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超短パルス光のための位相共役鏡とそれを用いた光増幅器 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P05P001785
整理番号 Y2003-P097
掲載日 2005年4月8日
出願番号 特願2003-208727
公開番号 特開2005-070108
登録番号 特許第4492922号
出願日 平成15年8月25日(2003.8.25)
公開日 平成17年3月17日(2005.3.17)
登録日 平成22年4月16日(2010.4.16)
発明者
  • 尾松 孝茂
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 超短パルス光のための位相共役鏡とそれを用いた光増幅器 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】超短パルス光のための位相共役鏡とそれを用いた光増幅器を提供する。
【解決手段】レーザー素子からの波形Aの超短パルス光は偏向ビームスプリッター2とファラデー回転子3で回転される。該超短パルス光は第1の半波長板4を通って鏡5で反射され、シリンドリカルレンズ6を介して励起ダイオードで励起される増幅器7で増幅され、次段のシリンドリカルレンズ8を介して第2の半波長板9、レンズ10を通って鏡22、レンズ23、鏡24を介して超短パルス光用の位相共役鏡に入射される。鏡24からの信号光は、まず固体媒質11に入射され、第1のレンズ12を通って鏡14で反射され、鏡15で更に反射されて、第2のレンズ13を通って再び固体媒質11に入射されて、位相共役波として出射される。出射された光は逆のルートを通り、増幅器7で更に増幅されて、ファラデー回転子3で回転された後、偏向ビームスプリッター2から波形Bの超短パルス光の出力が得られる。
【選択図】 図10
従来技術、競合技術の概要


近年、超短パルスレーザーによる精密加工が注目を集めているが、超短パルスレーザー発振器自身での出力はたかだか数Wである。このため、一般には増幅器を組み合わせ高出力化している。従来、ナノ波やCW(連続波)領域では位相共役鏡による波面補償をおこなうものが種々提案され実現されていた。



位相共役波の発生は記録されたホログラムの実像再生と同じである。図1にその概要を示しているが、図において、信号光E1 と前進励起光E2 、後進励起光E3 を固体媒質に入射することにより、位相共役波E*23 のホログラムが実像再生させられる。そして、記録再生を同時に行なうホログラムという意味でリアルタイムホログラムとも呼ばれる。



信号光を位相共役鏡で時間反転した位相共役波は、図2の位相共役鏡を用いた光増幅器の基本図に示すように、普通の反射波と違い、時間反転した光で、入射した元の状態に戻す性質がある。その結果、きれいな光ではあるがパワーが小さい入射信号光は位相共役鏡で反射されることにより、波面を歪ませる媒質(例えば、励起エネルギーで増幅される増幅器等)を一往復すると歪みがなかったかのように元の波面に戻るが、強度や振幅は元に戻ることはなく、きれいな光でかつパワーも大きい増幅光が出射される。



従来、よく用いられている位相共役鏡は、図11に示すように、例えばRh:BaTiO3 の固体媒質11のみで構成され、レーザーからの信号を入射すると、固体媒質11中で荒いホログラムと細かいホログラムが生じ、それらをの合成となる位相共役波が出射される。このタイプでは、図12に示すように、利用可能な利得はスペクトル幅が0.4nm程度の範囲にすぎない。



このような位相共役鏡を用いて、ナノ波やCW(連続波)領域では位相共役鏡による波面補償を行なうもので、特に、石英ガラスを大出力レーザ用の固体媒質SBS位相共役鏡として用いる高出力レーザパルス位相補償装置に関する発明も提案されているが(例えば、特許文献1参照。)、この発明は誘導ブリルアン散乱を使用したナノ波を対象とするものであり、ピコ秒の超短パルス光を対象とするものではない。



【特許文献1】
特開平11-149098号公報

産業上の利用分野


本発明は、精密加工に利用可能な高出力レーザーを得ることができる超短パルス光のための位相共役鏡とそれを用いた光増幅器に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
フォトリフラクティブ材料の固体媒質と、焦点距離f2 の第1のレンズと、焦点距離f2 の第2のレンズと、第1のレンズの通過光を反射する第1の鏡と、第2のレンズの通過光を反射する第2の鏡とからなり、該第1のレンズと該第2のレンズは該固体媒質の中心から夫々の焦点距離f2 だけ離間して配置され、該第1のレンズの光軸と該第2のレンズの光軸は互いに略25度の小さい角度θで配置され、該第1の鏡と該第2の鏡は互いに光反射する向きに配置され、該固体媒質の前方には、レーザー素子から異なる波長の信号光が入射される回折格子もしくはプリズムと焦点距離f1 の第3のレンズが配置され、該第3のレンズは該プリズムの中心と固体媒質の中心から夫々の焦点距離f1 だけ離間して配置され、該第1の鏡と該第2の鏡と該固体媒質内の回折格子でもってリング型の外部共振器を構成してなることを特徴とする波長毎に分離した一桁のピコ秒の超短パルス光のための位相共役鏡。

【請求項2】
フォトリフラクティブ材料の固体媒質と、第1の凹面鏡と、第2の凹面鏡と、反射鏡とからなり、該第1の凹面鏡と該第2の凹面鏡は該固体媒質の中心からそれぞれ両凹面鏡の離間距離と略等しい距離だけ離れて配置され、該反射鏡は該第1の凹面鏡と該第2の凹面鏡との中間にそれぞれの焦点距離だけ離間して配置され、該第1の凹面鏡と該第2の凹面鏡は反射鏡を介して互いに光反射する向きに配置され、該固体媒質の前方には、レーザー素子から異なる波長の信号光が入射される回折格子もしくはプリズムと第3の凹面鏡が配置され、該第1の凹面鏡と該第2の凹面鏡と該固体媒質内の回折格子でもってリング型の外部共振器を構成してなることを特徴とする波長毎に分離した一桁のピコ秒の超短パルス光のための位相共役鏡。

【請求項3】
入力信号源であるレーザー光源と、偏ビームスプリッターと、ファラデー回転子と、第1の半波長板と、鏡と、第1のシリンドリカルレンズと、励起ダイオードで励起される増幅器と、第2のシリンドリカルレンズと、第2の半波長板と、レンズと、超短波パルス光のための上記請求項1または請求項2に記載の位相共役鏡とからなり、かつ、これらが順次接続され、該偏ビームスプリッターから出力光が出射されることを特徴とする一桁のピコ秒の超短パルス光のための光増幅器。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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