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JP6739915B2 - Laser amplification system - Google Patents
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Description

本発明は、レーザ増幅システム、特に、レーザの反射スポットの位置を変化させることにより、レーザ利得媒質に作用する熱負荷を分散させるレーザ増幅システムに関する。 The present invention relates to a laser amplification system, and more particularly to a laser amplification system that disperses a heat load acting on a laser gain medium by changing the position of a reflection spot of a laser.

近年、アクティブミラー型の固体レーザシステム(反射型の固体レーザーシステム)の研究開発が行われている。アクティブミラー型の固体レーザシステムでは、ディスクまたは板状のレーザ利得媒質の一部表面が反射膜で覆われている。レーザ光は、反射膜で覆われた表面とは異なる表面からレーザ利得媒質内に導入され、反射膜で反射され、反射膜で覆われた表面とは異なる表面からレーザ利得媒質外に出力される。 In recent years, research and development of an active mirror type solid-state laser system (reflection type solid-state laser system) have been conducted. In the active mirror type solid-state laser system, a part of the disk or plate-shaped laser gain medium is covered with a reflective film. The laser light is introduced into the laser gain medium from a surface different from the surface covered with the reflective film, reflected by the reflective film, and output to the outside of the laser gain medium from the surface different from the surface covered with the reflective film. ..

ところで、レーザ加工また防衛等の分野において、要求されるレーザ出力が増加し、レーザ利得媒質に作用する熱負荷は、大きくなる傾向がある。 By the way, in the fields of laser processing and defense, the required laser output tends to increase, and the thermal load acting on the laser gain medium tends to increase.

関連する技術として、特許文献1には、固体レーザ装置が記載されている。特許文献1に記載の固体レーザ装置は、固体レーザ利得媒質と、固体レーザ利得媒質を冷却する冷媒と、冷媒を収納する冷媒容器とを備える。固体レーザ利得媒質は、冷媒容器の開口部に配置される。固体レーザ利得媒質が、冷却容器の内面に向かって押圧されることにより、冷媒容器の開口部が、固体レーザ利得媒質によって塞がれる。固体レーザ利得媒質は、レーザ反射面が冷媒と接触することにより冷却される。 As a related technique, Patent Document 1 describes a solid-state laser device. The solid-state laser device described in Patent Document 1 includes a solid-state laser gain medium, a coolant that cools the solid-state laser gain medium, and a coolant container that contains the coolant. The solid-state laser gain medium is placed in the opening of the refrigerant container. By pressing the solid-state laser gain medium toward the inner surface of the cooling container, the opening of the refrigerant container is closed by the solid-state laser gain medium. The solid-state laser gain medium is cooled by bringing the laser reflection surface into contact with the coolant.

特許文献2には、レーザ発振器およびレーザ増幅器が記載されている。特許文献2に記載のレーザ発振器およびレーザ増幅器は、光学媒質と、光学媒質に接合されたレーザ利得媒質とを備える。レーザ利得媒質の周囲には、冷却手段が設けられている。冷却手段は、レーザ利得媒質の背面側を冷却する。 Patent Document 2 describes a laser oscillator and a laser amplifier. The laser oscillator and the laser amplifier described in Patent Document 2 each include an optical medium and a laser gain medium joined to the optical medium. Cooling means is provided around the laser gain medium. The cooling means cools the back side of the laser gain medium.

特許文献3には、レーザ波長変換装置が記載されている。特許文献3に記載のレーザ波長変換装置は、レーザ共振器と、レーザ共振器内に配置された非線形光学結晶と、非線形光学結晶よりも上流側に配置されたレーザビーム光路シフト用の平行平板透過板と、当該透過板を振動させる振動機構とを備える。なお、非線形光学結晶は、入射されるレーザビームから高調波ビームを生成する結晶である。レーザビーム光路シフト用の平行平板透過板を振動させることにより、レーザビームの光路がシフトする。レーザビームの光路シフトにより、非線形光学結晶内におけるレーザビームの通過経路が変化する。通過経路の変化により、非線形光学結晶の温度上昇が抑制される。 Patent Document 3 describes a laser wavelength conversion device. The laser wavelength conversion device described in Patent Document 3 has a laser resonator, a nonlinear optical crystal arranged in the laser resonator, and a parallel plate transmission for laser beam optical path shift arranged upstream of the nonlinear optical crystal. A plate and a vibration mechanism that vibrates the transmission plate are provided. The nonlinear optical crystal is a crystal that generates a harmonic beam from an incident laser beam. The optical path of the laser beam is shifted by vibrating the parallel plate transmission plate for shifting the optical path of the laser beam. Due to the optical path shift of the laser beam, the passage path of the laser beam in the nonlinear optical crystal changes. The temperature rise of the nonlinear optical crystal is suppressed by the change of the passage.

特許文献4には、高調波レーザ装置が記載されている。特許文献4に記載の高調波レーザ装置は、励起用半導体レーザと、集光レンズと、反射ミラーと、固体レーザ媒質と、非線形光学結晶と、出力ミラーを備える。また、高調波レーザ装置は、レーザ光の光軸に垂直方向に非線形光学結晶の位置を移動させる移動機構、または、非線形光学結晶上のレーザ光の通過位置をレーザ照射に連動して変化させる移動機構付光学素子を含む。移動機構または移動機構付光学素子を用いることにより、非線形光学結晶内におけるレーザビームの通過経路が変化する。通過経路の変化により、非線形光学結晶の温度上昇が抑制される。 Patent Document 4 describes a harmonic laser device. The harmonic laser device described in Patent Document 4 includes a pumping semiconductor laser, a condenser lens, a reflection mirror, a solid-state laser medium, a nonlinear optical crystal, and an output mirror. The harmonic laser device is a moving mechanism that moves the position of the nonlinear optical crystal in a direction perpendicular to the optical axis of the laser light, or a moving mechanism that changes the passing position of the laser light on the nonlinear optical crystal in conjunction with laser irradiation. It includes an optical element with a mechanism. By using the moving mechanism or the optical element with the moving mechanism, the passage path of the laser beam in the nonlinear optical crystal changes. The temperature rise of the nonlinear optical crystal is suppressed by the change of the passage.

特許文献5には、固体レーザ装置が記載されている。特許文献5に記載の固体レーザ装置は、半導体レーザ光源と、ロッドレンズと、VBGと、ボールレンズと、ミラーと、固体レーザ結晶と、波長変換素子と、凹面型ミラーを備える。凹面型ミラーは、レーザの光軸から傾けて配置される。凹面型ミラーを、光軸から傾けて配置することにより、固体レーザ結晶中や波長変換素子中のレーザ光の透過領域が拡大する。レーザ光の透過領域の拡大により、固体レーザ結晶や波長変換素子の温度上昇が抑制される。 Patent Document 5 describes a solid-state laser device. The solid-state laser device described in Patent Document 5 includes a semiconductor laser light source, a rod lens, a VBG, a ball lens, a mirror, a solid-state laser crystal, a wavelength conversion element, and a concave mirror. The concave mirror is arranged so as to be tilted from the optical axis of the laser. By arranging the concave mirror at an angle from the optical axis, the laser light transmission region in the solid-state laser crystal or the wavelength conversion element is expanded. The expansion of the laser light transmission region suppresses the temperature rise of the solid-state laser crystal and the wavelength conversion element.

