"多波長ラマンレーザとして機能するように構成されるラマンファイバを備えるレーザシステムであって、前記多波長ラマンレーザは、入力源からパルス入力ビームを受光し、該入力ビームを出力ビームに変換するように構成されており、該出力ビームは、第1周波数ν1と第2周波数ν2とを含む2つ以上の周波数において狭帯域出力を有する、レーザシステム。非線形結晶をさらに備え、前記ラマンファイバの出力は、該非線形結晶に合焦される、請求項1に記載のシステム。前記非線形結晶は、周期分極反転物質である、請求項2に記載のシステム。前記周期分極反転物質は、周期分極反転ニオブ酸リチウムPPLN結晶である、請求項3に記載のシステム。前記PPLN結晶は、酸化マグネシウムMgOでドープ添加されている、請求項4に記載のシステム。前記周期分極反転物質は、並んで配置された2つ以上の分極反転領域を含み、各分極反転領域の非線形周波数変換が異なるように構成されている、請求項3に記載のシステム。前記2つ以上の分極反転領域が、第1周波数ν1の周波数倍増のために構成される第1分極反転領域と、第2周波数ν2の周波数倍増のために構成される第2分極反転領域と、第1周波数ν1及び第2周波数ν2の周波数加算のために構成される第3分極反転領域と、を含む、請求項6に記載のシステム。並進ステージをさらに備え、前記周期分極反転物質が前記並進ステージに取り付けられており、同並進ステージは、前記出力ビームに対して周期分極反転物質を並進させて、前記出力ビームを所望の分極反転領域に整合させるように構成される、請求項6に記載のシステム。前記ファイバの入力端に近接する第1格子と前記ファイバの出力端に近接する第2格子領域とをさらに備え、これら複数の格子は、第1周波数出力及び第2周波数出力を反射するとともに、前記入力ビームを透過させるように構成される、請求項1に記載のシステム。第1格子と第2格子との間の距離は、これら複数の格子間の往復時間が前記入力ビームのパルス間の時間の整数倍であるように構成される、請求項9に記載のシステム。前記複数の格子は、第1周波数ν1と第2周波数ν2とにおいて、約1nm以下の狭帯域幅にわたって光を反射するように構成される、請求項10に記載のシステム。第1格子が約95よりも大きい反射率を有し、第2格子は、約1~5の間の反射率を有する、請求項10に記載のシステム。第1格子と第2格子とが、前記ラマンファイバにより生成された2本以上のラマン線を反射するように構成される、請求項10に記載のシステム。光学的な入力端と出力端とを有する受動光ファイバをさらに備え、前記出力端が前記ラマンファイバの入力に光学的に結合され、前記受動光ファイバが、励起光の少なくとも一部をラマン効果によって変換して、前記入力ビームを生成するように構成される、請求項10に記載のシステム。前記ラマンファイバに光学的に結合されたパルスレーザ入力源をさらに備え、前記パルス入力源は、パルス入力ビームを供給するように構成される、請求項1に記載のシステム。前記パルス入力ビームでは、パルスは同パルスのパルス幅未満の立ち上がり時間又は立ち下がり時間を有する、請求項15に記載のシステム。前記パルスは、前記パルスの性能指数FOMが約60よりも大きいように構成され、該FOMは、第2周波数に対応する第2ラマン波長のパワーが前記入力ビームの入力パワーの約2である場合に、第1周波数に対応するラマン波長への前記入力ビームの変換百分率によって与えられる、請求項16に記載のシステム。パルス入力放射線源と、前記パルス入力放射線源に光学的に結合されたラマンファイバであって、前記ラマンファイバは、前記パルス入力放射線の少なくとも一部を、第1ラマン線及び第2ラマン線を含む出力ビームに変換するように構成され、第1ラマン線及び第2ラマン線は、それぞれ第1周波数ν1及び第2周波数ν2によって特徴付けられ、前記ラマンファイバは、同ラマンファイバの入力端に近接する第1格子と、前記ラマンファイバの出力端に近接する第2格子とを含み、第1格子及び第2格子が、第1ラマン線及び第2ラマン線を反射するが、前記入力放射線を透過させるように構成され、前記格子間の往復時間は、前記入力ビームのパルス間の時間の整数倍であり、前記格子が、第1周波数ν1及び第2周波数ν2において、約1nm以下の狭帯域幅にわたって光を反射するように構成され、第1格子は、第1ラマン線及び第2ラマン線に対して約95よりも大きい反射率を有し、且つ第2格子は、第1ラマン線及び第2ラマン線に対して約1と約5との間の反射率を有する、前記ラマンファイバと、前記ラマンファイバの出力に光学的に結合された周期分極反転非線形結晶であって、周期分極反転物質として、並んで配置された2つ以上の分極反転領域が含まれ、各分極反転領域は、第1ラマン線及び第2ラマン線の一方または両方を含む異なる非線形周波数変換のために構成される、前記周期分極反転非線形結晶と、並進ステージであって、前記周期分極反転物質は、前記並進ステージに取り付けられ、前記並進ステージは、前記出力ビームに対して周期分極反転物質を並進させて、前記出力ビームを所望する分極反転領域に整合するように構成される、前記並進ステージと、を備える、レーザシステム。