーム径を整える複数のコリメートレンズと、及びレーザーを直線偏光にする偏光ビームスプリッタ―、等を備える。該レーザー光源としては、モードロックレーザー発振器、パルスレーザー発振器、ＣＷレーザー発振器、等を用いることができる。例えば、光共振器とファイバレーザー増幅器とで作られるループ状の光周回路で協調的な自己発振による増幅を可能とするモードロックレーザー発振器は、高強度のレーザー光を供給できるので、最も好ましい。
【００６０】
前記共振マッチングユニットＦは、２次元４鏡光共振器内のレーザー光の増幅を前記レーザー光源ユニットのレーザー光の増幅と同調させるための手段のことである。該共振マッチング手段は、レーザー光源として光共振器とファイバレーザー増幅器とで作られるループ状の光周回路で協調的な自己発振による増幅を可能とするモードロックレーザー発振器を用いる場合に有効である。前記共振マッチングユニットを搭載した本発明は、モードロックレーザー発振器の光周回路に在る光共振器のモードロックレーザー光を２次元４鏡光共振器によって容易に増幅することを可能にする。なぜなら、この増幅レーザー光は、前記共振マッチング手段によって、モードロックレーザー発振器の光周回路に在る光共振器の共鳴条件を自然に満足しているからである。該共振マッチング手段によって０.１Åの共鳴幅の制御を難なく行うことができることが確認されている。
【００６１】
前記共振マッチングユニットは、前記レーザー光源ユニットのパルス信号を検出し２次元４鏡光共振器にフィードバックするフィードバック検出系、及び該フィードバック検出系からの信号を読み取り２次元４鏡光共振器の光学系の位置制御手段を駆動させる駆動制御信号を生成する補正ボードを備える。そして、これを実施する各種の演算を行うマイクロプロセッサ、又は演算機能が組み込まれたＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のＬＳＩなどが搭載された演算基板を備える。
【００６２】
前記フィードバック検出系としては、図３に示すような偏光制御ユニットＣ［λ／２ミラー１７―ポラライズビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４―Ｓ波検出ピンフォトダイオード１８―Ｐ波検出ピンフォトダイオード―差動増幅器２０―ゼロクロス判定器２１―ゼロクロスフィードバックシグナル生成器２２］に類似のシステムを用いることができる。
【００６３】
前記補正ボードとしては、図３に示すような共振制御ユニットＤ［偏光切替えスイッチ―２３―共振モニタ―共振制御器］に類似のシステムを用いることができる。
【００６４】
更に、本発明は、高エネルギー電子ビームを２次元４鏡光共振器に供給する電子ビーム生成ユニットを付帯することができる。
【００６５】
前記電子ビーム生成ユニットとしては、高周波信号発生装置と、高周波信号発生装置から出力される高周波信号と同期した高周波電圧を使用して、電子を加速させて高エネルギー電子ビームを出射する高エネルギー電子ビーム発生装置、とを備えている。該高エネルギー電子ビーム発生装置としては、高周波（ＲＦ）直線加速器が好ましい。
【００６６】
以下に図面を参照しつつ本発明の一側面を実施形態（以下、「本実施形態」とも表記する）として詳細に説明する。
【実施例】
【００６７】
図１に示す本発明に用いる２次元４鏡光学系の光学パラメーターは、円筒凹面鏡間の距離Ｌ１、凹面鏡間の距離（共振器長）Ｌ２、光共振器の幅ｄ、及び入射角αである。そして、これらのパラメーターは、凹面鏡間のレーザービームのビームサイズ（ビームウエストともいう）ω０をできるだけ小さくするように最適化される。それは、ビームサイズが小さいほどレーザーコンプトン散乱Ｘ線のフラックスは大きいので、ω０をできるだけ小さくすることで、フラックスを大きくするためである。本発明では、λ＝１０６４ｎｍのレーザービームを用いている。Ｌ２は、モードロックレーザーの共鳴条件から、１０７５ｍｍ程度とするのがよい。ω０の値は、ガウシアンビーム光学におけるビームエキスパンダーを使ったエンベロープ計算を行って、凹面鏡の垂直方向及び水平方向のレーザーサイズω０とＳ−パラメーターとの関係から求めた。