(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ増幅器と共に使用するのに適した位相ロックされた位相共役システムであって、
レーザ光のビームを与える手段と、
前記ビームを複数のサブビームに分割する手段と、
前記位相共役を与えることができる第１と第２の誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）セルと、
前記複数のサブビームの１つをコリメートし、前記コリメートされたサブビームを第１のＳＢＳセルを介して指向するための手段と、
位相共役されたサブビームは、元のコリメートされたサブビームと混合するために、第２のＳＢＳセルから反射され、第１のＳＢＳセルへ戻るように、第１のＳＢＳセルから第２のＳＢＳセルへ前記コリメートされたサブビームを指向し、且つフォーカスする手段と、
前記コリメートされた１つのサブビーム以外の少なくとも２またはそれ以上の前記サブビームを前記第１のＳＢＳセルへ指向し、フォーカスして、前記第１のＳＢＳ内の、コリメートされたサブビームによって横切られた体積の異なる領域で前記コリメートされたサブビームとオーバラップする手段と、
前記サブビームの少なくとも幾つかを単一のコヒーレント光ビームへ再結合するための手段と、
を備え、
前記システムは、前記サブビームの位相ロックされた位相共役が前記第１のＳＢＳセル内の、コリメートされたサブビームによって横切られた前記体積内に生じ、且つ前記再結合された光ビームは元のビームと実質的に同じ空間位相を有するシステムであることを特徴とする位相共役システム。
【請求項２】
請求項１に記載された位相ロックされた位相共役システムを有するレーザ増幅器システムであって、前記サブビームが少なくとも１回通過するレーザ増幅器を有し、
前記レーザ増幅器は、ポンプエネルギーを媒体に供給するための手段を有するレーザ増幅媒体を有し、
前記レーザ増幅器システムは、単一の増幅されたレーザビームを与えるために、レーザビームが位相ロックされた位相共役と共に増幅されるシステムであることを特徴とするレーザ増幅器システム。
【請求項３】
前記第２のＳＢＳセルは、単一のフォーカスされたサブビームを受信し、前記受信されたフォーカスされたサブビームの位相共役を与えることができる単一の反射型位相共役セルであることを特徴とする請求項２に記載のレーザ増幅器システム。
【請求項４】
前記第２のＳＢＳセルは、位相共役が第２のＳＢＳセルに生じるように、ブリルアン散乱光の光学フィードバックを第２のＳＢＳセルに与えるための手段のある伝送ＳＢＳ媒体セルを有するＳＢＳループ形状を形成することを特徴とする請求項２に記載のレーザ増幅器システム。
【請求項５】
前記第２のＳＢＳセルは、位相共役がオーバラップする領域に生じるように、２つの経路のオーバラッピングを伴う媒体を通る少なくとも３つの分離した経路へコリメートされたビームを指向し、フォーカスするための手段のある伝送ＳＢＳ媒体セルを有するＳＢＳループ形状を形成することを特徴とする請求項２に記載のレーザ増幅器システム。
【請求項６】
前記サブビームの相対的経路長を調整するための手段を有し、それにより第２のＢＳセルから戻る位相共役された光が他のサブビームの前に第１のＳＢＳセルに入ることを特徴とする請求項２に記載のレーザ増幅器システム。
【請求項７】
前記サブビームの相対的経路長を調整するための手段を有し、それにより戻る増幅されたサブビームは実質的に再結合し、増幅された単一ビームを形成することを特徴とする請求項２に記載のレーザ増幅器システム。
【請求項８】
前記増幅媒体は、Ｎｄ：ＹＡＧであることを特徴とする請求項２に記載のレーザ増幅器システム。
【請求項９】
前記ＳＢＳ媒体は、液体チタンテトラクロライドであることを特徴とする請求項２に記載のレーザ増幅器システム。
【発明の詳細な説明】
本発明は、位相ロックされた位相共役(phase locked phase conjugation)を用いるレーザ増幅器およびこの位相ロックされた位相共役を備えるためのシステムに関する。