用語解説本明細書では以下の用語を用いる。空胴又は光共振器とは、2つ以上の反射面によって画成された光路であって、それに沿って光が往復運動又は循環し得る光路を意味する。その光路と交差する対象物は、共振器内にあると言う。チャーピングとは、光源の射出波長の長期的なドリフトとは対照的な急速な変化を意味する。連続波CWレーザとは、パルスレーザのように短い連射ではなく連続的に発光するレーザを意味する。デューティサイクルDとは、周期的に発生するパルスのパルス持続時間τとパルス繰り返し周波数PRFとの積を意味する。デューティサイクルは、例えば、0.01のような比で表わすか、又は、等価的に、例えば、1のような百分率で表わしてもよい。ダイオードレーザとは、誘導放出を用いて、コヒーレント光出力を生成するように構成された発光ダイオードを意味する。ダイオードレーザは、レーザダイオード又は半導体レーザとしても知られている。ダイオード励起レーザとは、ダイオードレーザによって励起される利得媒質を有するレーザを意味する。利得とは、増幅器を通して1つの点から他の点に伝達される信号の強度、パワー、又はパルスエネルギの増加を意味する。用語不飽和利得とは、増幅器を通過する小信号の増加であって、増幅器の反転レベルを大幅に変えない増加を意味する。本明細書に用いる利得及び不飽和利得は、相互交換可能に用いる。利得媒質とは、レーザについて後述するように光学利得を生成可能な物質を意味する。赤外線とは、約700ナノメートルnmと約100,000nmとの間の真空波長によって特徴付けられる電磁波を意味する。レーザLaserは、Light_Amplification_by_Stimulated_Emission_of_Radiation放射の誘導放出による光増幅の頭字語である。レーザは、レーザ発振可能な物質、即ち、利得媒質を含む共振器である。これは、例えば、他の光又は放電によって励起されると、その原子が光を放出可能なあらゆる物質、例えば、結晶、ガラス、液体、半導体、染料又は気体である。光放出は、一時的な光子による存在によって誘導され、これにより、放出された光子は、誘導光子とほぼ同じ位相及び方向を有する。本明細書において誘導放射と称する光は、共振器内において発振し、一部が共振器から射出されて出力ビームを形成する。光:本明細書に用いる用語光は、一般的に、赤外線から紫外線に至る周波数範囲の電磁波であって、大よそ約1ナノメートル10-9メートルから約100ミクロンの真空波長範囲に対応する電磁波を意味する。非線形効果とは、通常、例えば、レーザによって生成されるものなどの、ほぼ単色で指向性のビームだけで見られる種類の光学現象を意味する。非線形効果の例は、高次の高調波生成例えば、第2高調波生成、第3高調波生成、及び第4高調波生成、光パラメトリック発振、和周波発生、差周波発生、光パラメトリック増幅、及び誘導ラマン効果である。非線形光波長変換プロセスは、非線形光学プロセスであり、これによって、非線形媒質を通過する与えられた真空波長λ0の入力光は、入力光とは異なる真空波長を有する出力光を生成するように、その媒質及び/又はその媒質を通過する他の光と相互作用を行う。非線形波長変換は、波長と周波数が光の真空中での速さによって関係付けられることから、非線形周波数変換と等価である。両方の用語は、相互交換可能に用い得る。非線形光波長変換には、以下のものが含まれる。高次の高調波生成HHG、例えば、第2高調波生成SHG、第3高調波生成THG、第4高調波生成FHG等:この場合、周波数f0の入力光の2つ以上の光子が、周波数Nf0を有する出力光の光子を生成するように、相互作用を行う。ここで、Nは、相互作用する光子の数であり、例えば、SHGでは、N=2である。和周波発生SFG:周波数f1の入力光の光子が、周波数f1f2を有する出力光の光子を生成するように、周波数f2の他の入力光の光子と相互作用する。差周波発生DFG:周波数f1の入力光の光子が、周波数f1-f2を有する出力光の光子を生成するように、周波数f2の他の入力光の光子と相互作用する。非線形物質とは、非線形効果を誘発し得る光放射に対してゼロ以外の非線形誘電性応答を有する物質を意味する。非線形物質の例としては、ニオブ酸リチウムLiNbO3、三ホウ酸リチウムLBO、ホウ酸ベータバリウムBBO、ホウ酸セシウムリチウムCLBO、KDP及びその同形体、LiIO3の結晶、並びに疑似位相整合物質、例えば、PPLN、PPSLT、PPKTP等が挙げられる。