特許第5424320号公報Japanese Patent No. 5424320 特許第5330801号公報Japanese Patent No. 5330801 特開平7−22686号公報JP-A-7-22686 特開2004−22946号公報JP, 2004-22946, A 特開2009−259854号公報JP, 2009-259854, A

本発明の目的は、レーザの反射スポットの位置を変化させることにより、レーザ利得媒質に作用する熱負荷を分散させるレーザ増幅システムを提供することにある。熱負荷の分散により、レーザ利得媒質の温度上昇が抑制される。 An object of the present invention is to provide a laser amplification system that disperses the heat load acting on the laser gain medium by changing the position of the laser reflection spot. The dispersion of the heat load suppresses the temperature rise of the laser gain medium.

この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。 These and other objects and benefits of the present invention can be easily confirmed by the following description and the accompanying drawings.

以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。 The means for solving the problems will be described below by using the numbers and symbols used in the embodiments for carrying out the invention. These numbers and reference numerals are added in parentheses as a reference in order to show an example of the correspondence between the description of the claims and the modes for carrying out the invention. Therefore, the description in parentheses should not be construed as limiting the scope of the claims.

いくつかの実施形態に係るレーザ増幅システムは、種光(A)および励起光(B)を受け取り、前記種光(A)および前記励起光(B)を同軸光(C)として出力する第1光学素子(40;40’)と、前記同軸光(C)を受け取り、前記励起光(B)を用いて前記種光(A)を増幅し、前記種光(A)の増幅により得られる増幅光(M)を出力する増幅器(60;60’:60’’)と、前記第1光学素子(40;40’)と前記増幅器(60;60’:60’’)との間に配置され、前記第1光学素子(40;40’)から前記同軸光(C)を受け取り、前記同軸光(C)を前記増幅器(60;60’:60’’)に供給する入力側光学系(50;50’;50’’;50’’’)と、前記入力側光学系(50;50’;50’’;50’’’)を駆動して、前記同軸光(C)の前記増幅器(60;60’:60’’)への入射位置(65)または入射方向(D)を変更する駆動機構(80;80’;80’’)と、前記駆動機構(80;80’;80’’)を制御する制御装置(90)とを具備する。前記増幅器(60;60’:60’’)は、前記同軸光(C)が導入され、前記種光(A)を増幅する第1レーザ利得媒質(62)と、前記同軸光(C)を反射する第1反射層(67)とを具備する。前記制御装置(90)は、前記駆動機構(80;80’;80’’)を制御して、前記入射位置(65)または前記入射方向(D)を変更することにより、前記第1反射層(67)における前記同軸光(C)の反射スポット(68)の位置を移動させる。 A laser amplification system according to some embodiments receives a seed light (A) and a pump light (B), and outputs the seed light (A) and the pump light (B) as a coaxial light (C). An optical element (40; 40'), which receives the coaxial light (C), amplifies the seed light (A) using the excitation light (B), and obtains amplification by amplification of the seed light (A). An amplifier (60;60':60'') for outputting light (M) is disposed between the first optical element (40;40') and the amplifier (60;60':60''). , An input side optical system (50) that receives the coaxial light (C) from the first optical element (40; 40′) and supplies the coaxial light (C) to the amplifier (60; 60′:60″). 50'; 50''; 50''') and the input side optical system (50; 50'; 50''; 50''') to drive the amplifier (C) for the coaxial light (C). 60; 60': 60''), a drive mechanism (80; 80'; 80'') for changing the incident position (65) or the incident direction (D), and the drive mechanism (80; 80'; 80'). ') and a control device (90) for controlling The amplifier (60; 60′:60″) introduces the coaxial light (C) into the first laser gain medium (62) for amplifying the seed light (A) and the coaxial light (C). A first reflective layer (67) that reflects light. The control device (90) controls the drive mechanism (80; 80 ′; 80 ″) to change the incident position (65) or the incident direction (D), and thereby the first reflective layer. The position of the reflection spot (68) of the coaxial light (C) at (67) is moved.

上記レーザ増幅システムにおいて、前記入力側光学系(50;50’’;50’’’)は、前記同軸光(C)を反射する第1ミラー(50;50’’;50−1)を含んでいてもよい。前記駆動機構(80;80’’)は、前記第1ミラー(50;50’’;50−1)を揺動または回転させる第1駆動機構(80;80’’;80−1)を含んでいてもよい。 In the above laser amplification system, the input side optical system (50; 50''; 50''') includes a first mirror (50; 50''; 50-1) that reflects the coaxial light (C). You can leave. The drive mechanism (80;80'') includes a first drive mechanism (80;80'';80-1) that swings or rotates the first mirror (50;50'';50-1). You can leave.

請求項2に記載のレーザ増幅システムであって、
上記レーザ増幅システムにおいて、前記制御装置(90)は、前記第1ミラー(50;50’’;50−1)が、第1軸(X;X1;AX1)まわりに揺動または回転するように前記第1駆動機構(80;80’’;80−1)を制御してもよい。前記第1ミラー(50;50’’;50−1)が、前記第1軸(X;X1;AX1)まわりに揺動または回転することにより、前記反射スポット(68)は、前記第1反射層(67)上を移動してもよい。
The laser amplification system according to claim 2, wherein
In the laser amplification system, the control device (90) causes the first mirror (50; 50''; 50-1) to swing or rotate around a first axis (X; X1; AX1). You may control the said 1st drive mechanism (80;80'';80-1). When the first mirror (50; 50''; 50-1) swings or rotates around the first axis (X; X1; AX1), the reflection spot (68) becomes the first reflection. It may move over the layer (67).

上記レーザ増幅システムにおいて、前記制御装置(90)は、前記第1ミラー(50’’)が、前記第1軸(AX1)とは異なる第2軸(AX2)まわりに、揺動または回転するように前記第1駆動機構(80’’)を制御してもよい。前記第1ミラー(50’’)が、前記第1軸(AX1)まわりに揺動または回転するとともに、前記第2軸(AX2)まわりに揺動または回転することにより、前記反射スポット(68)は、前記第1反射層(67)上を2次元的に移動してもよい。 In the above laser amplification system, the control device (90) causes the first mirror (50″) to swing or rotate around a second axis (AX2) different from the first axis (AX1). Alternatively, the first drive mechanism (80″) may be controlled. The first mirror (50″) swings or rotates about the first axis (AX1) and also swings or rotates about the second axis (AX2), whereby the reflection spot (68). May move two-dimensionally on the first reflective layer (67).

上記レーザ増幅システムにおいて、前記入力側光学系は、前記第1ミラー(50−1)と前記増幅器(60;60’:60’’)との間に配置され、前記第1ミラー(50−1)からの前記同軸光(C)を受け取り、前記同軸光(C)を反射する第2ミラー(50−2)を含んでいてもよい。また、前記駆動機構(80)は、前記第2ミラー(50−2)を揺動または回転させる第2駆動機構(80−2)を含んでいてもよい。また、前記制御装置(90)は、前記入射方向(D)を固定した状態で前記入射位置(65)を変化させる平行入射モードを実行してもよい。 In the laser amplification system, the input side optical system is disposed between the first mirror (50-1) and the amplifier (60; 60′:60″), and the first mirror (50-1). ), and may include the 2nd mirror (50-2) which receives the said coaxial light (C) from, and reflects the said coaxial light (C). Further, the drive mechanism (80) may include a second drive mechanism (80-2) that swings or rotates the second mirror (50-2). Further, the control device (90) may execute a parallel incidence mode in which the incident position (65) is changed while the incident direction (D) is fixed.