レーザ光ビームは、光エネルギー、例えばフラッシュランプによってポンプされる増幅媒体を介してビームを通過させることによって増幅される。ビームは増幅媒体におけるポンプエネルギーと相互作用し、増幅された出力が得られる。レーザビームは結果として生じるゲイン（利得）を有する増幅器を介して２回レーザビームを通過させるように、ミラーによって増幅されたビームを反射させることは知られている。得られる増幅量にはいろいろな限界がある。媒体の断面積および／または長さを増加することはコストおよび媒体の異質性の問題を生じる。他の問題は媒体に生じる熱に関係する。
上述の問題を解決するために、レーザビームを幾つかのビームに分割し、それぞれのサブビームを増幅器を介して通過させることは知られている。増幅されたサブビームは再結合される。この装置においては、不幸にして位相コヒーレンスが失われる。
レーザを分割し、増幅し、そして再結合するいろいろな試みが行われている。幾つかの試みは位相ロックされた位相共役技術（位相ロックされた位相共役は、“ビーム結合(beam combining)”または“コヒーレント結合(coherent coupling)”とも呼ばれる）を用いている。
位相ロックされた位相共役は、光学ビームの結合の技術の変形である。光学的位相共役において、光学ビームの“時間が反転した”レプリカは、ビームが“位相共役ミラー(phase conjugate mirror)”（ＰＣＭ）に入射するときに、生成される。時間が反転した、即ち位相共役のビームは、元のビームの径路を正確にたどる。
位相共役の１つの応用は、レーザ増幅器の二重通路における誤差を除くためである（D.A.Rokcwll,“A review of phase-cojugate solid-state lasers”, IEEE J. of Quantum Electron., 24, p 1124(1988)）。
他のアレンジメント（装置）において、レーザビームは、ビームスプリッタのミラーによって２つのサブビームに分割され、各々のサブビームは、増幅器をとおして誘導ブリルアン散乱(Simulated Brillouin Scattering:SBS)ミラーに向けられる。このＳＢＳミラーは、２つのビームを増幅器を介して、ビームスプリッタのミラーへ反射される。不幸にして、２つの増幅されたビームは、ランダムに異なる位相を有する。その結果、増幅されたビームがビームスプリッターに戻ると、ビームの一部のみが元のビームの方向に沿って戻るであろう。代わりに、ランダムに異なる量が、ビームスプリッタで反射して戻り、またそこを通過する。独立したＰＣＭｓの使用は、増幅を伴う位相ロッキングを与えない。
位相共役を伴う位相ロッキングはBasov（N.G.Basov, V.F.Efimkov, I.G.Zubarev, A.V.Kotov, S.I.Mikhailov, and M.G.Smirnov,“Inversion of wavefront in SMBS of a depolarised pump”, JETP LETT., 28, p197 (1978)）によって報告されている。これらの実験において、単一の、偏光された光の偏りを無くしたビームが２つのビームに分割され、これら２つのビームは、ウエーブガイドを含むＳＢＳセルにイメージされたアベレータに向けられた。このアベレータおよびウエーブガイドの機能は、２つのビームがＳＢＳ媒体内でグレーティングする共通のＳＢＳから反射されるように、２つのビーム間での高い度合いのオーバラップを得ることである。
Basov他は、９つのビームまでを伴う位相ロッキングも記載した。これはビーム間でオーバラップを得るためにウエーブガイドを用いることによって達成された。補助の参照ビームも位相ロッキングを改善するために用いられた。ウエーブガイドを含むこれらの構成に関連した問題は、完成された位相結合の忠実度（出力ビーム上の近視野スペックル(near field speckle)は特別の問題である）および低反射率（Basovにおいて達成される最大の反射率は１５％であった）より少なかった。ウエーブガイドを用いる他の限界は、ＳＢＳ媒体の反射係数は、ウエーブガイドのために、ウエーブガイドの反射係数より大きくなければならない。これはＳＢＳ媒体の選択に関して厳しい制限を与える。
