"種レーザと、励起レーザと、入力側および出力側を有する増幅器であって、前記種レーザおよび前記励起レーザは前記増幅器の前記入力側に配設される、増幅器と、前記種レーザと前記増幅器の前記入力側との間に配設された、チャープ体積ブラッググレーティングCVBGパルス伸張器と、前記増幅器の前記出力側に配設された、グレーティング圧縮器と、を備える、チャープパルス増幅CPAレーザシステム。前記種レーザは、2.9μm未満の波長を有する近赤外レーザである、請求項1に記載のCPAレーザシステム。環境要因に起因する損傷、整合不良、および/または故障からシステム構成部品を保護する、高耐久化された筐体をさらに備える、請求項1または2に記載のCPAレーザシステム。前記グレーティング圧縮器はまた、CVBGでもある、請求項1~3のいずれか一項に記載のCPAレーザシステム。前記増幅器は、光パラメトリック増幅器OPAを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のCPAレーザシステム。前記増幅器は、信号出力パルスおよびアイドラ出力パルスを生成するように構成される、請求項1~5のいずれか一項に記載のCPAレーザシステム。前記増幅器と前記グレーティング圧縮器との間の、前記増幅器の前記出力側に配設されたアイドラ抽出モジュールと、前記アイドラ抽出モジュールによって抽出されたアイドラパルスを受信するように、前記増幅器の前記出力側に配設された、アイドラグレーティング圧縮器と、をさらに備える、請求項6または5に記載のCPAレーザシステム。前記アイドラグレーティング圧縮器はまた、CVBGでもある、請求項7に記載のCPAレーザシステム。前記CVBGグレーティング圧縮器は、前記CVBGパルス伸張器と同一のチャープを有する、請求項5~8のいずれか一項に記載のCPAレーザシステム。前記CVBGアイドラグレーティング圧縮器は、前記CVBGパルス伸張器と同一のチャープおよび同一の符号を有する、請求項9または9に記載のCPAレーザシステム。前記増幅器は、およそ20億倍の増幅をもたらすOPAチェーンを含む、請求項6~10のいずれか一項に記載のCPAレーザシステム。種レーザ光源から種レーザ信号を提供することと、チャープ体積ブラッググレーティングCVBGパルス伸張器を提供することと、前記CVBGパルス伸張器を用いて、前記提供された種レーザ信号を伸張することと、増幅器を用いて、前記伸張されたレーザ信号を増幅することであって、前記増幅することは、励起レーザ光源を用いて前記増幅器を励起することを含む、増幅することと、グレーティング圧縮器を用いて、前記増幅されたレーザ信号を出力パルスに圧縮することと、を含む、チャープパルス増幅CPAレーザシステムにおいて高エネルギーのレーザパルスを生成するための方法。前記増幅することは、光パラメトリック増幅OPAを行なうことを含む、請求項12に記載の方法。前記増幅することは、アイドラパルスを生成することを含み、かつ前記方法は、前記増幅器の出力側から、前記生成されたアイドラパルスを抽出することと、アイドラグレーティング圧縮器を用いて、前記抽出されたアイドラパルスを出力パルスに圧縮することと、をさらに含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。前記増幅されたレーザ信号を圧縮することは、前記グレーティング圧縮器としてCVBGパルス圧縮器を提供することと、前記CVBGパルス圧縮器を用いて、前記増幅されたレーザ信号を圧縮することと、を含み、前記CVBGパルス圧縮器は、前記CVBGパルス伸張器と同一のチャープを有する、請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。前記OPAを行なうことは、およそ20億倍の増幅をもたらすOPAチェーンを提供することを含む、請求項13~15のいずれか一項に記載の方法。中波の、赤外種レーザと、励起レーザと、入力側および出力側を有する光パラメトリック増幅器OPAであって、前記種レーザおよび前記励起レーザは、前記OPAの前記入力側に配設される、光パラメトリック増幅器と、前記種レーザと前記OPAの前記入力側との間に配設された、チャープ体積ブラッググレーティングCVBGパルス伸張器と、前記OPAの前記出力側に配設された、信号グレーティング圧縮器と、前記OPAの前記出力側に配設された、アイドラグレーティング圧縮器と、前記OPAの前記出力側と前記アイドラグレーティング圧縮器との間に配設された、アイドラ抽出モジュールと、環境要因に起因する損傷、整合不良、および/または故障からシステム構成部品を保護する、高耐久化された筐体と、を備える、光パラメトリックチャープパルス増幅OPCPAレーザシステム。前記アイドラグレーティング圧縮器および信号グレーティング圧縮器は共に、前記パルス伸張器と同一のチャープを有するCVBGである、請求項17に記載のOPCPAレーザシステム。