上記レーザ増幅システムにおいて、前記増幅光(M)を受け取り、前記増幅光(M)を集光し、前記増幅光(M)を定方向に向けて出力する出力側光学系(55;55’)を更に含んでもよい。前記出力側光学系(55;55’)は、前記反射スポット(68)の位置の移動に関わらず、前記増幅光(M)を前記定方向(F)に向けて出力してもよい。 In the laser amplification system, an output side optical system (55; 55') that receives the amplified light (M), collects the amplified light (M), and outputs the amplified light (M) in a fixed direction. May be further included. The output side optical system (55; 55') may output the amplified light (M) in the fixed direction (F) regardless of the movement of the position of the reflection spot (68).

上記レーザ増幅システムにおいて、前記出力側光学系(55’)は、固定型の集光光学系であってもよい。 In the above laser amplification system, the output side optical system (55') may be a fixed type condensing optical system.

上記レーザ増幅システムにおいて、前記入力側光学系(50’’’)を構成する入力側光学要素と、前記出力側光学系(55)を構成する出力側光学要素とは、互いに対称的に配置されてもよい。 In the laser amplification system, the input side optical element forming the input side optical system (50′″) and the output side optical element forming the output side optical system (55) are arranged symmetrically to each other. May be.

上記レーザ増幅システムにおいて、前記増幅器(60;60’:60’’)からの前記増幅光(M)が入射され、前記増幅光(M)を反射する第3ミラー(55−3)と、前記第3ミラー(55−3)からの前記増幅光(M)が入射され、前記増幅光(M)を反射する第4ミラー(55−4)と、前記第3ミラー(55−3)を揺動または回転する第3駆動機構(85−3)と、前記第4ミラー(55−4)を揺動または回転する第4駆動機構(85−4)とを更に具備してもよい。前記第3ミラー(55−3)および前記第4ミラー(55−4)は、前記出力側光学系(55)を構成してもよい。 In the laser amplification system, the amplified light (M) from the amplifier (60; 60′:60″) is incident, and a third mirror (55-3) that reflects the amplified light (M); The amplified light (M) from the third mirror (55-3) is incident, and the fourth mirror (55-4) that reflects the amplified light (M) and the third mirror (55-3) are shaken. A third drive mechanism (85-3) that moves or rotates and a fourth drive mechanism (85-4) that swings or rotates the fourth mirror (55-4) may be further provided. The third mirror (55-3) and the fourth mirror (55-4) may form the output side optical system (55).

上記レーザ増幅システムにおいて、前記増幅器(60’;60’’)は、前記第1レーザ利得媒質(62)からの前記同軸光(C)が導入され、前記種光(A)を増幅する第2レーザ利得媒質(62−2)と、前記同軸光(C)を反射する第2反射層(67−2)とを具備してもよい。 In the laser amplification system, the amplifier (60′; 60″) receives the coaxial light (C) from the first laser gain medium (62) and amplifies the seed light (A). A laser gain medium (62-2) and a second reflection layer (67-2) that reflects the coaxial light (C) may be provided.

上記レーザ増幅システムにおいて、前記第1レーザ利得媒質(62)を冷却する冷却機構(70)を更に備えてもよい。 The laser amplification system may further include a cooling mechanism (70) for cooling the first laser gain medium (62).

上記レーザ増幅システムにおいて、前記冷却機構(70)は、前記第1反射層(67)に接触配置されるヒートシンク(70)を含んでいてもよい。 In the above laser amplification system, the cooling mechanism (70) may include a heat sink (70) disposed in contact with the first reflective layer (67).

上記レーザ増幅システムにおいて、前記冷却機構(70)は、冷媒流路(72)と、前記冷媒流路(72)に冷媒を供給する冷媒供給機構(74)とを備えてもよい。 In the above laser amplification system, the cooling mechanism (70) may include a coolant channel (72) and a coolant supply mechanism (74) that supplies a coolant to the coolant channel (72).

上記レーザ増幅システムにおいて、前記冷媒流路(72)は、光学素子に向けて前記冷媒を供給する冷媒放出口(101A、101B)を備えてもよい。前記冷媒は、前記光学素子を洗浄してもよい。 In the above laser amplification system, the refrigerant flow path (72) may include a refrigerant discharge port (101A, 101B) for supplying the refrigerant toward the optical element. The coolant may wash the optical element.

上記レーザ増幅システムにおいて、前記増幅器(60;60’:60’’)を囲む筐体(100)と、前記増幅光(M)を前記筐体(100)の内部から前記筐体(100)の外部に出力する出力窓(110)とを更に備えてもよい。洗浄される前記光学部品は、前記出力窓(110)であってもよい。 In the above laser amplification system, a casing (100) surrounding the amplifier (60; 60′:60″) and the amplified light (M) from the inside of the casing (100) to the casing (100). An output window (110) for outputting to the outside may be further provided. The optical component that is cleaned may be the output window (110).

本発明により、レーザの反射スポットの位置を変化させることにより、レーザ利得媒質に作用する熱負荷を分散させるレーザ増幅システムが提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a laser amplification system that disperses the heat load acting on the laser gain medium by changing the position of the reflection spot of the laser.

図1は、比較例におけるレーザ増幅器を模式的に示す図である。図1の上側の図は、側面図であり、図1の下側の図は、底面図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a laser amplifier in a comparative example. The upper drawing of FIG. 1 is a side view, and the lower drawing of FIG. 1 is a bottom view. 図2は、別の比較例におけるレーザ共振器を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a laser resonator in another comparative example. 図3Aは、第1の実施形態のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 3A is a plan view schematically showing the laser amplification system according to the first embodiment. 図3Bは、第1の実施形態のレーザ増幅システムを模式的に示す側面図である。FIG. 3B is a side view schematically showing the laser amplification system of the first embodiment. 図3Cは、第1の実施形態の第1変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 3C is a plan view schematically showing the laser amplification system of the first modified example of the first embodiment. 図3Dは、第1の実施形態の第2変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 3D is a plan view schematically showing the laser amplification system of the second modified example of the first embodiment. 図3Eは、第1の実施形態の第3変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 3E is a plan view schematically showing a laser amplification system of a third modified example of the first embodiment. 図3Fは、第1の実施形態の第3変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す側面図である。FIG. 3F is a side view schematically showing a laser amplification system of a third modified example of the first embodiment. 図3Gは、第1の実施形態の第4変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 3G is a plan view schematically showing the laser amplification system of the fourth modified example of the first embodiment. 図3Hは、第1の実施形態の第4変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す側面図である。FIG. 3H is a side view schematically showing the laser amplification system of the fourth modified example of the first embodiment. 図3Iは、第1の実施形態の第4変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 3I is a plan view schematically showing the laser amplification system of the fourth modified example of the first embodiment. 図3Jは、第1の実施形態の第4変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す側面図である。FIG. 3J is a side view schematically showing a laser amplification system of a fourth modified example of the first embodiment. 図3Kは、第1の実施形態の第5変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 3K is a plan view schematically showing the laser amplification system of the fifth modified example of the first embodiment. 図3Lは、第1の実施形態の第5変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 3L is a plan view schematically showing the laser amplification system of the fifth modified example of the first embodiment. 図3Mは、第1の実施形態の第5変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 3M is a plan view schematically showing the laser amplification system of the fifth modified example of the first embodiment. 図4Aは、第2の実施形態のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 4A is a plan view schematically showing the laser amplification system of the second embodiment. 図4Bは、第2の実施形態のレーザ増幅システムを模式的に示す側面図である。FIG. 4B is a side view schematically showing the laser amplification system of the second embodiment. 図4Cは、平行入射モードの1例を模式的に示す図である。FIG. 4C is a diagram schematically showing an example of the parallel incidence mode. 図4Dは、第2の実施形態の第1変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 4D is a plan view schematically showing the laser amplification system of the first modified example of the second embodiment. 図4Eは、第2の実施形態の第1変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す側面図である。FIG. 4E is a side view schematically showing the laser amplification system of the first modified example of the second embodiment. 図4Fは、第2の実施形態の第2変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 4F is a plan view schematically showing a laser amplification system of a second modification of the second embodiment. 図5Aは、第3の実施形態のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 5A is a plan view schematically showing the laser amplification system of the third embodiment. 図5Bは、第3の実施形態のレーザ増幅システムを模式的に示す側面図である。FIG. 5B is a side view schematically showing the laser amplification system of the third embodiment. 図5Cは、第3の実施形態の第1変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 5C is a plan view schematically showing the laser amplification system of the first modified example of the third embodiment. 図5Dは、第3の実施形態の第1変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す側面図である。FIG. 5D is a side view schematically showing the laser amplification system of the first modified example of the third embodiment. 図5Eは、第3の実施形態の第2変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 5E is a plan view schematically showing the laser amplification system of the second modified example of the third embodiment. 図5Fは、第3の実施形態の第2変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す側面図である。FIG. 5F is a side view schematically showing the laser amplification system of the second modified example of the third embodiment. 図5Gは、第3の実施形態の第3変形例のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 5G is a plan view schematically showing the laser amplification system of the third modified example of the third embodiment. 図6Aは、第4の実施形態のレーザ増幅システムを模式的に示す平面図である。FIG. 6A is a plan view schematically showing the laser amplification system of the fourth embodiment. 図6Bは、第4の実施形態のレーザ増幅システムを模式的に示す断面図である。FIG. 6B is a sectional view schematically showing the laser amplification system of the fourth embodiment.