他の既知のシステムは、D.A. RockwellとC.R.Giulianoによる“Cohoerent coupling of laser gain media using phase conjugation”, Optics Letter, 11, p 147(1986) Carroll et al. Jounrnal of the Optical society of America B, Vol. 9, p2214 (1992)に記載されている。それはウエーブガイド；および／またはアベレータ(aberrator)を用いていないが、レンズでビームをフォーカスし、それらを平行することによってオーバラップを達成し、その結果ビームがレンズの焦点領域（遠い視野）にオーバラップし、従って共通のＳＢＳグレイチングを共有する。この技術の主な欠点は、ミスアライメントに非常に高感度であることであり（S. Sternklar, D. Chomsky, S.Jackel, and A.Zigler,“Misalignment sesitivity of beam combining by stimulated Brillouin scattering”, Optics Letter, 15, p.469 (1990)）、それは実際のシステムの使用を困難にする。
他の既知のシステムは、N.F.Andreev, E.A. Khazanov, S.V. Kuznetsov, G.A. Psmanik, E.I. Shklovsky and V.S. Sidorinによって、IEEE J. of Quantum Electron., Vol. 27, p.135 (1991)に記載されている。これは、直交偏波状態を有する２のビーム間で混合する４つの波に基づいている。この技術は、ミスアライメントに対して比較的不感であるばかりでなく、良好な位相ロッキングおよび位相結合の忠実度を与える。その主な欠点は、もし２つより多いビーム位相ロックされるべきであるなら、それは複雑さを増大することである。
多数のビームを設定するのが容易であり、扱うことができる位相ロッキングを与えるという上述の問題は、単一のコリメートされたビームとその位相結合が伝播するブリルアンセルの領域へ１あるいはそれより多くのフォーカスされたビームを指向することによって、本発明により解決される。これは、フォーカスされたビームを可能にし、もし、必要なら、コリメートされたビームが個々に増幅され、位相コヒーレンスを有する単一の増幅されたビームに再結合されるようにする。コリーメートされたビームの位相共役は、第２のブリルアンセルにあり、光学フィードバックの使用を含む分離したフォーカスにおいてＳＢＳによって生成される。
レーザ光のビームを与える手段と、
前記ビームを複数のサブビームに分割する手段と、
前記位相共役を与えることができる第１と第２の誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）セルと、
前記複数のサブビームの１つをコリメートし、前記コリメートされたサブビームを第１のＳＢＳセルを介して指向するための手段と、
位相共役されたサブビームは、元のコリメートされたサブビームと混合するために、第２のＳＢＳセルから反射され、第１のＳＢＳセルへ戻るように、第１のＳＢＳセルから第２のＳＢＳセルへ前記コリメートされたサブビームを指向し、且つフォーカスする手段と、
前記コリメートされた１つのサブビーム以外の少なくとも２またはそれ以上の前記サブビームを前記第１のＳＢＳセルへ指向し、フォーカスして、前記第１のＳＢＳ内の、コリメートされたサブビームによって横切られた体積の異なる領域で前記コリメートされたサブビームとオーバラップする手段と、
前記サブビームの少なくとも幾つかを単一のコヒーレント光ビームへ再結合するための手段と、
を備え、
前記システムは、前記サブビームの位相ロックされた位相共役が前記第１のＳＢＳセル内の、コリメートされたサブビームによって横切られた前記体積内に生じ、且つ前記再結合された光ビームは元のビームと実質的に同じ空間位相を有する位相共役システムである。