ここで、Ｓ−パラメーターとは、対向する１対の凹面鏡において、片方の凹面鏡からもう片方の凹面鏡に沿うレーザー方向に在るレーザーパルスの位置のことである。その結果、図５に示すように、Ｓ-パラメーターが５３７.６ｍｍの所でレーザーサイズω０は、５μｍの極小値に収束することがわかった。また、凹面鏡の垂直方向及び水平方向のそれぞれのレーザーサイズとＳ−パラメーターの関係の重なりである共鳴安定領域が、オプティクスとして拡大されることがわかった。このレーザー光のビームサイズの極小値は、従来の大強度モードロック発振器（出力５０Ｗ，発振器内のパルスの時間幅１０ｐｓ／ｐｕｌｓｅ，波長１０６４ｎｍ，１５０ＭＨｚ繰り返し）のレーザー光のビームサイズの極小値が５０μｍであることに比べて、１０分の１であるので、本発明光共振器で生成するレーザービームの輝度は、従来の大強度モード発振器で生成するレーザービームの輝度よりも１００倍も高くすることが可能である。それゆえに、前記レーザーコンプトン散乱部は、共鳴レーザーのビームサイズが極小になるような共振長の２分の１の位置に設けられるのが最も好ましい。こうすることによって、光学系のレーザー光がレーザーコンプトン散乱部において最も強められる。
【００６８】
図１に示すように、光共振器の幅ｄと凹面鏡に入射されるレーザー光の入射角αは、凹面鏡による水平方向及び垂直方向の収束力が最大になるように最適化される。本発明では、光共振器の幅ｄは２４０ｍｍ程度、入射角αは０.２０ｒａｄｉａｎ（１１.４°）程度とするのが好ましい。
【００６９】
図２に示す本発明は、２次元に配置された１対の円筒凹面鏡１, ２と１対の凹面鏡３, ４と、光路の長さを調整する共振器長調整手段１０と、レーザー光と電子ビームとの衝突を行うレーザーコンプトン散乱部７と、レーザー光源１１から出射されるレーザー光を導入するレーザー導入口５と、電子ビームを導入する電子ビーム導入口６と、放射線を取り出す放射線取出口８が、設けられている２次元４鏡光共振器Ａから構成されるレーザーコンプトン散乱光共振器である。そして、該光共振器内の蓄積レーザー光の一部を、凹面鏡３を透過してレーザー出射口９から後述の偏光制御ユニットＣに出射することができる。
【００７０】
図３に示す本発明は、２次元４鏡光共振器Ａ、レーザー光源ユニットＢ、偏光制御ユニットＣ、及び共振制御ユニットＤを備える光共振器である。
【００７１】
図４に示す本発明は、２次元４鏡光共振器Ａ、レーザー光源ユニットＢ、偏光制御ユニットＣ、共振制御ユニットＤ、及び電子ビーム生成ユニットＥを備える光共振器である。
【００７２】
次に、図２〜４を参照しながら、本発明の動作を説明する。
【００７３】
本発明２次元４鏡光共振器は、１０−６Ｐａ以下の真空下に置かれている。起動スイッチがオンされて、レーザー光源１１からレーザー光の出射が開始されると、偏光ビームスプリッタ―１４、コリメートレンズ１５、を通過する過程で、レーザー光の偏光面とビーム径が整えられて、反射鏡１６を経て、２次元４枚鏡光共振器の円筒凹面鏡１の裏側に入り、円筒凹面鏡１を透過したレーザーが、円筒凹面鏡２→凹面鏡３→凹面鏡４→円筒凹面鏡１→円筒凹面鏡２なる経路で閉じ込められる。
【００７４】
また、この動作と並行し、２次元４鏡光共振器の円筒凹面鏡２を透過したレーザー光の強度が共振モニター２４によって測定されてモニター信号が生成され、共振制御器２５に供給される。上記共振モニター２４は、ピンフォトダイオードを備えており、レーザー光の強度を測定してモニター信号（２次元光共振器内のレーザー光が共振しているとき、大きな値となる信号）を生成するものである。
【００７５】