以下、実施形態に係るレーザ増幅システムに関して、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, a laser amplification system according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.

(発明者によって認識された事項)
図1および図2を参照して、発明者によって認識された事項について説明する。
(Matters recognized by the inventor)
Matters recognized by the inventor will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図1は、比較例におけるレーザ増幅器1を模式的に示す図である。図1の上側の図は、側面図であり、図1の下側の図は、底面図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a laser amplifier 1 in a comparative example. The upper drawing of FIG. 1 is a side view, and the lower drawing of FIG. 1 is a bottom view.

図1において、レーザ増幅器1は、レーザ利得媒質2と、反射膜3とを備える。種光4は、レーザ利得媒質2に導入され、反射スポット6の位置において、反射膜3によって反射される。励起光5は、レーザ利得媒質2に導入され、反射スポット6の位置において、反射膜3によって反射される。種光4の一部および励起光5の一部は、レーザ利得媒質2によって吸収され熱に変換される。 In FIG. 1, the laser amplifier 1 includes a laser gain medium 2 and a reflective film 3. The seed light 4 is introduced into the laser gain medium 2 and reflected by the reflection film 3 at the position of the reflection spot 6. The pumping light 5 is introduced into the laser gain medium 2 and reflected by the reflecting film 3 at the position of the reflecting spot 6. Part of the seed light 4 and part of the pump light 5 are absorbed by the laser gain medium 2 and converted into heat.

ところで、図1に記載の例のように、レーザ増幅器1では、種光4と励起光5とがレーザ利得媒質2における同じ場所に照射される必要がある。このため、一般的には、種光4の光路および励起光5の光路は、固定化されており、時間に応じて変化しない。 By the way, as in the example shown in FIG. 1, in the laser amplifier 1, the seed light 4 and the pump light 5 need to be applied to the same location in the laser gain medium 2. Therefore, in general, the optical path of the seed light 4 and the optical path of the excitation light 5 are fixed and do not change with time.

したがって、種光4の光路内および励起光5の光路内では、レーザ利得媒質2の熱負荷(温度上昇)が大きい。特に、反射スポット6の周辺領域において、熱負荷(温度上昇)が大きくなる。 Therefore, the thermal load (temperature rise) of the laser gain medium 2 is large in the optical path of the seed light 4 and the optical path of the pumping light 5. In particular, the heat load (temperature rise) becomes large in the peripheral area of the reflection spot 6.

図2は、別の比較例におけるレーザ共振器10を模式的に示す図である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a laser resonator 10 in another comparative example.

レーザ共振器10は、共振器ミラー11と、レーザ利得媒質13と、平行平板透過板14と、非線形光学結晶15と、共振器ミラー12と、レーザ励起用のランプ18とを備える。共振器ミラー11、12は、周波数fのレーザ光に対し高い反射率を示し、周波数2fのレーザ光に対し高い透過率を示す。レーザ利得媒質13は、周波数fのレーザ光を生成する。平行平板透過板14は、レーザ光の光路を、光の屈折現象を用いて、変更する。非線形光学結晶15は、周波数fのレーザ光を、周波数2fのレーザ光に変換する。レーザ励起用のランプ18は、レーザ利得媒質13を励起する。 The laser resonator 10 includes a resonator mirror 11, a laser gain medium 13, a parallel plate transmission plate 14, a nonlinear optical crystal 15, a resonator mirror 12, and a laser pumping lamp 18. The resonator mirrors 11 and 12 have a high reflectance with respect to the laser light of the frequency f and a high transmittance with respect to the laser light of the frequency 2f. The laser gain medium 13 generates laser light having a frequency f. The parallel plate transmission plate 14 changes the optical path of the laser light by using the refraction phenomenon of light. The nonlinear optical crystal 15 converts the laser light of frequency f into the laser light of frequency 2f. The laser pumping lamp 18 pumps the laser gain medium 13.

レーザ励起用のランプ18を用いて、レーザ利得媒質13内で生成された周波数fのレーザ光は、平行平板透過板14に導入され、平行平板透過板14を通過する。平行平板透過板14が、図2の破線で示される第1位置にある時には、レーザ光は、光路16を通って、非線形光学結晶15を通過する。他方、平行平板透過板14が、図2の実線で示される第2位置にある時には、レーザ光は、光路17を通って、非線形光学結晶15を通過する。光路16または光路17を通って、非線形光学結晶15を通過するレーザ光は、周波数2fのレーザ光に変換される。そして、周波数2fのレーザ光は、共振器ミラー12を透過して、レーザ共振器10の外部に向けて取り出される。 The laser light of the frequency f generated in the laser gain medium 13 by using the laser excitation lamp 18 is introduced into the parallel plate transmission plate 14 and passes through the parallel plate transmission plate 14. When the parallel plate transmission plate 14 is in the first position shown by the broken line in FIG. 2, the laser light passes through the optical path 16 and the nonlinear optical crystal 15. On the other hand, when the parallel plate transmission plate 14 is in the second position shown by the solid line in FIG. 2, the laser light passes through the optical path 17 and the nonlinear optical crystal 15. The laser light passing through the nonlinear optical crystal 15 through the optical path 16 or the optical path 17 is converted into laser light having a frequency of 2f. Then, the laser light of frequency 2f passes through the resonator mirror 12 and is extracted toward the outside of the laser resonator 10.