本発明によると、レーザ増幅器は、少なくとも一度サブビームが通過するレーザ増幅器と組み合わせて上記の位相ロックされた位相共役システムを有し、前記レーザ増幅器は、ポンプエネルギーを媒体へ供給するため手段を有するレーザ増幅媒体を有する。
第２のＳＢＳセルは、単一の反射型位相共役セル、あるいは送信されたビームを戻すための手段を有する伝導性のＳＢＳセルであればよく、光学フィードバックを与えるために元の入力ビームとオーバラップする。
位相ロックされた位相共役システムは、レーザビームの偏光状態における変化に対して修正するために用いられる。光学素子を通過することによって変えられるその偏光状態を持ったビームは、偏光ビームスプリッタによって２つのサブビームに分割される。これら２つのビームは、位相ロックされた位相共役を受け、ビームスプリッタにおいて再結合する。生じたビームは、光学素子を通過して戻り、元のレーザビームの偏光状態に戻された偏光状態を有する。
レーザビームを生成する手段は、1.064μm、パルプ間隔３０ｎｓ及びパルスエネルギー１５ｍＪで動作するＱスイッチされたＮｄ：ＹＡＧレーザである。
レーザ増幅器は、フラッシュランプによってポンプされたＮｄ：ＹＡＧロッドである。
ＳＢＳ媒体は、液体のチタンテトラクロライドである。
本発明は、図面を参照して、例示のみによって記述される。
図１は、必ずしも他の２つの再結合される必要はない第３のビームを用いて、２つのビームをロックするために、２つのＳＢＳセルを用いる位相ロックされた位相結合を示す概略図である。
図２は、図１と類似しているが、第２のＳＢＳセルを有するループアレンジメントを用いている。このアレンジメントでは、全てのビームは再結合される。
図３、図４、図５は、多数のレーザビームをＳＢＳへフォーカスする異なる方法を示す。
図６は、図２のアレンジメントを用いて、位相結合のために、単一のレーザビームを２つのサブビームに分割するレイアウトを示す。
図７a,b,c、図８a，bは、図６のアレンジメントによって得られた結果のプロットを示す。
図９は、レーザビームを４つのサブビームに分割し、各サブビームを増幅し、位相共役で位相ロックし、且つ位相コヒーレンスを有する単一ビームに再結合するためのアレンジメントを示す。
図１に示されるように、位相ロックされた位相共役システムは、第１と第２の誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）セル１と２を有する。セル１と２は、平らで、磨かれた端面５、６および７、８間に液体のチタンクロライドを有することができる。代わりに、第２のＳＢＳセル２は、フォノンの長寿命ＳＢＳ媒体、例えば、キセノンのような圧縮されたガスから形成されてもよい。
レーザーのサブビーム９は、代表的に３ｍｍ直径のコリメートされたビームとしての第１のセルを通して指向される。このサブビーム９は、レンズ１０によって第２のＳＢＳセル２へフォーカスされる。充分なハイパワーの密度でこのようなフォーカシングは、位相共役および第１のＳＢＳセル１を通る同じ径路に沿って位相共役されたビーム９’の反射を生じる。
サブビームがコリメートされたビーム９とオーバラップするように、位相ロックされるべき２つあるいはそれより多くのビームが第１のセル１にフォーカスされ、これらのビーム１１、１２およびコリメートされたビーム９、９’間の４つの波のミキシングは、位相ロッキングが生じるようにする。この４つの波のミキシングは、コリメートされたサブビーム９、およびフォーカスされたサブビーム１１、１２の位相共役を生じるフォーカスされたサブビーム１１、１２と相互作用する第２のＳＢＳセル２からのその位相共役ビーム９’によって形成される。
位相共役は、通常、強い光エネルギーの領域内で雑音を起こすプロセスによって生じる。図１のシステムにおいて、第１のＳＢＳセル１内の位相共役は第２のＳＢＳセル２から戻るコリメートされたサブビームによって生じ、雑音発生によってではない。このために、第１のＳＢＳセル１はフォーカスされたサブビーム１１、１２を受ける前にコリメートされたビームを受けなければならない。これは、後で説明されるように、サブビーム１１、１２の径路長の好ましい変更によって達成される。