前記OPAは、およそ20億倍の増幅をもたらすOPAチェーンを含み、前記システムは、最大5ジュールのエネルギーを有する出力パルスを生成するように構成される、請求項1~18のいずれか一項に記載のOPCPAレーザシステム。前記筐体は、4立方フィート未満の総体積を有する、請求項1~19のいずれか一項に記載のOPCPAレーザシステム。以下の本発明の詳細な説明は、添付の図面を参照する。異なる図面における同一の参照番号は、同一または類似の要素と見なされる。また、以下の詳細な説明は、本発明を制限しない。代わりに、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって定義される。本明細書において考察されるレーザシステムの一変形形態は、大きく、複雑で繊細なパルス伸張器を、小さなチャープ体積ブラッググレーティングCVBGと置き換える。本明細書において考察されるレーザシステムの実施形態は、種および励起として、標準的なレーザを使用する。本明細書において考察される実施形態の一変形形態は、増幅プロセスの副産物であるアイドラを抽出し、抽出されたアイドラを出力として使用する。いくつかの変形形態において、アイドラは、標準的なグレーティング対の圧縮器において再圧縮されてもよい。CVBGは、グレーティング圧縮器に対して、調和した2次分散を用いるように構成することができる。他の変形形態において、アイドラは、別のCVBGを使用して再圧縮されてもよい。本発明の教示による、レーザシステムの一実施形態は、図1に示されている。図に示されているように、種レーザ1020は、超短パルスUSPを生成する。このUSPは次に、CVBG1030を通過して、増幅器1010において増幅される前に信号を伸張する。いくつかの変形形態において、増幅器1010は、OPAであってもよい。他の変形形態において、増幅器1010は、すべてのうちのいくつかがOPAであってもよい、複数の増幅器を含む、増幅チェーンとすることができる。さらなる他の変形形態において、増幅器1010は、1つ以上のマルチパスOPAを含むことができる。種レーザがUSPを生成1020する変形形態において、USPは伸張されることが好ましく、これはUSPを増幅するのが困難であるためである。伸張されていない状態で増幅されると、USPの強度は、レーザシステムの許容誤差または能力を非常に素早く超え得る。いくつかの場合において、望ましくない非線形効果が出現し始め、これは、パルスをさらに増幅するまたは制御することを困難にする。そのような望ましくない効果には、非線形位相、利得飽和、利得分散、時間的およびスペクトルのパルス形状の歪曲、自己収束、ならびに増幅自然放出が含まれ得るが、これらに限定されない。USPを一桁以上伸張すること例として、100フェムト秒から10ピコ秒となる、100倍等のようには、相当する量だけ強度を低下させ100倍の伸張につき100倍、これにより、伸張されたパルスのエネルギーは、同じ強度の限界および付随する非線形効果ならびに関連する問題に達する前に、最大100倍場合によってはそれ以上まで増加することが可能となる。いくつかの変形形態において、増幅器1010は、増幅器の種類および所望される増幅の度合いに基づいて選択される励起レーザ1001によってエネルギーが供給されてもよい。いくつかの変形形態において、励起波長の逆数は、信号波長の逆数とアイドラ波長の逆数との和に等しい。したがって、いくつかの場合において、励起波長は、所望のまたは期待されるアイドラ信号に依存して、選択あるいは構成されてもよい。複数の増幅器に関連するいくつかの変形形態において、1つ以上の増幅器は、それら自身の励起レーザを有することができる。他の変形形態において、共通の励起レーザが、複数の増幅器を励起するために使用されてもよい。増幅器1010または増幅チェーンは、3つの出力を生成するように構成されることが好ましい。すなわち、信号出力1090、励起出力1080、およびアイドラ出力1070であり、アイドラ出力1070は増幅プロセスの副産物である。アイドラは、エネルギー節約のための信号増幅による副産物である。3つの波長の関係は、マンリーロウの関係式に基づいており、マンリーロウの関係式は、増幅器1010を励起するために使用される励起レーザ波長の逆数は、信号出力パルスおよびアイドラ出力パルスの波長の逆数の和に等しいことを提示する1λ励起=1λ信号1λアイドラ。特定のアイドラ出力1070が所望される変形形態では、増幅器1010または増幅チェーンは、少なくとも1つのOPAを含んでもよく、OPAのための種レーザ1020および励起レーザ1001の波長は、特定のアイドラ波長または波長範囲を念頭に置いた上で、マンリーロウの関係式に基づいて選択することができる。多くの適用例において、広域スペクトルの信号増幅だけが考慮すべきことである。そのような場合、アイドラが混晶を残したら、アイドラは無視、破棄または抑制される。