図2に記載の例では、非線形光学結晶15を通過するレーザ光の光路が、(光路16と光路17との間で)変更されるため、非線形光学結晶15の温度上昇が抑制される。しかし、図2に記載の例は、レーザ共振器に適用される温度上昇抑制技術を示しており、レーザ増幅器に適用可能な温度上昇抑制技術を示していない。例えば、レーザ増幅器の場合、異なる周波数のレーザ光(種光および励起光)が同じ場所に照射されるように、レーザ利得媒質に導入される必要がある。しかし、図2の記載の例は、このような場合に適していない。例えば、平行平板透過板の揺動を用いた光路変更では、周波数の異なる2つの光が、互いに分離されてしまうおそれ、換言すれば、同軸光が維持されないおそれがある。 In the example shown in FIG. 2, since the optical path of the laser light passing through the nonlinear optical crystal 15 is changed (between the optical path 16 and the optical path 17), the temperature rise of the nonlinear optical crystal 15 is suppressed. However, the example shown in FIG. 2 shows the temperature rise suppressing technique applied to the laser resonator, and does not show the temperature rise suppressing technique applicable to the laser amplifier. For example, in the case of a laser amplifier, it is necessary to introduce laser light (seed light and pumping light) having different frequencies into a laser gain medium so that the same location is irradiated with the laser light. However, the example described in FIG. 2 is not suitable for such a case. For example, in the optical path change using the swing of the parallel plate transmission plate, two lights having different frequencies may be separated from each other, that is, the coaxial light may not be maintained.

また、上述の特許文献4もレーザ増幅器に適用可能な温度上昇抑制技術を示していない。例えば、特許文献4には、移動機構付光学素子22の移動による光軸のずれについて記載されている。特許文献4に記載の技術を増幅器に適用した場合には、光軸のずれにより、同軸光が維持されないおそれがある。 Further, the above-mentioned Patent Document 4 also fails to show a temperature rise suppressing technique applicable to the laser amplifier. For example, Patent Document 4 describes the shift of the optical axis due to the movement of the optical element 22 with a moving mechanism. When the technique described in Patent Document 4 is applied to an amplifier, there is a possibility that coaxial light may not be maintained due to the shift of the optical axis.

なお、図1、および、図2は、発明者によって認識された事項を説明するための図であって、公知の課題等を示すものではない。 Note that FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams for explaining the matters recognized by the inventor, and do not show known problems or the like.

(第1の実施形態)
図3Aおよび図3Bを参照して、第1の実施形態に係るレーザ増幅システム30について説明する。図3Aは、レーザ増幅システム30を模式的に示す平面図、図3Bは、レーザ増幅システム30を模式的に示す側面図(図3Aを矢印T方向に沿って見た時の側面図)である。なお、図3Bには、図面の複雑化を避けるため、入力側光学系50および増幅器60以外の構成要素については、記載が省略されている。
(First embodiment)
A laser amplification system 30 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. 3A is a plan view schematically showing the laser amplification system 30, and FIG. 3B is a side view schematically showing the laser amplification system 30 (a side view when FIG. 3A is viewed along the arrow T direction). .. Note that in FIG. 3B, in order to avoid complication of the drawing, components other than the input side optical system 50 and the amplifier 60 are not shown.

レーザ増幅システム30は、第1光学素子40と、入力側光学系50と、増幅器60と、駆動機構80と、制御装置90とを備える。レーザ増幅システム30は、種光源98、または、励起光源99のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。 The laser amplification system 30 includes a first optical element 40, an input side optical system 50, an amplifier 60, a drive mechanism 80, and a control device 90. The laser amplification system 30 may include at least one of the seed light source 98 and the pump light source 99.

(光源)
種光源98は、増幅されるべき種光Aの光源である。種光Aは、波長λ1を有する。種光Aは、第1光学素子40に入射される。なお、種光源98と第1光学素子40との間には、1つまたは複数の光学素子が配置されてもよい。
(light source)
The seed light source 98 is a light source of the seed light A to be amplified. The seed light A has a wavelength λ1. The seed light A is incident on the first optical element 40. Note that one or a plurality of optical elements may be arranged between the seed light source 98 and the first optical element 40.

励起光源99は、後述の第1レーザ利得媒質62を励起する励起光Bの光源である。励起光Bは、種光Aの波長λ1とは異なる波長λ2を有する。励起光の波長λ2は、種光の波長λ1より大きくてもよいし、種光の波長λ1より小さくてもよい。励起光Bは、第1光学素子40に入射される。なお、励起光源99と第1光学素子40との間には、1つまたは複数の光学素子が配置されてもよい。 The pumping light source 99 is a light source of pumping light B that pumps a first laser gain medium 62 described later. The excitation light B has a wavelength λ2 different from the wavelength λ1 of the seed light A. The wavelength λ2 of the excitation light may be larger than the wavelength λ1 of the seed light or smaller than the wavelength λ1 of the seed light. The excitation light B is incident on the first optical element 40. Note that one or a plurality of optical elements may be arranged between the excitation light source 99 and the first optical element 40.

(第1光学素子)
第1光学素子40は、種光Aおよび励起光Bを受け取り、種光Aおよび励起光Bを同軸光Cとして出力する。本明細書において、「同軸」とは、種光Aの進行方向が、励起光Bの進行方向と同じであり(種光Aの進行方向が、励起光Bの進行方向と実質的に同じである場合を含む)、かつ、種光Aの少なくとも一部と励起光Bの少なくとも一部とがオーバーラップしている状態を意味する。すなわち、同軸光Cは、種光Aおよび励起光Bを含み、同軸光Cを構成する種光Aの進行方向と、同軸光Cを構成する励起光Bの進行方向とは同じ(実質的に同じ)であり、同軸光Cを構成する種光Aの少なくとも一部と、同軸光Cを構成する励起光Bの少なくとも一部とは、互いにオーバーラップしている。同軸光Cにおいて、励起光Bの光路が、種光Aの光路を完全に包含していてもよい。例えば、励起光Bの進行方向に垂直な断面における励起光Bの直径は、種光Aの進行方向に垂直な断面における種光Aの直径よりも大きくてもよい。同軸光Cにおいて、励起光Bの中心軸と、種光Aの中心軸とは、互いに一致していてもよいし、互いに多少オフセットしていてもよい。
(First optical element)
The first optical element 40 receives the seed light A and the excitation light B, and outputs the seed light A and the excitation light B as the coaxial light C. In the present specification, “coaxial” means that the traveling direction of the seed light A is the same as the traveling direction of the excitation light B (the traveling direction of the seed light A is substantially the same as the traveling direction of the excitation light B. (Including a certain case) and at least a part of the seed light A and at least a part of the excitation light B are overlapped with each other. That is, the coaxial light C includes the seed light A and the excitation light B, and the traveling direction of the seed light A forming the coaxial light C and the traveling direction of the excitation light B forming the coaxial light C are the same (substantially The same), and at least a part of the seed light A forming the coaxial light C and at least a part of the excitation light B forming the coaxial light C overlap each other. In the coaxial light C, the optical path of the excitation light B may completely include the optical path of the seed light A. For example, the diameter of the excitation light B in the cross section perpendicular to the traveling direction of the excitation light B may be larger than the diameter of the seed light A in the cross section perpendicular to the traveling direction of the seed light A. In the coaxial light C, the central axis of the excitation light B and the central axis of the seed light A may be aligned with each other, or may be offset from each other to some extent.