図１のシステムの利点は、コリメートされ、フォーカスされたサブビーム１１、１２間のオーバラップを容易にすることである。サブビーム１１、１２のフォーカスまたはウエスト(waist)は、コリメートされたサブビーム９の直径と比較して非常に小さい。これは増幅器の組み立てを容易にする。多数のフォーカスされたサブビームが用いられた場合、第１のＳＢＳセル１内のコリメートされたビーム９内で、全て同じ位置にでなくそれらをフォーカスすることが必要なだけである。サブビームのウエストはコリメートされたビーム９に沿って数センチだけ分離される場合、これは図１に明らかに示されている。
図１のシステムの限界は、もし、レーザパルス間隔がＳＢＳ媒体の応答を特徴づける時定数である、ＳＢＳ媒体のフォノンの寿命より長いならば、ビーム９’の位相は１１と１２の位相共役の位相に関して変動し、そのため、これらのビームと効果的に再結合されない。この問題は、ビーム９’が１１と１２の位相共役と再結合することを可能にするか、あるいは図２に示されるシステムを用いるかの何れかによって克服されることができる。
図２のシステムは、第２のＳＢＳセル２とレンズ１０がＳＢＳループシステム２０によって置き換えられており、図１のシステムと類似である。ループ２０はコリメートされたサブビーム９の位相共役９’を生成するＳＢＳループ形状を形成する、２つの９センチの焦点長レンズ２２、２３および２つの反射器２４、２５間に配置された第２のＳＢＳセル２１を有している。ループ構成において、入力ビーム９は、第１に、第２のＳＢＳセル２１を通過し、第２に、第１の径路とオーバラップすることなく、反射器２５によってＳＢＳセル２１を通って戻るように指向され、第３に、第１の径路とオーバラップする第３の径路をもつＳＢＳセル２１を通って戻る反射器２４からの反射によって指向される。このオーバラップは２６に示され、第１のＳＢＳセル１へ戻る位相共役反射９’を起こす。
図２に示された配列（アレンジメント）は、ループ形状を実現する１つの手段である。それらの全てが共通にもつ特徴は、ブリルアン散乱された光に対して光学フィードバックを与えることである。
サブビームがコリメートされたビーム９とオーバラップするように、位相ロックされるべき２つあるいはそれより多くのビームが第１のセル１にフォーカスされ、これらのビーム１１、１２およびコリメートされたビーム９、９’間の４つの波のミキシングは、図１の配列におけるように、位相ロッキングが生じるようにする。このＳＢＳループ構成は、９’が１１と１２の位相共役を伴って再結合されると、位相ロッキングの正確性を非常に改善する、コリメートされたビームの位相共役における位相の変動を除く。
サブビームを第１のＳＢＳセルに向ける他の手段が図３、４、５に示されている。図３において、３つの分離したサブビーム３０、３１、３２は単一レンズ３３によって、ＳＢＳセル１にフォーカスされ、それらのウエストはコリメートされた９をオーバラップする。図４において、単一のフォーカシングレンズは、コリメートされたサブビームが通過する中央の孔３５を有する。このビーム３６、３７は、レンズ３４の外側部分によってフォーカスされる。図５において、４つのサブビーム３８、３９、４０、４１の各々は、それらのフォカシングレンズ４２、４３、４４、４５を有する。図３−５に示されるように、サブビームは単一面にあり、特に、それらは異なる面にあってもよい。
図６は、位相ロックされた位相共役を提供するため、およびレーザ（図示せず）の出力５０を増幅するための配列を示す。レーザは、1.064μmの波長で動作するＱスイッチされたＮｄ：ＹＡＧレーザである。パルス間隔は、３０ｎｓおよび単一の軸方向および単一の横方向モードで動作されるレーザである。パルスエネルギーは１５ｍＪであった。
