激光装置制造方法
【专利摘要】本发明所涉及的激光装置(1)中，在将种光(L0)分波成多个激光(L1)之后由放大装置(14)来对该多个激光(L1)实施连续光放大。为此，与放大脉冲激光的情况相比较能够较高地设定放大率。另外，在用衍射光栅(16)来对被放大的各个激光(L2)实施合波并生成合波光(L3)的时候，以在聚光位置(P1)上合波光(L3)的输出峰值以规定的时间间隔重复出现的形式控制各个激光(L1)的相位。由此，在聚光位置(P1)上从以高放大率被放大的多个激光(L2)生成脉冲激光。因此，根据该激光装置(1)，能够生成高输出的脉冲激光。
【专利说明】激光装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及生成脉冲激光的激光装置。
【背景技术】
[0002]作为上述【技术领域】的现有技术例如有众所周知的专利文献I所记载的模式同步激光装置。专利文献I所记载的模式同步激光装置通过用在互相不同的中心波长的光谱区域内具有增益的多个放大器(例如光纤放大器等)来放大由经激光共振器产生的纵模频率间隔的整数倍的频率进行调制的激光，从而一次生成在多个波长区域的脉冲激光。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利申请公开平6-90050号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的技术问题
[0007]然而，脉冲激光与每单位时间的能量即平均功率为同等的连续光相比较其峰值光强度较大。为此，在放大脉冲激光的情况下，从防止放大器损伤的目的出发有必要限制放大率。为此，对于放大脉冲激光的激光装置来说，要生成高输出的脉冲激光是困难的。
[0008]本发明就是借鉴了以上所述那样的情况而研制出的结果，其目的是在于提供一种能够生成高输出的脉冲激光的激光装置。
[0009]解决技术问题的手段
[0010]本发明的一个侧面是涉及激光装置。该激光装置的特征在于具备:振荡单元，使由频率互相不同的多个连续激光构成的激光脉冲列进行振荡；分波单元，将从振荡单元被振荡的激光脉冲列分波成频率互相不同的多个连续激光；放大单元，分别放大被分波单元分波的各个连续激光；合波单元，在规定的位置上分别对被放大单元放大的各个连续激光实施合波并生成合波光；相位控制单元，在规定位置上以合波光的输出峰值以规定的时间间隔重复出现的形式控制连续激光的各个相位；放大单元包含使激发光振荡的激发光源、各个连续激光和激发光入射的非线性结晶体，通过以满足光参量放大的相位匹配条件的形式使各个连续激光和激发光入射到非线性结晶体从而分别放大各个连续激光。
[0011]该激光装置在将激光脉冲列分波成多个连续激光之后，在放大单元中分别放大该多个连续激光。为此，与放大脉冲激光的情况相比较能够较高地设定放大率。另外，在规定的位置上对这样被放大的各个连续激光实施合波并生成合波光时，以在该规定的位置上合波光的输出峰值以规定的时间间隔重复出现的形式控制各个连续激光的相位。由此，在规定的位置上由被放大的多个连续激光而生成脉冲激光。因此，根据该激光装置，能够生成高输出的脉冲激光。特别是在该激光装置中，采用了由非线性结晶体来实现的光参量放大。为此，根据该激光装置，通过选择激发光的波长和激发光与连续激光的交叉角度等，从而能够实行遍布宽范围的波长区域的放大。
[0012]在本发明的一个侧面所涉及的激光装置中，放大单元将激发光作为会聚光或者发散光而能够入射到非线性结晶体。在此情况下，能够扩大满足相位参量放大的相位匹配条件的波长。
[0013]在本发明的一个侧面所涉及的激光装置中，放大单元能够相对于I个连续激光使多个激发光入射到非线性结晶体。在此情况下，因为变成了 I个连续激光使用多个激发光来进行放大，所以能够获得更高输出的脉冲激光。