多くの場合にアイドラ信号が抑制、無視または破棄される一方で、図1aに示されているシステムは、増幅器1010の出力を、励起出力1080を抑制するアイドラ抽出部1040を介して送出し、アイドラ1070および信号1090の出力を残す。いくつかの変形形態において、アイドラ抽出部1040は、アイドラだけを反射する鏡、またはアイドラだけを通すフィルタが組み合わされた反射器を含んでもよい。次いでアイドラ1070および信号1090のパルスは、それぞれがグレーティング圧縮器1050、1060に送信されて、超短パルス出力が作り出される。そのような増幅された超短パルスの使用は、しばしば波長によって定義される。2つの出力波長を作り出すことによって、より汎用性の高いシステムが可能となる。図1に示されているような、そのようなレーザシステムの他の変形形態は、アイドラ出力1070だけを使用して、信号1090および励起1080の出力は共に抑制、破棄または無視されてもよい。そのような変形形態では、単一のグレーティング圧縮器1060または圧縮操作が必要とされ得る。いくつかの変形形態において、信号のためのグレーティング圧縮器1050は、CVBG伸張器1030と同一のチャープを有するが、符号は逆である。いくつかの変形形態において、CVBGは、信号波長のための伸張器1030および圧縮器1050として使用することができる。そのような変形形態では、パルス伸張器1030に使用されるものと同一のタイプのCVBGが、パルス圧縮1050のために使用されてもよい。いくつかの変形形態において、約2.9μm未満の信号波長が、この方法で伸張および圧縮されてもよい。さらなる変形形態において、アイドラのためのグレーティング圧縮器1060は、伸張器1030と同一のチャープを有し、さらには同一の符号を有してもよい。また、対象とされる波長によって、CVBGは、アイドラのための圧縮器1060として使用されてもよい。しかしながら、特定の波長は、CVBGを用いた圧縮に適さない場合がある。これは、CVBGを作るために使用される材料、ならびにそれらの伝送能力および限界に関する要因であり得る。いくつかの変形形態において、種レーザ1020は、COTSの近赤外NIRレーザであってもよく、パルス伸張器1030は、COTSのCVBGであってもよい。種出力は、光パラメトリック増幅器OPA1010において増幅されてもよく、3ミクロンから5ミクロンの間の波長を有する中波のアイドラ1070を作り出す。次いで中波のアイドラ1070は、アイドラ1040だけを反射する鏡を用いて増幅器出力から抽出され、グレーティング圧縮器1060を使用して圧縮される。いくつかの変形形態において、分離または破棄される代わりに、励起1080の信号は、抽出されてもよく、あるいは種1090およびアイドラ1070のパルスのうちの1つまたは両方と組み合わされてもよい。いくつかの変形形態において、単一パスもしくは多重パスOPAを含む増幅器1010または増幅チェーン、または複数のOPAが使用されてもよい。他の変形形態において、異なる増幅器のタイプが採用されてもよい。使用される増幅器または増幅器の組は、アイドラを生成することが好ましい。いくつかの変形形態において、上記で考察したタイプのシステムは、塵、水分、および他の環境汚染物質に対して密封された、携帯可能なまたは車載の筐体に配置されてもよい。そのような筐体には、望遠鏡、鏡、および他の構成部品の適切な整合を保つために、緩衝性の構成部品またはアセンブリが含まれ得る。いくつかの変形形態において、システム全体は、汚染物から保護し、かつ/または遮光環境をもたらす筐体内に含まれてもよい。いくつかの変形形態において、筐体内の構成部品は、構成部品間のビームの経路だけが筐体内における開いた空間となるように、発泡材料または成形物にさらに封入されてもよい。他の変形形態において、筐体は、アセンブリの向きまたは転位にかかわらず、個々のシステム構成部品の整合を維持するジャイロ素子を含むことができる。本開示において提示される解決策は、CVBGを用いてパルス伸張器を除去し、CVBGはわずかな整合不良に対して非常に耐性のある単一の光学部品であり、単一の構成部品であるために、典型的なパルス伸張器におけるある種の内部摂動または整合の問題の影響を受けない。これにより、レーザシステムは、移動するプラットフォームにおいて存在する種類の外的条件に対してより耐性のあるものとなる。これはまた、システムをより小さいものにする。典型的なパルス伸張器の体積は、伸張量に関連する。小さいものは3~5立方フィートを占め得る。典型的なパルス伸張器における整合の許容誤差は非常に小さく、干渉計の許容誤差に類似する。臨界長さは一般に、ミリメートル未満である。その一方で、CVBGは、それ自体がミリメートルの単位であり得る。いくつかの変形形態において、パルスを約100フェムト秒から約150ピコ秒まで伸張するために、4mm×4mm×25mmのCVBGを使用することができる。これに相当する典型的なパルス伸張器は、約4~5立方フィートとなり得る。CVBGパルス伸張器の実施形態は、図2aに示されている。