増幅されるべきコリメートされたレーザビーム５０および共役され、ロックされた位相は、ビーム５０を送信するために、向けられた偏光ビームスプリッタ５１に先ず入射する。これは、４５°だけ偏光方向を回転する１／２波長板５２が続く。第２の偏光ビームスプリッタ５３は５０％反射して、第１のサブビーム５４を形成し、そして５０％通過して、第２のサブビーム５５を形成する。第１のサブビーム５４はミラー５６によってプリズム５７へ向けられる。プリズム５７は径路長が変えられるようにすることが可能であり、その後、１０ｃｍの焦点距離のレンズ８によってブリルアンセル１にフォーカスされる。ブリルアンセル１は液体チタンテトラクロライドを含む。
第２のサブビーム５５は、１／２波長板５９によって９０°回転されるその偏光を有し、第１のそれと平行になる。第２のサブビーム５５は、２つのミラー６０、６１で反射され、セル１を通して送られるので、このコリメートされたサブビーム５５と焦点のウエストの領域におけるフォーカスされたビーム５４間でオーバラップがある。オーバラップ領域における第２のサブビーム５５の直径は３ｍｍである。第２のサブビーム５５は９ｃｍの焦点距離のレンズ６２によって第２のブリルアンセル２１にフォーカスされる。送信されたビームはまず６２から２２ｃｍ離れておこれた第２の９ｃｍの焦点距離のレンズ６３によって再びコリメートされる。このビームは、直角プリズム６４によってレンズ６３へ戻るように向けられる。
プリズム６４は、（図における紙面から）若干上方に傾斜されるので、戻りビームは入射ビームに全く平行でない。これは、位相共役プロセスに有害であるので、戻りビームがレンズ６２の焦点において入力ビームとオーバラップしないことを確実にする。第１のレンズ６２によって再びコリメートされた後、ビームは１００％反射ミラー６５を介してブリルアンセル２１へ戻される。このミラー６５は元の入力ビームに平行な（しかし元の入力ビームから偏位された）反射ビームを作るために、傾斜される。反射されたビームは、レンズ６２の焦点において入力ビームにオーバラップし、図２におけるように、またA.M.Scott, W.Whitney, M. Duignan, J. Opt. Soc. Am. B, in pressにおけるように、所謂“ループ”位相共役形状を完成する。
ループからの位相共役ビームは、１／２波長板５９を介して入力サブビーム５５の径路に沿って偏光ビームスプリッタ５３へ戻る。第１のサブビーム５４の位相共役は、第１のＳＢＳセル１において生成される。
プリズム５７は第１のサブビーム５４の径路長を調整するために用いられ、以下の２つの事を達成する。
１）第１のサブビーム５４に対する径路長が充分ながいので、第１のサブビーム５４がこのセル１におけるＳＢＳスレッショルドの強度に達する前に、第２のサブビーム５５とその位相共役５５’の両方が第１のＳＢＳセル１にある（これはＳＢＳ位相共役の出力の通常のイニシエータであるＳＢＳ雑音の抑制に対して可能である）。
２）径路長をＳＢＳコヒーレンス長さの奇数倍にするために、位相共役ビーム５４’、５５’は、１８０°移相を伴う第２の偏光ビームスプリッタ５３に到達する。これは位相ロックされた出力が入力ビーム５０の径路に続くよりむしろ第１の偏光ビームスプリッタ５１か結合されることを可能にする。位相共役５４’、５５’が元のビーム５０の径路を再びトレースし、（ファラデーアイソレータのように）非可逆素子は、それがレーザ（図示せず）に戻る前に、それを得るために必要とされるいずれの場合に、径路長はゼロ移相を与えるようにセットされる。多数のＳＢＳコヒーレント長さの径路長差のある種のマッチングは戻る位相共役が入力に関するストークス周波数シフト（すなわち、ＳＢＳを用いる最も多くの構成）を有する、あらゆる構成において必要である。（使用されるＳＢＳ媒体のブリルアン周波数シフトに依存して）径路長は数ミリメートルのオーダーで正確に制御される。
増幅度を得るために、第１と第２のサブビーム５４、５５は、破線で示されたレーザ増幅器６７、６８を通過させられる。トータルの増幅度はビームを単一の増幅器に二回通過させることによって達成される増幅度のほぼ２倍である。
図７ｃは、全反射されたエネルギーの分数としてプロットされた、一連のレーザパルスに対して図６のシステムからの出力エネルギーを示す（出力の残りの数％は元のビームの方向に沿って戻る）。位相ロッキングにおける全ての偏位はこの出力における変動として明らかにする。位相ロックされた位相共役のための２つの良く知られた技術、すなわちオーバラピングしているフォーカスＳＢＳおよび４つの波のミキシングを用いた結果が、図７ａ，ｂにおいて比較のために示されている。