[0014]在本发明的一个侧面所涉及的激光装置中，非线性结晶体包含多个非线性结晶部，放大单元以包含多个非线性结晶部的形式使I个连续激光入射到非线性结晶体，并且针对每个非线性结晶部使多个激发光入射到非线性结晶体。在此情况，即使为了防止在非线性结晶部上的激光损伤的产生，而抑制入射到各个非线性结晶部的激发光的强度，也能够通过增加非线性结晶部的数量来使放大后的连续激光高输出化。
[0015]在本发明的一个侧面所涉及的激光装置中，振荡单元能够使由以大致一定的频差而频率互相不同的连续激光构成的激光脉冲列振荡。在此情况下，为了使合波光的输出峰值在规定的时间间隔重复出现的相位控制变得容易。因此，能够容易地生成高输出的脉冲激光。
[0016]在本发明的一个侧面所涉及的激光装置中，能够进一步具备:频差调整单元，调整构成由振荡单元进行振荡的激光脉冲列的连续激光之间的频差。在此情况下，通过调节连续激光之间的频差从而就能够调节被生成的脉冲激光的重复率。
[0017]在本发明的一个侧面所涉及的激光装置中，能够将振荡单元作为模式同步振荡器或者高速电流调制的半导体激光器。在此情况下，能够谋求到激光装置的小型轻量化以及节能化。另外，能够提高激光装置的机械稳定性。而且，能够降低激光装置的制造成本。
[0018]在本发明的一个侧面所涉及的激光装置中，相位控制单元测量合波光的光谱相位并根据该测量结果来控制各个连续激光的相位。在此情况下，例如通过在分波单元的前级设置光谱相位调制器，从而就能够容易地控制各个连续激光的相位。
[0019]发明效果
[0020]根据本发明则能够提供一种生成高输出的脉冲激光为可能的激光装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是为了说明光学频率梳的图表。
[0022]图2是表示本发明的一个侧面所涉及的激光装置的第I实施方式的概略结构的示意图。
[0023]图3是图2所表示的激光装置的部分放大图。
[0024]图4(a)、(b)是为了说明图2所表示的放大装置的示意图。
[0025]图5是为了说明图2所表示的放大装置的示意图。
[0026]图6是为了说明图2所表示的频率调制器的动作的示意图。
[0027]图7是表示本发明的一个侧面所涉及的激光装置的第2实施方式的概略结构的示意图。
[0028]图8(a)、(b)是为了说明图2以及图7所表示的激光装置的变形例的示意图。
[0029]图9是为了说明图2以及图7所表示的激光装置的变形例的示意图。
[0030]图10是为了说明图2以及图7所表示的激光装置的变形例的示意图。
【具体实施方式】
[0031]以下是参照附图并就本发明的一个侧面所涉及的激光装置的一个实施方式进行详细说明。还有，在各个附图中将相同符号标注于相同或者相当的要素，并省略重复的说明。
[0032]本实施方式所涉及的激光装置是将实现光学频率梳的模式同步激光器作为激光源来进行使用的。因此，首先就光学频率梳以及模式同步振荡作如下说明。
[0033]例如，在法布里-珀罗谐振器内存在有多个纵模激光。各个纵模激光的频率在将谐振器长设定为L的时候如图1所示以Λ V =c/2L的间隔被排列于频率轴上(c为光速)。就这样将各个激光的频率以等间隔被排列状态称作为光学频率梳。在具备像这样的谐振器的激光源中，如果相对于各个激光实行相位调制的话，则因为激光彼此的相位的间隔为无规则的，所以那些合波光即激光源的输出光的输出时间波形也变得无规则。另外，在像那样的激光源中是使用过饱和吸收元件或电-光调制器或声光调制器，通过以各个激光彼此的相位互相凑齐的形式实行各个激光的相位调制，从而输出光的输出时间波形成为重复周期Τ(Τ=1/Δ V)的脉冲状，并获得模式同步振荡。像这样的振荡单元也可以如高频电流调制的半导体激光器那样是短脉冲以规定的时间间隔重复出现的那样的光源。
[0034][第I实施方式]
[0035]图2是表示本发明的一个侧面所涉及的激光装置的第I实施方式的概略结构的示意图。如图2所示本实施方式所涉及的激光装置I具备实现如以上所述那样的光学频率梳的模式同步激光器或者高重复电流调制的半导体激光器等激光源(振荡单元)10。激光源10的输出光即种光Ltl为脉冲光(激光脉冲列)，是由频率以一定的频差而互相不同并且相位互相相同的多个连续激光(激光L1)所构成。还有，在此的所谓连续激光是指其输出相对于时间为大致一定的那样的激光，所谓脉冲激光是指其输出的峰值以规定的时间间隔重复出现的那样的激光。