第1光学素子40は、例えば、ダイクロイックミラーである。図3Aに記載の例では、ダイクロイックミラー(第1光学素子40)は、波長λ1の種光Aを透過し、波長λ2の励起光Bを反射するミラーである。代替的に、ダイクロイックミラー(第1光学素子40)は、波長λ1の種光Aを反射し、波長λ2の励起光Bを透過するミラーであってもよい。後者の場合、図3Aにおいて、種光源98の位置を、図3Aにおける励起光源99の位置に変更し、励起光源99の位置を、図3Aにおける種光源98の位置に変更すればよい。 The first optical element 40 is, for example, a dichroic mirror. In the example illustrated in FIG. 3A, the dichroic mirror (first optical element 40) is a mirror that transmits the seed light A having the wavelength λ1 and reflects the excitation light B having the wavelength λ2. Alternatively, the dichroic mirror (first optical element 40) may be a mirror that reflects the seed light A having the wavelength λ1 and transmits the excitation light B having the wavelength λ2. In the latter case, in FIG. 3A, the position of the seed light source 98 may be changed to the position of the excitation light source 99 in FIG. 3A, and the position of the excitation light source 99 may be changed to the position of the seed light source 98 in FIG. 3A.

(入力側光学系)
入力側光学系50は、第1光学素子40と増幅器60との間に配置される光学系である。入力側光学系50は、第1光学素子40から同軸光Cを受け取る。また、入力側光学系50は、増幅器60に同軸光Cを供給する。
(Input side optical system)
The input side optical system 50 is an optical system arranged between the first optical element 40 and the amplifier 60. The input side optical system 50 receives the coaxial light C from the first optical element 40. Further, the input side optical system 50 supplies the coaxial light C to the amplifier 60.

図3Aおよび図3Bに記載の例では、入力側光学系50は、ポリゴンミラー(第1ポリゴンミラー)を含む。ポリゴンミラーでは、例えば、正多角形柱のそれぞれの側面にミラーが配置されている。ポリゴンミラーが、X軸まわりに回転することにより、ポリゴンミラーによって反射された同軸光Cの進行方向が変化する。例えば、図3Bにおいて、光路C1は、ポリゴンミラーが第1の位置にあるときの同軸光Cの光路を示し、光路C2は、ポリゴンミラーが第2の位置にあるときの同軸光Cの光路を示す。 In the example illustrated in FIGS. 3A and 3B, the input side optical system 50 includes a polygon mirror (first polygon mirror). In the polygon mirror, for example, the mirror is arranged on each side surface of the regular polygonal column. As the polygon mirror rotates about the X axis, the traveling direction of the coaxial light C reflected by the polygon mirror changes. For example, in FIG. 3B, the optical path C1 shows the optical path of the coaxial light C when the polygon mirror is in the first position, and the optical path C2 shows the optical path of the coaxial light C when the polygon mirror is in the second position. Show.

図3Aに記載の例では、ポリゴンミラーの回転は、駆動機構80(第1駆動機構)によって行われる。図3Aに記載の例では、駆動機構80は、モータ81と出力軸82とによって構成され、出力軸82とポリゴンミラーとが機械的に連結されている。なお、モータ81とポリゴンミラーとの間には、適宜の動力伝達機構が配置されてもよい。 In the example shown in FIG. 3A, the rotation of the polygon mirror is performed by the drive mechanism 80 (first drive mechanism). In the example shown in FIG. 3A, the drive mechanism 80 includes a motor 81 and an output shaft 82, and the output shaft 82 and the polygon mirror are mechanically connected. An appropriate power transmission mechanism may be arranged between the motor 81 and the polygon mirror.

駆動機構80は、制御装置90からの指令信号(例えば、電気信号)に基づいて駆動される。図3Aに記載の例では、制御装置90と駆動機構80とは電気的に接続されており、駆動機構80は、制御装置90からの指令信号に基づいて、ポリゴンミラー(入力側光学系50)を駆動する。駆動機構80は、ポリゴンミラーを、例えば、X軸まわりに定角速度で回転させる。 The drive mechanism 80 is driven based on a command signal (for example, an electric signal) from the control device 90. In the example shown in FIG. 3A, the control device 90 and the drive mechanism 80 are electrically connected, and the drive mechanism 80 is based on a command signal from the control device 90 and the polygon mirror (input side optical system 50). To drive. The drive mechanism 80 rotates the polygon mirror, for example, around the X axis at a constant angular velocity.

なお、入力側光学系50は、ポリゴンミラーに加えて、他の光学素子を含んでいてもよい。 The input side optical system 50 may include other optical elements in addition to the polygon mirror.

(増幅器)
増幅器60は、入力側光学系50から同軸光Cを受け取る。増幅器60は、第1レーザ利得媒質62と、第1反射層67とを含む。
(amplifier)
The amplifier 60 receives the coaxial light C from the input side optical system 50. The amplifier 60 includes a first laser gain medium 62 and a first reflective layer 67.

第1レーザ利得媒質62は、励起光Bによって、エネルギ状態が高い状態に励起される。また、種光Aが励起状態の第1レーザ利得媒質62を通過することにより、エネルギが誘導放出される。その結果、種光Aが増幅される。増幅された種光Aは、増幅光Mとして、増幅器60から出力される。なお、本明細書では、増幅器から出力されるレーザ光を「増幅光」と呼ぶ。 The first laser gain medium 62 is excited by the excitation light B into a high energy state. Further, the seed light A passes through the first laser gain medium 62 in the excited state, so that energy is stimulated and emitted. As a result, the seed light A is amplified. The amplified seed light A is output as amplified light M from the amplifier 60. In this specification, the laser light output from the amplifier is called “amplified light”.

第1レーザ利得媒質62として固体のレーザ利得媒質を用いてもよい。第1レーザ利得媒質62として固体のレーザ利得媒質を用いる場合、固体のレーザ利得媒質として、例えば、イッテルビウム3価イオン(Yb3+)を含んだイットリウムアルミニウムガーネット(YAG)が選択されてもよい。代替的に、第1レーザ利得媒質62として液体のレーザ利得媒質を用いてもよい。第1レーザ利得媒質62として液体のレーザ利得媒質を用いる場合、液体のレーザ利得媒質として、例えば、蛍光性の有機色素(例えば、オキサジン系色素)が溶剤(例えば、アルコール)に融解した液体が選択されてもよい。 A solid laser gain medium may be used as the first laser gain medium 62. When a solid-state laser gain medium is used as the first laser gain medium 62, for example, yttrium aluminum garnet (YAG) containing ytterbium trivalent ions (Yb 3+ ) may be selected as the solid-state laser gain medium. Alternatively, a liquid laser gain medium may be used as the first laser gain medium 62. When a liquid laser gain medium is used as the first laser gain medium 62, for example, a liquid in which a fluorescent organic dye (eg, oxazine-based dye) is melted in a solvent (eg, alcohol) is selected as the liquid laser gain medium. May be done.

第1レーザ利得媒質62は、同軸光Cが入射する側の表面63、および、第1反射層67に接触配置される表面64を含む。 The first laser gain medium 62 includes a surface 63 on the side on which the coaxial light C is incident, and a surface 64 arranged in contact with the first reflective layer 67.

第1反射層67は、第1レーザ利得媒質62の表面64に接して配置される。第1反射層67は、同軸光Cを反射する。第1反射層67は、反射膜であってもよいし、反射フィルムであってもよいし、反射コーティングであってもよい。第1反射層67は、例えば、誘電体多層膜である。 The first reflective layer 67 is arranged in contact with the surface 64 of the first laser gain medium 62. The first reflective layer 67 reflects the coaxial light C. The first reflective layer 67 may be a reflective film, a reflective film, or a reflective coating. The first reflective layer 67 is, for example, a dielectric multilayer film.