図からわかるように、CVBG121は、光熱屈折ガラス、または適切な熱特性を有するプラスチックもしくは高分子を含む、様々な範囲の材料製のブロックまたは他の固体とすることができる。示されている例において、CVBG121は、4つのグレーティング121-1、121-2、121-3、121-4を有し、それぞれが同一の帯域幅を有する。CVBG121の変形形態は、予算、空間、および電力の要件が許す限りの数のグレーティングを有することができる。CVBGを伸張器として使用して、挟パルス141-1は、CVBGの前面内に伝送され、個々のグレーティングは、入力パルスの一部分を戻し、それにより全体的な出力は、戻されたパルスの部分で構成された、より長い、マルチスペクトルパルス141-2となる。CVBG伸張器の一例において、それぞれがおよそ1ナノメートルの反射帯域を有する、N個のグレーティングを有するCVBGは、NからN100ピコ秒の帯域幅を有する入力パルスを伸張することとなる。図2bは、圧縮器として使用されるCVBGの実施形態を示しており、長い、マルチスペクトルパルス131-1は、CVBG151の反対側の面内に入力され、個々のグレーティング151-4、151-3、151-2、151-1は、入力パルスの一部分を戻し、それにより、すべての部分はCVBG151から同時に進出して、より短く、より高い出力のパルス131-2を作り出す。本明細書において考察されるレーザシステムのいくつかの変形形態では、パルス伸張器1030またはグレーティング圧縮器複数可1060、1050は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、2010年7月29日に米国特許商標局に出願された米国特許出願第12/846,606号に開示されているタイプの、マルチプレート体積ブラッググレーティングVBGとすることができる。さらなる変形形態において、CVBGは、CVBGのどちらの面が入力面として使用されるかによって、パルス伸張器1030およびグレーティング圧縮器1060、1050の両方として使用することができる。いくつかの変形形態では、本明細書において説明されるレーザシステムは、伸張されることとなる入力パルスを一方の入力面で受信し、圧縮されることとなる出力パルスを反対側の入力面で受信する単一のCVBGを備えてもよい。図1aに示されている配置構成は、CVBGパルス伸張器を、グレーティング対の圧縮器と組み合わせて、高い出力強度に達することを可能にしている。典型的なパルス伸張器および圧縮器は環境影響を非常に受けやすく、大きく、かつ高価であるため、伸張器および圧縮器の両方をCVBG技術と置き換えることにより、CPAレーザは、実に頑丈であり、かつ環境条件に対して耐性のあるものとなり得る。これらを除去することによって、それらの問題をシステムから排除し、構成部品の全体的な数および不具合に伴う問題点を低減する。CVBGベースのパルス伸張および圧縮の超短レーザパルスシステムの代替実施形態が、図1bに示されている。示されている実施形態において、1.55ミクロンの信号レーザ1101は、パルスを伸張するために4×4×25mmのCVBG1120内に供給される1.55ミクロンの超短パルスを生成する。伸張されたパルスは次に、1.064ミクロンの励起1110によって励起される、光パラメトリック増幅器OPA1130に供給される。OPAにおける励起波長の逆数は、信号波長およびアイドラ波長の逆数の和に等しいため、OPAは、増幅された1.55ミクロンの励起信号に加えて、中波の赤外パルスである3.39ミクロンの伸張されたアイドラパルスを作り出す。励起、信号、およびアイドラは、励起信号を除去して、増幅された信号パルスおよびアイドラパルスだけを残すフィルタ1140に供給される。これらのうちのそれぞれは次に、グレーティング圧縮器1150、1160に送出される。グレーティング圧縮器はまた、CVBGデバイスでもあり、レーザシステムの複雑性をさらに低減する。グレーティング圧縮器は、1.55ミクロンの信号および3.39ミクロンのアイドラパルスを超短パルスに圧縮し戻す。それぞれの圧縮されたパルスは、伸張された状態で増幅されたために、ここで高出力を有している。いくつかの変形形態において、5nジュールのパルスエネルギーを有する種レーザおよびおよそ20億倍の増幅をもたらすOPAチェーンは、CVBGパルスの増幅の前および後の伸張および圧縮により、最大5ジュールのエネルギーを有する出力パルスを生成することができる。大きな開口を有するCVBGおよび/またはパルス圧縮器の変形形態は、さらに高い度合いの増幅を可能にし得る。本発明は上記のように説明され、同じことが多くの形に変化し得ることが明らかとなるであろう。そのような変形形態は、本発明の趣旨および範囲から逸脱していると見なされるべきではなく、当業者に明らかとなり得るすべてのそのような修正は、以下の特許請求の範囲の範囲に含まれることが意図される。"