[0036]激光装置I进一步具备按顺序被排列于由激光源10进行振荡的种光Ltl的光路上的光隔离器11以及衍射光栅(分波单元)12。光隔离器11防止返回到激光源10的返回光。衍射光栅12针对每个频率将种光Ltl分波成多个(在这里是3个)激光U。总之，衍射光栅12将由激光源10进行振荡的激光脉冲列分波成频率互相不同的多个激光U。换言之，衍射光栅12使在种光中的光学频率梳进行角度分散。进一步换言之，衍射光栅12针对每个频率空间性地排列构成种光Lci的多个激光L115此时，各个激光L1按频率的顺序被空间性地排列。
[0037]激光装置I进一步具备被配置于在衍射光栅12上被分波的激光L1的光路上的透镜13。透镜13其焦距为，并且被配置于从衍射光栅12上的种光Ltl的入射位置Ptl只离开距离的位置上。因此，在衍射光栅12上被分波的激光L1分别通过透镜13从而以规定的间隔Λ X互相平行地行进，并且在离透镜13为距离的位置上分别被聚光。
[0038]互相邻接的激光L1彼此的间隔Λχ能够以以下所述形式进行求得。g卩，如图3所示如果将规定波长λ的激光L1的衍射光栅12上的衍射角设定为β ;将衍射次数设定为m[通常使用I次衍射(m = I)];将衍射光栅12的每Im的沟槽根数设定为N ;将衍射光栅12的沟槽间隔(1/N)设定为d，则衍射光栅12的角度分散di3/cU被表示为如下述[数1]。
[0039][数 I]
【权利要求】
1.一种激光装置，其特征在于: 具备: 振荡单元,使由频率互相不同的多个连续激光构成的激光脉冲列振荡； 分波单元，将由所述振荡单元进行振荡的所述激光脉冲列分波成频率互相不同的多个所述连续激光； 放大单元，分别放大由所述分波单元分波的各个所述连续激光； 合波单元，在规定的位置上分别对由所述放大单元放大的各个所述连续激光实施合波并生成合波光；以及 相位控制单元，在所述规定的位置上以所述合波光的输出的峰值以规定的时间间隔重复出现的形式控制所述连续激光的各个的相位， 所述放大单元包含使激发光振荡的激发光源、各个所述连续激光和所述激发光入射的非线性结晶体，通过以满足光参量放大的相位匹配条件的形式使各个所述连续激光和所述激发光入射到所述非线性结晶体，从而分别放大各个所述连续激光。
2.如权利要求1所述的激光装置，其特征在于: 所述放大单元将所述激发光作为会聚光或者发散光而入射到所述非线性结晶体。
3.如权利要求1或2所述的激光装置，其特征在于: 所述放大单元相对于I个所述连续激光使多个所述激发光入射到所述非线性结晶体。
4.如权利要求3所述的激光装置，其特征在于: 所述非线性结晶体包含多个非线性结晶部， 所述放大单元使I个所述连续激光以包含多个所述非线性结晶部的形式入射到所述非线性结晶体，并且针对每个所述非线性结晶部使多个所述激发光入射到所述非线性结晶体。
5.如权利要求1?4中任意一项所述的激光装置，其特征在于: 所述振荡单元使所述激光脉冲列进行振荡，所述激光脉冲列由以大致一定的频差而频率互相不同的所述连续激光构成。
6.如权利要求5所述的激光装置，其特征在于: 进一步具备: 频差调整单元，调整构成由所述振荡单元进行振荡的所述激光脉冲列的所述连续激光之间的频差。
7.如权利要求1?6中任意一项所述的激光装置，其特征在于: 所述振荡单元为模式同步振荡器或者高速电流调制的半导体激光器。
8.如权利要求1?7中任意一项所述的激光装置，其特征在于: 所述相位控制单元测量所述合波光的光谱相位，并根据该测量结果来控制各个所述连续激光的相位。
【文档编号】H01S5/065GK104136984SQ201280070763
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年2月27日
【发明者】宫永宪明, 栗田隆史, 川嶋利幸 申请人:国立大学法人大阪大学, 浜松光子学株式会社