光増幅器とは、入力光信号のパワーを増幅する装置を意味する。光増幅器は、励起光によって駆動される利得媒質を用いるという点において、レーザと同様である。増幅器は、一般的に、フィードバック即ち、共振器が無く、このため、利得は有するが、発振はしない。本明細書に用いる光パワー増幅器は、一般的に、増幅された光ビームを対象物に出力する直前の光増幅器、即ち、波長変換器を意味する。放射線源とパワー増幅器との間の増幅器段は、一般的に、本明細書では、前置増幅器と称する。位相整合とは、波と波との間におけるエネルギのコヒーレントな伝達が可能な距離を増大する多波非線形光学プロセスに用いられる技法を意味する。例えば、三波プロセスは、k1k2=k3の場合、位相整合がとれていると言われるが、式中、kiは、このプロセスに関係するi番目の波の波数ベクトルである。周波数倍増では、例えば、このプロセスは、基本波及び第2高調波の位相速度が整合している場合、最も効率的である。通常、位相整合条件は、非線形物質における光波長、偏光状態、及び伝搬方向の慎重な選択によって達成される。パルス持続時間τとは、反復信号の持続時間又は寿命、例えば、パルスの立ち上がり及び立ち下がりエッジにおける半値点間の時間間隔を意味する。パルス持続時間は、パルス幅と称することもある。パルスエネルギとは、パルスのエネルギ量を意味する。パルスエネルギは、パルス持続時間に渡って、瞬時パルスパワーを積分することによって算出し得る。パルス周期Tとは、2つ以上のパルスの列における連続パルスの等価な点の間の時間を意味する。パルス繰り返し周波数PRFとは、単位時間当りのパルスの繰り返しの割合を意味する。PRFは、周期Tと反比例の関係にあり、例えば、PRF=1/Tである。Qは、2πx共振器に蓄積された平均エネルギ/サイクル当りの消費エネルギと定義された共振器空胴の性能指数を意味する。光共振器の表面の反射率が高い程、吸収損失は小さくなり、Qが大きい程、所望のモードからのエネルギ損失は小さくなる。擬似CWとは、連続的と思える程十分に高い繰り返しレートでひと続きのパルスを生成することを意味する。擬似位相整合QPM物質:疑似位相整合物質では、基本波及び高次の高調波放射線が、物質の非線形係数の符号を周期的に変えることによって、ほぼ位相整合される。符号変化の期間kQPMは、位相整合式に新たな条件を追加し、kQPMk1k2=k3となる。QPM物質では、基本波及び高次の高調波は、同じ偏光を有することができ、効率が改善されることが多い。疑似位相整合物質の例としては、周期分極反転リチウムタンタレートPPLT、周期分極反転ニオブ酸リチウムPPLN、周期分極反転化学量論リチウムタンタレートPPSLT、周期分極反転砒素酸チタニルカリウムPPKTP、又は周期分極反転微細構造ガラスファイバが挙げられる。ラマン散乱とは、物質によって入射光を散乱させることを意味するが、この物質内では、散乱光は、入射光より低い周波数となる。入射光及び散乱光の周波数間の差異ラマンシフトと称するは、散乱物質の固有振動周波数に対応する。光増幅器の飽和とは、或る遷移周波数付近の入射光のパワーが或る値を超過した時に、その周波数付近の媒質の利得係数の減少を意味する。利得係数が一定である場合には、媒質が放出するパワーは、入射パワーに比例する。しかしながら、通常、利得媒質がパワーを放出し得る割合には限界がある。この限界は、関係するエネルギレベルの寿命に依存する。この限界に達すると、誘導遷移は、上位準位エネルギレベルにある総数を大幅に低下させるのに充分な程急速になり、これによって利得係数が減少する。この結果、増幅パワーが入力パワーの関数として平坦化される。誘導ラマン散乱SRSは、高輝度の光ビームで起こり得るラマン散乱の一種である。ラマン散乱光は、利得を与えられ、そのパワーは、指数関数的に増大する。入射光のパワーがしきい値を超えると、入射光の大部分は、入射光より周波数が低いラマン散乱光に変換される。SRSは、誘導ラマン効果又はコヒーレントラマン効果としても知られている。紫外線UVとは、可視領域より短いが軟X線より長い真空波長によって特徴付けられる電磁波を意味する。紫外線は、以下の波長範囲に細分化し得る。即ち、約380nmから約200nmの近UV、約200nmから約10nmの遠UV又は真空UVFUV又はVUV、及び約1nmから約31nmの極UVEUV又はXUVに細分化し得る。真空波長:電磁波の波長は、一般的に、波が進行する媒質の関数である。真空波長は、放射線が真空を伝搬していれば、あらゆる周波数の電磁波が有する波長であり、光の真空中での速さをその周波数で除算することによって与えられる。序論本発明の実施形態の基本的な目標は、パルス赤外励起光からスタートして、様々な可視色のレーザビームを生成することである。