また、これらの動作と並行し、偏光制御ユニットＣによって、２次元４鏡光共振器内で共振しているレーザー光のうち、凹面鏡３を透過したレーザー光を反射させ、２次元４枚鏡光共振器から所定距離離れた場所に導く複数の平面鏡１６と２次元４枚鏡光共振器から距離に応じた取り付け角度に調整され、最終段の平面鏡で反射されたレーザー光の偏光面を調整するλ／２波長板１７と、λ／２波長板１７で偏光面が調整されたレーザー光をＰ偏光とＳ偏光に分離する偏光ビームスプリッタ―１４と、偏光ビームスプリッタ―１４で分離されたＳ偏光側のレーザー光を反射する平面鏡１６と平面鏡１６で反射されたＳ偏光側のレーザーを受光し、Ｓ偏光側のレーザー強度を示すＳ偏光強度信号を生成するピンフォトダイオード１８と、偏光ビームスプリッタ―１４で分離されたＰ偏光側のレーザー光を反射する平面鏡１６と、平面鏡で反射されたＰ偏光側のレーザー光を受光し、Ｐ偏光側のレーザー強度を示すＰ偏光強度の信号を生成するピンフォトダイオード１９と、ピンフォトダイオード１８から出力されるＳ偏光強度信号とピンフォトダイオード１９から出力されるＰ偏光強度信号との差分を演算し、差分信号を生成する差動増幅器２０と、差動増幅器２０から出力される差分信号がゼロクロスしているかどうか、ゼロクロスしたとき、プラス側からマイナス側にゼロクロスしたか、マイナス側からプラス側にゼロクロスしたかどうかなどを判定し、これらの判定結果を示すゼロクロスフィードバック信号を生成するゼロクロス判定器２１とを備えており、２次元４鏡光共振器内で共振しているレーザー光のうち、平面鏡を透過したレーザー光を取り込んで、Ｐ偏光とＳ偏光に分離し、その強度を測定すると共に、その差分値を求めて、差分信号がゼロクロスしているかどうか、ゼロクロスしたとき、プラス側からマイナス側にゼロクロスしたか、マイナス側からプラス側にゼロクロスしたかどうかなどを示すゼロクロスフィードバック信号をゼロクロス信号生成器２２で生成し、偏光切替えスイッチ２３に送り、共振制御器２５に送る。
【００７６】
また、この動作と並行し、共振制御器２５によって、ランプ状に電圧値が高くなる駆動電圧が生成されて、２次元４枚鏡光共振器内のピエゾ素子１０に供給され、該光共振器の光路長が調整される。
【００７７】
そして、偏光切替えスイッチ２３から出力されている指示信号で、右偏光、又は左偏光の何れか、例えば、右偏光が指定され、この状況で、偏光制御ユニットＣによって右偏光が検出されたことを示すゼロクロスフィードバック信号がゼロクロスフィードバック信号生成器２２により生成され、共振モニター２４から２次元４枚鏡光共振器内でレーザー光が共振していることを示すモニター信号が出力されたとき、共振制御器２５によって、これが検知されて、駆動電圧の電圧値が固定される。
【００７８】
これにより、２次元４鏡光共振器内の光路長がその時点で固定され、該光共振器内で右偏光のレーザーに対する共振が、指定された時間、維持される。
【００７９】
前記共振制御器２５は、各種の演算を行うマイクロプロセッサ、又は演算機能が組み込まれたＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のＬＳＩなどが搭載された演算基板を備えており、偏光切替えスイッチ２３から出力される指示信号、共振モニター２５から出力されるモニター信号、ゼロクロス判定手段Ｃから出力されるゼロクロスフィードバック信号に基づき、ランプ状の電圧値、又は２次元光共振器内に右偏光、又は左偏光のレーザー光を選択させるのに必要な電圧値の駆動電圧を生成して２次元光共振器内のピエゾ素子１０に供給することにより、２次元４鏡光共振器の光路長を制御し、２次元光共振器内に右偏光、又は左偏光のレーザー光を選択的に蓄積させる。
【００８０】
この時、モードロック発振周波数とパルスレーザー光の時間幅とによって、パルスレーザー光の線幅が決まり、また２次元４鏡光共振器のレーザーコンプトン散乱部では、衝突点におけるパルスレーザー光のビームサイズが３０μｍ以下であることから、パルスレーザー光の時間幅が３０ｐｓｅｃ以内であれば、２次元４鏡光共振器のレーザーコンプトン散乱部でのパルス強度を１ｍＪ以上にすることができる。この時、２次元４鏡光共振器の１対の円筒凹面鏡及び１対の凹面鏡としてレーザー耐久性の誘電体多層膜でコートされた鏡を用いると、２次元４鏡光共振器のレーザーコンプトン散乱部でのパルス強度を１０ｍＪ以上にすることができる。
【００８１】
また、偏光切替えスイッチ２３から右偏光、左偏光を交互に指定する指示信号が出力されている場合でも、同様な制御が行われて、２次元４鏡光共振器内に大強度の右偏光と左偏光が交互に、共振により増幅され、該光共振器内に蓄積される。
【００８２】
また、図４を用いて本発明の操作を説明する。
【００８３】
