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レーザー装置

国内特許コード P170014111
整理番号 (S2014-0919-N0)
掲載日 2017年5月9日
出願番号 特願2016-518246
登録番号 特許第6628287号
出願日 平成27年5月7日(2015.5.7)
登録日 令和元年12月13日(2019.12.13)
国際出願番号 JP2015063842
国際公開番号 WO2015170780
国際出願日 平成27年5月7日(2015.5.7)
国際公開日 平成27年11月12日(2015.11.12)
優先権データ
  • 特願2014-096303 (2014.5.7) JP
  • 特願2014-096297 (2014.5.7) JP
発明者
  • 桂川 眞幸
出願人
  • 国立大学法人電気通信大学
発明の名称 レーザー装置
発明の概要 複雑な構成を用いることなく、レーザー光と媒質の相互作用における線形及び非線形の光学特性を操作できるとともに、高出力且つ高ビーム品質の長波長域、及び、短波長域のレーザー光を長期間照射できる、(線形及び非線形)光学過程の操作方法及びレーザー装置を提供する。
一又は複数の周波数の入射レーザー光を用いた線形及び非線形の光学過程において、発生レーザー光を含む該光学過程に関与する全てのレーザー光の異なる周波数間の相対位相を所望の値に操作することで、目的とする光学過程を実現することを特徴とする。
従来技術、競合技術の概要

レーザー光の性能の向上、特に高出力化や短波長化の技術の発展に伴って、LSI製造のためのリソグラフィ用の光源をはじめ、レーザーを用いた加工技術が今や産業の基幹技術の一つに成長しつつある。レーザー光のさらなる高出力化や高効率化に加え、より微細かつ高精度な加工を実現するために、レーザー光の短波長化が極めて重要な課題として取り上げられている。
また、近年では、アト秒光源の高強度化による非線形分光学も開拓されつつある(例えば、非特許文献1、非特許文献2等を参照。)。これらの技術は、軟X線の波長域を対象とするものである。

産業上の利用分野

達成したい光学過程を効率よく実現できる線形及び/又は非線形光学過程の操作方法、並びに、レーザー装置に関する。

本発明は、光の設計方法及び装置、特に、レーザー光を構成する離散的なスペクトルの強度分布、偏光分布、スペクトル位相を任意に変化させることができる手法を提供し、さらに、これらの手法を組み合わせることで、種々の光波形を持つレーザー光を作り出すことができるレーザー光の設計方法及びレーザー装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
一つ又は複数の光源から発生した、一つ又は複数の周波数からなる入射レーザー光を、非線形光学媒質を透過させて出射させるレーザー装置であって、
前記非線形光学媒質と、
該非線形光学媒質の内部に配置される1つ以上の透明な分散媒質と、
を有し、
該分散媒質は、前記一つ又は複数の周波数からなる前記入射レーザー光と、非線形光学過程で発生した新たな一つ又は複数の周波数のレーザ光の、すべての周波数の間の相対位相関係が所望の関係を満たすように、前記入射レーザー光の伝搬方向に沿った位置と実効的厚みの少なくとも一方が調整可能に配置されており、
前記非線形光学媒質は液体又は気体であり、前記分散媒質は固体である
ことを特徴とするレーザー装置。

【請求項2】
記分散媒質は、前記伝搬方向に対する傾きが可変に配置されるか、または、くさび形状のペアで構成されて前記ペアの少なくとも一方の挿入厚みが可変に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザー装置。

【請求項3】
前記分散媒質の前記実効的厚み(xi )は、下記の式(1)~式(m-1)を近似的に満たすように決められることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザー装置。
mod [Δφ1, 2i, t') + 2π [ν2 ni2) - ν1 ni1)] xi / c, 2π]
= Δφ1, 2Ri xi, t) ・・・式(1)
mod [Δφ2, 3i, t') + 2π [ν3 ni3) - ν2 ni2)] xi / c, 2π]
= Δφ2, 3Ri xi, t) ・・・式(2)
mod [Δφj, j+1i, t') + 2π [νj+1 nij+1) - νj nij)] xi / c, 2π]
= Δφj, j+1Ri xi, t) ・・・式(j)

mod [Δφm-1, mi, t') + 2π [νm nim) - νm-1 nim-1)] xi / c, 2π]
= Δφm-1, mRi xi, t) ・・・式(m-1)
(ここで、φj(z, t) は、レーザー光のうち周波数νjをもつレーザー光の、位置z及び時刻tにおける位相を意味し、Δφj, j+1(z, t) は、この光学過程に関与するレーザー光のうち周波数νjをもつレーザー光と周波数νj+1をもつレーザー光との間の、位置z及び時刻tにおける相対位相であり、Δφj, j+1(z, t) = φj+1(z, t) - φj(z, t) を意味し、Δφj, j+1(z, t) は、2πを周期とする周期関数であり、0≦Δφj, j+1(z, t)<2πを満たし、mod は合同式を意味する。
ωiはi番目の分散媒質のレーザー光の光学媒質入射面からの位置であり、xiはi番目の分散媒質の実効的厚みである。mはこの光学過程に関与する異なる周波数をもったレーザー光(入射レーザー光と発生レーザー光の両方を含む)の数であり、2以上の自然数である。nij)は、i番目の分散媒質の周波数νjにおける屈折率であり、cは真空中の光速である。
時刻t'は、レーザー光が分散媒質の入射面の位置(z=ωi)に達したときの時刻である。Δφj, j+1Ri + xi, t)のtは、分散媒質の出射面の位置(z=ωi + xi)における時刻を表しており、レーザー光が分散媒質内をxiだけ進むのに要する時間分だけt'から進んだ時刻である。
Δφj, j+1R(z, t) は目的の光学過程を実現する前記相対位相 Δφj, j+1(z, t) に関する位置z及び時刻tにおける理想値を示す。)

【請求項4】
前記入射レーザー光と発生レーザー光の異なる周波数間の間隔が10THz以上であることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載のレーザー装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016518246thum.jpg
出願権利状態 登録


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