一例として、励起光は、約1060nmの波長を有し得る。本発明の実施形態は、2つの波長で同時に共振する同期励起式ラマンレーザを利用する。ラマンレーザは、励起光を主として2つの他の周波数ν1及びν2に変換する。これらの2つの周波数で、システムは、非線形物質を用いて、3つの異なる周波数2ν1、2ν2、及びν1ν2の出力光を生成できる。周波数ν1及びν2は、ファイバにおけるシングルパスラマン生成によってよりもラマンレーザにおいて生成され、それらの帯域幅が、非線形物質によって効率的に変換できる程充分に狭いことが保証される。本発明の一実施形態に基づくシステムの基本波的なレイアウトを図1に示す。励起源からの励起光が、多波長ラマンレーザとして機能するように構成されているラマンファイバに結合される。ラマンファイバには、更に、後述するように、オプションのシングルパスラマン生成部を含み得る。そして、ラマンファイバの出力は、非線形結晶に合焦される。用い得る1つの可能な非線形結晶は、周期分極反転ニオブ酸リチウムPPLN結晶であり、これには、耐用寿命を延ばすために、酸化マグネシウムMgOをドープし得る。原理的には、LBO等の多くの他の非線形物質を非線形結晶に用い得る。しかしながら、PPLNの利点は、その非線形性が極めて高く、従って、低パワー光でさえも効率的に変換することである。このことは、ラマンレーザから出て来るパルスのピークパワーが相対的に低く、例えば、100Wのオーダーである場合、重要であり得る。このパワー範囲では、LBOの変換効率は、極めて低く、例えば、1程度であると思われるが、これに対して、PPLNは、50以上の変換効率を与えると予想される。制限としてではなく一例として、PPLNは、3つの分極反転領域を有し得る。即ち、1つは、第1周波数ν1の周波数倍増ための領域、1つは、第2周波数ν2の周波数倍増ための領域、1つは、2つの周波数ν1及びν2の周波数加算ための領域である。そのようなシステムは、非線形結晶を横方向に動かして、所望の周波数の光を生成する分極反転領域を選択することによって、3つの出力周波数の内のいずれか1つを生成するように構成し得る。非線形結晶物質の周期的分極反転は、非線形相互作用の擬似位相整合を得るための技法である。それは、非線形結晶におけるドメイン方位の周期的反転を生成するプロセスを伴い、このため、非線形係数の符号も固有の周期で規則的に変化する。周期的分極反転ための一般的な技法は、強誘電体ドメインエンジニアリングであり、これには、結晶表面の電極パターンを介した強誘電性結晶への強電界の印加を伴う。電極パターンは、フォトリソグラフィプロセスで生成し得るが、通常、数ミクロンと数十ミクロンとの間の周期を有する。分極反転周期即ち、電極パターンの周期は、何らかの非線形プロセスが疑似位相整合され得る波長を決定する。ドメイン反転は、電界強度が非線形結晶固有の所謂保磁力より大きい場合、発生する。一例として、調和ニオブ酸リチウムLiNbO3の保磁力は、約21キロボルト/ミリメートルである。2つ以上の異なる分極反転領域を備えた非線形結晶は、並列構成で異なる固有周期の2つ以上の分極反転領域を備えた結晶上に、適切なパターンの分極反転電極を形成することによって生成し得る。そして、充分な電圧を電極に印加し得る。ラマン効果高輝度レーザ光は、光ファイバに結合されると、誘導ラマン散乱により、第2の長い波長を生成する。このラマン散乱光は、それ自体ラマン散乱を受け得る。ファイバが充分長い場合、そのプロセスは、連鎖的に発生し、幾つかの波長、即ち、図2に示すように、ストークス線を生成する。上記図2のデータは、ニュージャージ州ニュートンNewtonのソーラボThorLabsから市販されている標準の偏波保持シングルモードファイバで取得した。ファイバに結合された1060nmの励起光によって生成された波長は、約1.1114nm2.1170nm3.1232nm4.1301nmである。便宜上、ラマンファイバ中でのラマンシフトによって生成された異なる帯域の放射線は、ラマン線と称する。図2に示すスペクトルの問題は、ラマン線の幅が大き過ぎることである。PPLN等の非線形結晶を用いて、ラマン線を可視波長に効率的に変換するためには、ラマン線の幅が、約1nmより小さいことが望ましい。しかしながら、図2のピークの幅は、約10nm以上である。ラマンスペクトル幅の縮小幅広のラマン線の問題に対する解決策は、同期励起ラマンレーザを生成することである。これがどのように奏功するかを理解するために、図4Aに示すレーザ400のような、第1ラマン波長、例えば、約1114nmで共振するレーザについて考察する。格子404、406をファイバ402に挿入する。ファイバ402は、第1ラマン波長の光を反射するが、例えば、波長1060nmの励起光を透過する。