図１６のアレンジメントの１つの利点は、２つのビーム５４、５５間の整列における変化に対するその感度の悪さである。これは位相ロッキングを監視している間にコリメートされたビーム５５を横切るフォーカスされたビーム５４を変えることによって調べられた。結果は、図８ａに示され、コリメートされたビームにおける位相変動の標準偏位としてプロットされている。良好な位相ロッキングが全ビーム（１／ｅ＾２）直径を横切って得られる。このデータは入力とコリメートされたビーム５５の位相共役強度の幾何平均の関数として位相変動の標準偏位をプロット（図８ｂにおいて）するために用いられる。
図９は、ビームを４つのサブビームに分割することによってレーザビーム７０を増幅するための装置を示し、各々は２回増幅され、位相ロックされ、かつ位相共役される。
レーザビーム７０は、光の５０％を反射し、５０％を透過する部分反射器７１へ指向され、透過したビームは、５０％を反射し、５０％を透過する第２の部分反射器７２へ指向される。部分反射器７２を透過した光は、第１の増幅器７４を通過する第１のサブビーム７３を形成し、第１のＳＢＳセル１へ、また同じ参照番号をもつ図２におけるＳＢＳループ２０へコリメートされたビームとして指向される。
第２の部分反射器７２で反射した光は第２のサブビーム７５を形成する。第２のサブビームは反射器７６で反射され、第２の増幅器７７へ向かい、その後反射器７８と７９で反射され、そしてビームウエストが第１のＳＢＳセル１のコリメートされた第１のサブビーム７３の体積内にあるように、レンズ８０によってフォーカスされる。
第１の部分反射器７１で反射された光は、部分反射器８１によって５０％反射して、第３のサブビーム８２を形成し、また部分反射器８１を５０％透過して、第４のサブビーム８３を形成する。第３のサブビーム８２は第３の増幅器８４で増幅され、ミラー８５、８６によって、そしてレンズ８０を通して第１のＳＢＳセル１へ指向される。同様に、第４のサブビーム８３はミラー８７で反射され、第４の増幅器８８を介して、ミラー８９、９０によって、レンズ８０を通して第１のＳＢＳセル１に指向される。
第２、第３および第４のサブビーム７５、８２、８３のフォーカスされたウェストは、全て図２に示されたコリメートされた第１のサブビーム７３内にある。図２のアレンジメント（装置）２と３におけるように、全てのサブビームは第１の反射器７１へ戻り、そこでそれらは位相コヒーレンスを有し、８回増幅して全て結合されて、出力ビーム９１として反射する。
位相共役出力９１はＳＢＳプロセスの特徴を利用することによって、（元のビーム７０の径路をたどらないで）第１の部分反応器７１で反射される。これは、ＳＢＳの出力は入力ビームに関して小さな周波数シフトを有しているという事実である。この周波数シフトは位相ロッキングに対して“コヒーレンス長”に増加を与える。このコヒーレンス長は代表的には１０ｃｍのオーダーである。結果は、ビームスプリッタにおいて元のビームを再構築する２つの位相共役されたサブビームのために、それらの径路長（ビームスプリッタからＳＢＳセルにおける焦点まで計測された）の差がコヒーレンス長の倍数でなければならないことである。もし、差がコヒーレンス長の半分だけずれているなら、全ての位相共役の光は、ビームスプリッタの他の面から出るであろう；（径路長の差の中間値は、ビームスプリッタの両面からでるビームを生成する）
従って、図９のアレンジメントにおいて、第１の部分反射器７１で再結合するビーム８２’、８３および７３’、７５’に対する径路長の差がサブビームの何れかを計測したコヒーレンス長の半分だけずれているのに対して、部分ビームスプリッタ７２、８１で再結合するビームに対する径路長の差は、コヒーレンス長の自然数である。
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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