図3Aおよび図3Bから把握されるように、ポリゴンミラー(入力側光学系50)が駆動されることにより、同軸光Cの増幅器60(第1レーザ利得媒質62)への入射位置65または入射方向Dが変更される。図3Aおよび図3Bに記載の例では、入射位置65および入射方向Dの両者が変更される。なお、入射方向Dは、表面63(および第1反射層67)に対して傾斜している。換言すれば、入射方向Dの表面63に対する入射角は、例えば、0度より大きく90度より小さい。 As understood from FIGS. 3A and 3B, the incident position 65 or the incident direction of the coaxial light C to the amplifier 60 (first laser gain medium 62) is driven by driving the polygon mirror (the input side optical system 50). D is changed. In the example shown in FIGS. 3A and 3B, both the incident position 65 and the incident direction D are changed. The incident direction D is inclined with respect to the surface 63 (and the first reflective layer 67). In other words, the incident angle with respect to the surface 63 in the incident direction D is, for example, larger than 0 degrees and smaller than 90 degrees.

入射位置65または入射方向Dが変更されることにより、第1反射層67における反射スポット68の位置が移動する。図3Bに記載の例では、光路C1に対応する反射スポット68が、反射スポット68D1であり、光路C2に対応する反射スポット68が、反射スポット68D2である。なお、ポリゴンミラーをX軸まわりにR方向(図3Aを参照。)に連続的に回転させる場合、反射スポット68の位置は、符号68D1によって示される位置から、符号68D2によって示される位置に向けて連続的に移動する(図3Bにおいて符号Eで示される矢印を参照)。そして、ポリゴンミラーの回転により、同軸光Cが、ポリゴンミラーの角部51(図3Bを参照)を通過する時、反射スポット68の位置は、符号68D2によって示される位置から、符号68D1によって示される位置に不連続的に移動する。 By changing the incident position 65 or the incident direction D, the position of the reflection spot 68 on the first reflective layer 67 moves. In the example shown in FIG. 3B, the reflection spot 68 corresponding to the optical path C1 is the reflection spot 68D1, and the reflection spot 68 corresponding to the optical path C2 is the reflection spot 68D2. When the polygon mirror is continuously rotated about the X axis in the R direction (see FIG. 3A), the position of the reflection spot 68 is changed from the position indicated by reference numeral 68D1 to the position indicated by reference numeral 68D2. It moves continuously (see the arrow labeled E in FIG. 3B). Then, when the coaxial light C passes through the corner 51 (see FIG. 3B) of the polygon mirror due to the rotation of the polygon mirror, the position of the reflection spot 68 is indicated by the reference numeral 68D1 from the position indicated by the reference numeral 68D2. Move to position discontinuously.

なお、ポリゴンミラーのX軸まわりの回転は、連続回転であっても間歇回転であってもよい。ポリゴンミラーを間歇回転させる場合、反射スポット68の位置は、符号68D1によって示される位置から、符号68D2によって示される位置に向けて間歇的に移動する。ただし、より均質な増幅光Mを得るためには、ポリゴンミラーを間歇回転させるより、ポリゴンミラーを連続回転させる方が好ましい。 The rotation of the polygon mirror about the X axis may be continuous rotation or intermittent rotation. When the polygon mirror is rotated intermittently, the position of the reflection spot 68 is intermittently moved from the position indicated by reference numeral 68D1 to the position indicated by reference numeral 68D2. However, in order to obtain a more uniform amplified light M, it is preferable to continuously rotate the polygon mirror rather than intermittently rotate the polygon mirror.

第1の実施形態では、レーザ増幅システム30の作動中に(換言すれば、増幅光Mの出力中に)、入力側光学系50が駆動される。より具体的には、第1の実施形態では、レーザ増幅システム30の作動中に、入力側光学系50を構成する光学素子(例えば、ポリゴンミラー等)の位置または角度が変化する(例えば、位置または角度が周期的に変化する)。そして、入力側光学系50が駆動されることにより、第1反射層67における同軸光Cの反射スポット68の位置が移動する。その結果、第1レーザ利得媒質62に作用する熱負荷が分散される。 In the first embodiment, the input side optical system 50 is driven during the operation of the laser amplification system 30 (in other words, during the output of the amplified light M). More specifically, in the first embodiment, the position or the angle of an optical element (for example, a polygon mirror or the like) forming the input side optical system 50 changes during the operation of the laser amplification system 30 (for example, the position). Or the angle changes periodically). Then, by driving the input side optical system 50, the position of the reflection spot 68 of the coaxial light C on the first reflection layer 67 moves. As a result, the heat load acting on the first laser gain medium 62 is dispersed.

また、第1の実施形態では、入力側光学系50が、ポリゴンミラーによって構成されている。このため、例えば、平行平板透過板の揺動を用いる場合と比較して、種光Aと励起光Bとの間の軸ずれが抑制される。その結果、同軸光Cを構成する種光Aの第1レーザ利得媒質への入射位置(または入射方向)と、同軸光Cを構成する励起光Bの第1レーザ利得媒質への入射位置(または入射方向)との間のずれが抑制される。 Further, in the first embodiment, the input side optical system 50 is composed of a polygon mirror. For this reason, for example, the axis shift between the seed light A and the excitation light B is suppressed as compared with the case of using the swing of the parallel plate transmission plate. As a result, the incident position (or incident direction) of the seed light A forming the coaxial light C on the first laser gain medium and the incident position of the pump light B forming the coaxial light C on the first laser gain medium (or Deviation from the incident direction) is suppressed.

さらに、入力側光学系50として、ポリゴンミラーを採用する場合、図3Bに示されるように、反射スポット68の位置は、周期的に変化する。より具体的には、反射スポットの位置は、符号68D1によって示される位置から符号68D2によって示される位置に向けて移動し、当該移動が周期的に繰り返される。これに対し、入力側光学系50として、揺動するミラーを採用する場合には、反射スポット68の位置は、符号68D1によって示される位置と符号68D2によって示される位置との間を、周期的に往復移動する。後者の例(揺動するミラーの例)では、符号68D1で示される位置と符号68D2によって示される位置との間の中間部分が、符号68D1で示される位置に対応する部分(端部分)または符号68D2で示される位置に対応する部分(端部分)よりも、同軸光によって加熱され易い。これに対し、前者の例(ポリゴンミラーの例)では、当該中間部分の同軸光による加熱と、当該端部分の同軸光による加熱とが、同程度となり易い。このため、前者の例(ポリゴンミラーの例)の方が、後者の例(揺動するミラーの例)よりも、均質な増幅光を得る観点からみて、より有利である。 Further, when a polygon mirror is adopted as the input side optical system 50, the position of the reflection spot 68 changes periodically as shown in FIG. 3B. More specifically, the position of the reflection spot moves from the position indicated by reference numeral 68D1 toward the position indicated by reference numeral 68D2, and the movement is periodically repeated. On the other hand, when a swinging mirror is adopted as the input side optical system 50, the position of the reflection spot 68 is periodically between the position indicated by reference numeral 68D1 and the position indicated by reference numeral 68D2. Move back and forth. In the latter example (an example of an oscillating mirror), the intermediate portion between the position indicated by reference numeral 68D1 and the position indicated by reference numeral 68D2 corresponds to the position indicated by reference numeral 68D1 (end portion) or reference numeral. It is easier to be heated by the coaxial light than the portion (end portion) corresponding to the position indicated by 68D2. On the other hand, in the former example (example of polygon mirror), the heating of the intermediate portion by the coaxial light and the heating of the end portion by the coaxial light are likely to be about the same. Therefore, the former example (example of polygon mirror) is more advantageous than the latter example (example of oscillating mirror) from the viewpoint of obtaining uniform amplified light.