格子間の往復時間は、励起光のパルス間の時間の整数倍であり、このため、1つのパルスから生成されたラマン光の一部は、後続のパルスの種として用いられる。格子は、例えば、約1nm以下の狭帯域幅だけを反射し、このため、後続のラマンパルスは、狭いパルスが種となるため、狭いパルスとなる。格子間の往復時間は、励起パルスが、好適には、パルス幅の10以内でラマンレーザ内を循環するパルスと重なり合うならば、充分な精度で励起パルス間の時間の整数倍にすることができる。一例として、1nsecのパルス幅の場合、パルス間のタイミングの不整合は、好適には、100psec以下である。本例では、励起源の繰り返しレートが固定されている場合に、格子間の距離は、1cm以内に制御しなければならない。好適には、ファイバの出口端側の格子404は、例えば、約1と約5との間の比較的低い反射率を有する。ファイバの入力端の格子406は、好適には、反射率が比較的高く、例えば、約95を超える。低反射率格子は、好適には、帯域幅が狭く、例えば、約0.2nmである。高反射率格子の帯域幅は、あまり重要ではない。その帯域幅は、単に、励起光を透過させ、そして、それが低反射率格子から受ける全ての光を反射するのに充分なほど広ければよい。レーザパワー及びパルス波形の考察入力レーザ、即ち、励起光は、ファイバに沿う距離zにおける波長λ0及びパワーP0zによって特徴付けることができる。励起光は、波長λ1及びパワーP1zを有するラマン散乱光を生成する。そして、この光は、ラマン散乱し、波長λ2及びパワーP2の光を生成し、以下同様である。シリカファイバの場合、波長λiは、シリカ中のストークスシフトによって求められ、である。ラマン散乱強度は、ラマン利得gRファイバのモード面積A、及び自然放出パワーfに依存する。ある長さのファイバ中の1つのパスでのラマン連鎖の展開は、数学的に次のように記述される。等。自然放出パワーfは、ラマン遷移の有効帯域幅を乗算した1つの光子のエネルギに等しい。典型的な一実施形態において、入力パワーP00に対する自然放出パワーfの比は、約e-21である。式1を数値積分して、ファイバに沿う各点におけるパワーPiを得ることができ、その結果を図3に示す。パワーは、無次元長ξの関数としてグラフ化されており、下式によって、ファイバに沿う距離zと入力励起パワーP00とに関連付けられる。パラメータξは、レーザによって生成されるラマン放射線の量を特徴付ける。図3において、励起波長のパワー実線、第1ラマン波長破線、及び第2ラマン波長点線を示す。全てのパワーは、入力端における励起パワーP00に対する相対値である。図3が依拠するモデルは、パルスが、時間及び空間の双方において、完全なトップハットプロファイルを有すると仮定している。多波長ラマンレーザしかしながら、ファイバにおいて単一パスで生成されたラマン光は、ラマンピークのスペクトル幅が大きいために、周波数変換には適さない。スペクトルを狭くするために、また、複数の波長を周波数変換に供するために、図4Bに示す、二重波長同期励起ラマンレーザ400’を開発した。ラマンレーザ400’には、その出力端に低反射率格子4041、4042を備え、その入力端に高反射率格子4061、4062を備えた光ファイバ402が含まれている。制限としてではなく一例として、低反射率格子4041、4042は、2つのストークス波長λ1、λ2の各々において、約1から約5の反射率例えば、約5反射率と、狭帯域幅例えば、約0.2nmと、を有し、ファイバ402に入力される励起光から生成されたラマン光の一部を反射して戻し得る。2つのストークス波長λ1、λ2は、周波数ν1、ν2におけるラマン線に対応する。高反射率格子4061、4062は、対応するストークス波長λ1、λ2において、約95以上の反射率を有し得る。入力端格子4041、4042と出力端格子4061、4062との間の距離は、レーザの往復時間がパルス間の時間の倍数になるように選択され、これにより、狭帯域の反射光は、後続の励起パルスの種になる。格子4041、4042、4061、4062は、縞模様の紫外光にファイバ402を曝すことによって作製し得る。ファイバがUV光に曝されると、ファイバの屈折率が変わる。従って、縞模様のUV光は、ファイバにおいて高屈折率と低屈折率が交互に繰り返す領域を生成する。この屈折率変調パターンが格子であり、格子の周期縞模様間の距離が、反射波長を決定する。そのような格子は、ブラッグ格子又はファイバブラッグ格子とも呼ばれる。原理的には、そのような2つの格子は、ファイバの同じ領域に、各所望の波長に対して1つの格子を刻み得る。もっと実用的な他の選択肢は、ファイバに2つの単一波長格子を次々に生成することである。この場合、入出力端において、格子の相対的な順番について慎重でなければならない。