高周波信号発生装置２６から出力される高周波信号と同期した高周波電圧を使用して、高エネルギー電子ビーム発生装置２７により電子ビームが加速され、２次元４鏡光共振器Ａに供給される。高周波信号発生装置２６と高エネルギー電子ビーム発生装置２７は、電子ビーム生成ユニットにある。更にこれと並行して、レーザー光源ユニットＢにより生成されたモードロックレーザーが、２次元４鏡光共振器Ａに供給される。一方、偏光性は、偏光制御ユニットＣによって調整され、共振状態は、共振制御ユニットＤによって調整される。
【００８４】
本発明によって得られる代表的な結果を、図５を用いて説明する。
【００８５】
本発明者等らは、図３に示すような光共振器に用いて、２次元４鏡光共振器内のレーザービームの一部を取り出し、パルス強度、及び共振状態を観測した。レーザー光源としては、光共振器とファイバレーザー増幅器を連結したループ状の光周回路を持つモードロック発振器を用いた。該２次元４鏡光共振器の共振鏡として反射率が９９.９９％の凹面鏡を用いた。該モードロック発振器に入れた種レーザーのパルス強度は、０.１μＪ（＝１０−７Ｊ）であった。実験結果を図５及び図６に示す。図５は、光周回路に供給した励起レーザー光源の電流と該２次元４鏡光共振器内のレーザービームのパルス強度の関係をフォトダイオードで測定した結果である。この結果から、パルス強度が約1ミリジュールに達していることがわかる。すなわち、増幅倍率は、約1万倍であった。このことは、０.１Åの共鳴幅の制御が達成されていることを示す。図６は、該２次元４鏡光共振器内のレーザービームの共振状態をオシロスコープで観察した結果である。この結果から明らかなように右偏光レーザーと左偏光レーザーの分離ができていることがわかる。
【００８６】
以上をまとめると、前記1〜４の本発明は、真円形状のビームプロファイルを有する平行ビームを得ることができ、レーザー入射マッチングが非常に容易であり、レーザー透過マッチングも同様であるので、レーザービームオプティクスの調整を簡便に行うことができる。その結果、レーザービームサイズを３０μｍ以下にし、産業利用性が高いパルス強度が１ミリジュール以上の偏光レーザーの生成が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、偏光レーザー共振方法、偏光放射線発生方法、レーザーコンプトン散乱によるX線マイクロビームを発生させるX線源システムやデバイス等に関する産業応用が可能であり、特に、医療用機器、診断機器、材料分析装置、構造解析装置、材料加工、等の多くの産業に幅広く利用できる。
【符号の説明】
【００８８】
Ａ  ２次元４鏡光共振器
Ｂ  レーザー光源ユニット
Ｃ  偏光制御ユニット
Ｄ  共振制御ユニット
Ｅ  電子ビーム発生ユニット
Ｆ  共振マッチングユニット
１  円筒凹面鏡
２  円筒凹面鏡
３  凹面鏡
４  凹面鏡
５  レーザー導入口
６  電子ビーム導入口
７  レーザーコンプトン散乱部
８  放射線取出口
９  レーザー光取出口
１０  共振長調整手段
１１  レーザー光源
１２  フィードバック制御系
１３  補正ボード
１４  偏光ビームスプリッタ
１５  コリメートレンズ
１６  反射鏡
１７  λ／２波長板
１８  ピンフォトダイオード
１９  ピンフォトダイオード
２０  差動増幅器
２１  ゼロクロス判定器
２２  ゼロクロスフィードバック信号生成器
２３  偏光切替えスイッチ
２４  共振制御器
２５  共振モニター
２６  高周波信号発生装置
２７  高エネルギー電子ビーム発生装置
【図１】
2016507156.tif 000004
【図２】
2016507156.tif 000005
【図３】
2016507156.tif 000006
【図４】
2016507156.tif 000007
【図５】
2016507156.tif 000008
【図６】
2016507156.tif 000009
【図７】
2016507156.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月4日(2015.8.4)
【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】