両ストークス波長λ1、λ2の光は、ファイバの入力端で反射され戻される場合に、互いに、また、次の励起パルスと重なり合うことが望ましい。このことは、入力端格子4061、4062が出力端格子4041、4042でのように同じ間隔を有するようにすることによって、また、更に、遅れていた周波数ν2の光が最初に反射されるように格子を構成することによって、達成し得る。このやり方では、2つのパルスは、ファイバの出力端に戻る際に、重なり合う。二重波長ラマンレーザの出力パワーは、式1を用いて、上述した境界条件を追加して、モデル化し得る。その結果を図5のグラフに示す。図5のグラフは、理想的なトップハットパルスについて、第1ラマン波長実線及び第2ラマン波長破線の入力励起パワーに対する相対的なパワーを示す。図5に示すように、二重波長レーザは、第1ラマン波長のしきい値に達する最小ξ値を有さなければならない。第2ラマン波長のしきい値に達するまで、ξが増加するにつれて、第1ラマン波長のパワーも増大する。2つのラマン波長は、ξ=7.5付近において、パワーが等しい。そのようなレーザを構築するには、まず、近似的な入力ピークパワーP00及びパルス繰り返しレートを選択し得る。そして、レーザの往復時間がパルス間の時間の整数倍であるように、また、同時に、レーザの長さzが、所望のラマン変換を与えるξの値に対して、式2をほぼ満足するように、長さz即ち、入力端格子4041、4042と出力端格子4061、4062との間の距離を選択し得る。そして、ξの値は、入力励起パワーを変更することによって微調整し、これによって、2つの出力波長間のバランスを調整し得る。図3及び5を生成するために用いるモデルは、式1に基づいており、式1は、各波長におけるパワーに対して1つの値だけを用いる。これらのモデルは、パルスの立ち上がり時間及び立ち下がり時間並びにファイバモードの概略ガウス空間のプロファイルを無視している。従って、図3及び5は、時間及び空間双方においてトップハットプロファイルを有する理想的なパルスのみに適用される。しかしながら、実際には、パルス波形は、パルスのピークが両翼より速くラマン変換されることから、重要である。従って、何らかの特定の動作理論に拘束されること無く、一般的に、ラマン変換プロセスの効率は、図3及び図5に示すものよりこれらの図は良好な定性的イメージを与えるが小さいことが予想される。図6は、本発明の一実施形態において用いられるパルスについて、実験的に求めた光ファイバにおけるシングルパスラマン生成の例を示す。図6には、励起光三角形、第1ラマン波長円、及び第2ラマン波長正方形のパワーを示す。図6は、システムに用いられる実際のパルスのラマン変換用のデータを示す。ξの値は、パルスのピークパワーから算出したが、この場合、ピークパワーは、パルス持続時間で除算したパルスエネルギ半値全幅として定義した。尚、はっきり認められるほどの第1ラマン波長への変換が起こるξの値は、約40であり、図3に示す値の約2倍である。従って、当然、図5のξの値も現実世界のシステムの場合、概算として、係数2が乗算されると予想し得る入力パルス波形性能指数上述したように、入力パルス波形は、重要な問題点である。実験結果に基づき、入力パルスの性能指数FOMを求めるための手順を、本発明の実施形態に関して用いるように確立した。本明細書に用いるパルスFOMは、一般的に、第2ラマン波長が出現し始めた時に、第1ラマン波長に変換される入力光の割合を意味する。一例として、第2ラマン波長は、第2ラマン波長のパワーが第1ラマン波長、第2ラマン波長、及び入力光の合計パワーの約2である時に、出現し始めると言うことができる。そして、FOMは、第2ラマン波長のパワーが入力パワーの約2である時の第1ラマン波長への変換率であると定義し得る。FOMは、以下のように、実験的に求めることができる。測定は、レーザではなくファイバにおける単一パスにおいて行う。入力パルスのデューティサイクルは、パルス繰り返しレートを変更することによって変化するが、パルス持続時間を固定値に維持すると、平均パワーは、固定されたままである。パルス持続時間が固定されたままであると、パルス繰り返しレートを小さくして、ピークパワーを増大できる。ラマン線が出現しないパルス繰り返しレートでスタートすると、パルス繰り返しレートは、第1ラマン線R1が出現するまで小さくできる。繰り返しレートは、第2ラマン線R2が出現するまで、更に小さくできる。この時点で、R2のパワーが、R1R2入力信号パワーの合計の2である時に、R1のパワーを測定できる。図6から分かるように、第2ラマン波長がξ=62付近で出現し始めると、この光の約78が、第1ラマン波長に変換される。厳密な変換量は、パルス波形に依存する。理想的なトップハット型パルスは、100の変換を与えると予想される。性能指数、パルスのプロファイル即ち、パワーに対する時間曲線を改善するためには、例えば、パルス幅と比較して、パルスの立ち上がり時間及び/又は立下がり時間を小さくすることによって、パルスを更に正方形にすることが望ましい。40のFOMは、恐らく、本発明が効率的に作用するには小さ過ぎる。78のFOMは、良好に機能することが観察されている。従って、約60より大きいFOMを有することは、好適であり、更に好適には、約70より大きくすることである。制限としてではなく一例として、図7は、78のFOMになったパルスのオシロスコープ線図を示す。図7のパルスは、立ち上がり時間が547.8ピコ秒、パルス幅が1.284ナノ秒、立下がり時間が900.6ピコ秒であった。多波長レーザ源の例上述した多波長ラマンレーザは、元の励起レーザによって1060nmで励起される必要がない。図8は、本発明の他の選択肢の実施形態態による多波長レーザ光源800を示す。この場合、励起レーザ光源802からの励起光801は、ラマンシフトでき、例えば、励起光801を上記列挙したラマン線の内の1つに変換し、そして、その結果生じるラマンシフト光を用いて、多波長同期励起ラマンレーザ814を励起し得る。励起レーザ光源802には、1つ又は複数の光増幅器806に光学的に結合されたダイオードレーザ種源804を含み得る。一例として、励起レーザ光源は、カリフォルニア州、マウンテンビューのモビウスフォトニクス社Mobius_Photonics製のモデルG1レーザシステムであってよい。ダイオードレーザ804は、パルス駆動して、約1.2nsec長の種パルス805を波長1060nm及び繰り返しレート約20MHzで生成し得る。ダイオードレーザの平均出力パワーは、約1mWであり得る。種パルス805は、一連のファイバ増幅器806によって増幅されて、励起光801を供する増幅出力を生成し得る。制限としてではなく一例として、増幅器806は、1mWで1060nmの種パルス805を約10ワットのパワーに増幅して、1060nmの増幅励起光801を生成し得るが、これは、例えば、レンズ808によってラマンファイバ系810に光学的に結合し得る。ラマンファイバ系810には、オプションの単一パスファイバ812及びラマンレーザ814が含まれる。波長600nm付近の光源を生成するために、ラマンレーザ814は、基本波長即ち、種パルス805の波長からの第1ラマンシフト及び第2ラマンシフトに基づくのではなく、第2ラマンシフト及び第3ラマンシフトに基づく。このことを達成するために、励起光801は、例えば、レンズ808によって単一パスファイバ812に、例えば、50m長のシングルモード偏光保持受動ファイバに結合し得る。単一パスファイバ812では、誘導ラマン散乱は、図6に示すように、1060nmの励起光の大部分を1114nmの第1ラマン波長に変換し得る。そして、その結果生じるラマンシフト光813は、ラマンレーザファイバ814を励起し得る。ファイバ増幅器連鎖からの光の約60が、即ち、通常の条件下で、約6ワットの平均パワーが、受動ファイバに結合される。これは、受動ファイバ812の場合、約250ワットのピークパワーと、約37のξ値と、に対応する。受動ファイバ813の出力813は、図4Bに示すように、シングルモードの偏光保持ファイバから作製した30m長の二重波長ラマンレーザに接合される。ラマンレーザ814の入力端では、2つの高反射率ブラッグ格子8161、8162が近接して刻まれる。2つの同様に構成された低反射率ブラッグ格子8181、8182は、ラマンレーザ814の出力端に刻まれ得る。入力端格子8161、8162は、励起光801を透過させるが、種パルス805の波長からの第2ストークスシフト及び第3ストークスシフトを中心とする狭波長帯域を反射して、多波長出力819を生成するように構成されている。一例として、1060nmの励起光801の場合に、格子8161、8181は、1170nmの第2ラマン波長を反射するように構成でき、また、格子8162、8182は、1232nmの第3ラマン波長を反射するように構成し得る。出力端格子8181、8182は、同様に、励起光801を透過するが、第2ストークスシフト及び第3ストークスシフトを中心とする狭波長帯域を反射するように構成し得る。ラマンレーザファイバにおける往復時間は、ラマンレーザファイバ814中を循環しているパルスの数を選択するために、パルス間の周期の或る整数倍であるように選択される。例えば、往復時間がパルス間の周期の6倍である場合、ラマンレーザを循環しているパルスは、6つであり、各パルスが、第6番目の後続のパルスの種になる。上述したように、格子間の往復時間は、励起パルスが、好適には、パルス幅の10以内でラマンレーザ内を循環するパルスと重なり合うならば、充分な精度で励起パルス間の時間の整数倍にすることができる。