１対の円筒凹面鏡と１対の凹面鏡が２次元平面上に配置され、光路の長さを調整する共振器長調整手段と、レーザー光と電子ビームとの衝突を行うレーザーコンプトン散乱部と、レーザー光を導入するレーザー導入口と、電子ビームを導入する電子ビーム導入口と、及びレーザーコンプトン散乱放射線を取り出す放射線取出口が設けられている２次元４鏡光学系を備える２次元４鏡光共振器であって、前記レーザー導入口から前記２次元４鏡光学系にレーザー光が導入され、該導入されたレーザー光が、前記２次元４鏡光学系により真円形状のビームプロファイルを有する平行レーザービームに加工され、該真円形状の平行レーザービームを用いた入射、出射、及び反射レーザービームの光学マッチングが行われ、該真円形状の平行レーザービームが、前記電子ビーム導入口から導入された電子ビームと前記レーザーコンプトン散乱部の中で衝突が行われ、レーザーコンプトン散乱Ｘ線を前記放射線取出口から取り出せるようにしたことを特徴とする２次元４鏡光共振器。
【請求項２】
前記２次元４鏡光学系の偏光を制御する偏光制御ユニット、及び前記２次元４鏡光学系の共振を制御する共振制御ユニットをさらに設け、該偏光制御ユニット及び該共振制御ユニットを介して、レーザービームを前記光路の長さに応じて右円偏光レーザー光及び／又は左円偏光レーザー光に分離し、増幅するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の２次元４鏡光共振器。
【請求項３】
モードロックレーザーを供給するモードロックレーザー発振器及び２次元４鏡光共振器の共振状態とモードロックレーザー発振器の共振状態をマッチングさせる共振マッチングユニットを設けるレーザー光源ユニットをさらに有し、モードロックレーザー発振器から供給されたレーザービームが安定的に増幅されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の２次元４鏡光共振器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
すなわち、本発明は、
１．
１対の円筒凹面鏡と１対の凹面鏡が２次元平面上に配置され、光路の長さを調整する共振器長調整手段と、レーザー光と電子ビームとの衝突を行うレーザーコンプトン散乱部と、レーザー光を導入するレーザー導入口と、電子ビームを導入する電子ビーム導入口と、及びレーザーコンプトン散乱放射線を取り出す放射線取出口が設けられている２次元４鏡光学系を備える２次元４鏡光共振器であって、前記レーザー導入口から前記２次元４鏡光学系にレーザー光が導入され、該導入されたレーザー光が、前記２次元４鏡光学系により真円形状のビームプロファイルを有する平行レーザービームに加工され、該真円形状の平行レーザービームを用いた入射、出射、及び反射レーザービームの光学マッチングが行われ、該真円形状の平行レーザービームが、前記電子ビーム導入口から導入された電子ビームと前記レーザーコンプトン散乱部の中で衝突が行われ、レーザーコンプトン散乱Ｘ線を前記放射線取出口から取り出せるようにしたことを特徴とする２次元４鏡光共振器の構成とした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
前記フィードバック検出系としては、図３に示すような偏光制御ユニットＣ［λ／２ミラー１７―ポラライズビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４―Ｓ波検出ピンフォトダイオード１８―Ｐ波検出ピンフォトダイオード―差動増幅器２０―ゼロクロス判定器２１―ゼロクロスフィードバックシグナル生成器２２］に部分的に類似のシステム、その他同種類のものを用いることができるが、それらに限定されない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
前記補正ボードとしては、図３に示すような共振制御ユニットＤ［偏光切替えスイッチ―２３―共振モニタ―共振制御器］に部分的に類似のシステム、その他同種類のものを用いることができるが、それらに限定されない。
【国際調査報告】
2016507156.tif 000011
2016507156.tif 000012