他の選択肢として、励起源の繰り返しレートは、調整して、格子間の距離に整合し得る。このことは、例えば、図8に示す実施形態において、適切な繰り返しレートで種ダイオードレーザ804をパルス駆動することによって、簡単に実施できる。パルス駆動電子回路には、外部関数発生器によってトリガをかけることができるが、この繰り返しレートは、正確に制御できる。我々の場合、繰り返しレートは、約20MHzであり、必要とされる精度は、/-0.001MHzである。例えば、必要な繰り返しレートは、20.456MHzであるかも知れず、この場合、6は有効数字である。繰り返しレートのそのような精度は、例えば、カリフォルニア州、サンラファエルのバークリー核工学社Berkeley_Nucleonics_Corporation製の関数発生器を用いて、簡単に達成される。尚、例示のために、2つの入力端格子8161、8162及び2つの出力端格子8181、8182を図8に示すが、そのような構成は、本発明の如何なる実施形態に対しても必要な制限として解釈すべきでない。例えば、他の選択肢の実施形態では、入力端格子8161、8162又は2つの出力端格子8181、8182格子は、同じ格子の2つの部分と見なすことができ、また、2つの波長を反射できる単一の格子を作製する1つをもう1つに続けて作製する以外の他の方法が存在し得る。従って、本発明の実施形態は、所望のラマン波長を反射するラマンレーザファイバ814の各端における1つ又は複数の格子で実現でき、また、これらの格子は、複合格子であってよい。多波長出力819におけるこれらのラマンシフトした波長は、レンズ820によって光周波数変換器821に結合し得る。一例として、周波数変換器821には、該当する非線形光周波数変換プロセスに対して、例えば、2つ以上の波長の周波数加算又は個々の波長の周波数倍増に対して、位相整合されている又は擬似位相整合されている非線形結晶822を含み得る。周波数変換器821における非線形結晶822は、出力819の一方もしくは他方の波長の周波数倍増のために、又は2つの波長の周波数加算のために構成されている異なる分極反転領域8241、8242、8243を有し得る。非線形結晶822例えば、周期分極反転ニオブ酸リチウムPPLNは、その結晶を動かして異なる領域の内の1つを選択し、所望の出力波長を提供できるように、並進ステージ826に取付け得る。単一パスファイバ及び多波長レーザに用いられるファイバは、PPLNにおける周波数変換が効率的であるように、偏光保持ファイバであってよい。図9は、図8に示すタイプの二重波長ファイバラマンレーザの出力の例を示す。この図は、1060nmの残留レーザ光並びに受動ファイバにおいて生成された残留ラマン光による1114nmの幅広で低いピークを示す。図9は、更に、図1と比較して、第2ラマン線及び第3ラマン線が、所望通り、かなり狭められ、約0.5nmの幅になったことを示す。通常の条件下では、ラマンレーザのξ値は、約14であり、図5と概略一致し、また、現実的なパルス波形に対する予想された係数2の調整と概略一致する。受動ファイバに射出された6ワットの励起パワーの場合に、ラマンレーザ出力は、2つのレーザ波長の各々において、約2.4ワットである。本発明の実施形態について、その特定の好適なものを参照して、かなり詳細に述べてきたが、他のものも可能である。従って、添付の請求項の精神及び範囲は、本明細書に含まれる好適な実施形態の説明に限定すべきではない。その代わり、本発明の範囲は、添付の請求項を参照して、それらの等価物の全範囲と共に決定される。本明細書に開示された全ての特徴あらゆる添付の請求項、要約、及び図面を含むは、明示的に別段の定めがある場合を除き、同一の、等価な又は同様な目的を果たす他の選択肢の特徴によって置き換え得る。従って、明示的に別段の定めがある場合を除き、開示された各特徴は、一般的な一連の等価な又は同様な特徴の単に1つの例である。好適かどうかに関わらず、あらゆる特徴は、いずれか他の特徴と、好適かどうかに関わらず組み合わせ得る。後述の請求項では、不定冠詞A又はAnは、明示的に別段の定めがある場合を除き、その冠詞に続く1つ又は複数の項目のうちの一数量を意味する。指定された機能を実施するための手段を明示的に表明しない請求項のあらゆる要素は、米国特許法第112条第6段落35USC§112,¶6に記載されている手段又はステップ句と解釈してはならない。特に、本明細書において、請求項におけるのステップの用途は、米国特許法第112条第6段落35USC§112,¶6の条項に訴えることを意図したものではない。読者の注目は、本明細書と同時に提出され本明細書で公の検証に公開された全ての論文及び文書、及び本明細書に引用参照する全てのそのような論文及び文書の内容に向けられたい。"