(第1の実施形態の第1変形例)
図3Cは、第1の実施形態の第1変形例のレーザ増幅システム30Aを模式的に示す平面図である。なお、第1変形例のレーザ増幅システム30Aにおいて、第1の実施形態のレーザ増幅システム30の構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(First Modification of First Embodiment)
FIG. 3C is a plan view schematically showing a laser amplification system 30A of a first modified example of the first embodiment. In addition, in the laser amplification system 30A of the first modified example, components having the same functions as the components of the laser amplification system 30 of the first embodiment are given the same drawing numbers, and repeated description is omitted.

図3Cに記載の例では、図3Aの第1光学素子40が、第1光学素子40’に置換されている。図3Cにおけるその他の構成は、図3Aにおける構成と同様である。 In the example shown in FIG. 3C, the first optical element 40 of FIG. 3A is replaced with the first optical element 40'. The other configurations in FIG. 3C are similar to the configurations in FIG. 3A.

第1光学素子40’は、例えば、回折格子である。第1光学素子40’は、種光Aおよび励起光Bを受け取り、種光Aおよび励起光Bを同軸光Cとして出力する。第1光学素子40’(回折格子)には、波長λ1の種光Aおよび波長λ2の励起光Bが、互いに異なる入射角度で入射される。また、第1光学素子40’(回折格子)からは、同軸光Cが出力される。なお、図3Cに記載の例では、第1光学素子40’は、反射型の回折格子であるが、代替的に、透過型の回折格子が採用されてもよい。 The first optical element 40' is, for example, a diffraction grating. The first optical element 40' receives the seed light A and the excitation light B, and outputs the seed light A and the excitation light B as the coaxial light C. The seed light A of wavelength λ1 and the excitation light B of wavelength λ2 are incident on the first optical element 40' (diffraction grating) at different incident angles. The coaxial light C is output from the first optical element 40' (diffraction grating). In the example illustrated in FIG. 3C, the first optical element 40' is a reflective diffraction grating, but a transmissive diffraction grating may be alternatively used.

(第1の実施形態の第2変形例)
図3Dは、第1の実施形態の第2変形例のレーザ増幅システム30Bを模式的に示す平面図である。なお、第2変形例のレーザ増幅システム30Bにおいて、第1の実施形態のレーザ増幅システム30の構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Second Modification of First Embodiment)
FIG. 3D is a plan view schematically showing a laser amplification system 30B of the second modification example of the first embodiment. In addition, in the laser amplification system 30B of the second modified example, the components having the same functions as the components of the laser amplification system 30 of the first embodiment are given the same drawing numbers, and repeated description is omitted.

図3Dに記載の例では、図3Aの入力側光学系50が、入力側光学系50’に置換され、駆動機構80が、駆動機構80’(第1駆動機構)に置換されている。図3Dにおけるその他の構成は、図3Aにおける構成と同様である。 In the example shown in FIG. 3D, the input side optical system 50 in FIG. 3A is replaced with the input side optical system 50', and the drive mechanism 80 is replaced with the drive mechanism 80' (first drive mechanism). Other configurations in FIG. 3D are similar to those in FIG. 3A.

入力側光学系50’は、第1光学素子40と増幅器60との間に配置される光学系である。入力側光学系50’は、第1光学素子40から同軸光Cを受け取る。また、入力側光学系50’は、増幅器60に同軸光Cを供給する。図3Dに記載の例では、入力側光学系50’は、光ファイバーを含む。光ファイバーの出射側の端部は、駆動機構80’(例えば、マニピュレータ)に接続されている。駆動機構80’の駆動により、光ファイバーの出射側の端部は、連続的または間歇的に移動する。光ファイバーが、図3Dにおいて実線で示される位置にある時には、同軸光Cは、光路C1に沿って進行する。そして、同軸光Cは、反射スポット68D1において反射される。他方、光ファイバーが、図3Dにおいて破線で示される位置にある時には、同軸光Cは、光路C2に沿って進行する。そして、同軸光Cは、反射スポット68D2において反射される。 The input side optical system 50 ′ is an optical system arranged between the first optical element 40 and the amplifier 60. The input side optical system 50 ′ receives the coaxial light C from the first optical element 40. Further, the input side optical system 50 ′ supplies the coaxial light C to the amplifier 60. In the example shown in FIG. 3D, the input side optical system 50' includes an optical fiber. The exit end of the optical fiber is connected to a drive mechanism 80' (for example, a manipulator). By the drive of the drive mechanism 80', the end portion on the emitting side of the optical fiber moves continuously or intermittently. When the optical fiber is in the position shown by the solid line in FIG. 3D, the coaxial light C travels along the optical path C1. Then, the coaxial light C is reflected at the reflection spot 68D1. On the other hand, when the optical fiber is in the position shown by the broken line in FIG. 3D, the coaxial light C travels along the optical path C2. Then, the coaxial light C is reflected at the reflection spot 68D2.

図3Dに記載の第2変形例では、第1反射層67における同軸光Cの反射スポット68の位置が移動する。その結果、第1レーザ利得媒質62に作用する熱負荷が分散される。また、第2変形例では、入力側光学系50’が、光ファイバーによって構成されている。このため、例えば、平行平板透過板の揺動を用いる場合と比較して、種光Aと励起光Bとの間の軸ずれが抑制される。 In the second modification shown in FIG. 3D, the position of the reflection spot 68 of the coaxial light C on the first reflection layer 67 moves. As a result, the heat load acting on the first laser gain medium 62 is dispersed. Further, in the second modified example, the input side optical system 50' is configured by an optical fiber. For this reason, for example, the axis shift between the seed light A and the excitation light B is suppressed as compared with the case of using the swing of the parallel plate transmission plate.

なお、入力側光学系として、プリズムを用いることも可能である。しかし、入力側光学系に、屈折を利用する光学素子(プリズム等)が含まれる場合、屈折により種光Aと励起光Bとが分離されるおそれがある。このため、種光Aの波長λ1と、励起光Bの波長λ2との違いが大きくない場合を除いて、入力側光学系には、屈折を利用する光学素子が含まれない方がよい。 It is also possible to use a prism as the input side optical system. However, when the input side optical system includes an optical element (prism or the like) that uses refraction, the seed light A and the excitation light B may be separated by refraction. Therefore, it is preferable that the input-side optical system does not include an optical element that uses refraction, unless the difference between the wavelength λ1 of the seed light A and the wavelength λ2 of the excitation light B is not large.

(第1の実施形態の第3変形例)
図3Eは、第1の実施形態の第3変形例のレーザ増幅システム30Cを模式的に示す平面図である。また、図3Fは、第1の実施形態の第3変形例のレーザ増幅システム30Cを模式的に示す側面図である。なお、第3変形例のレーザ増幅システム30Cにおいて、第1の実施形態のレーザ増幅システム30の構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Third Modification of First Embodiment)
FIG. 3E is a plan view schematically showing a laser amplification system 30C of a third modified example of the first embodiment. Further, FIG. 3F is a side view schematically showing a laser amplification system 30C according to a third modified example of the first embodiment. In addition, in the laser amplification system 30C of the third modified example, the components having the same functions as the components of the laser amplification system 30 of the first embodiment are given the same drawing numbers, and the repeated description is omitted.

図3Eおよび図3Fに記載の例では、図3Aおよび図3Bの増幅器60が、増幅器60’に置換されている。図3Eおよび図3Fにおけるその他の構成は、図3Aおよび図3Bにおける構成と同様である。 In the example described in FIGS. 3E and 3F, the amplifier 60 of FIGS. 3A and 3B is replaced by an amplifier 60'. Other configurations in FIGS. 3E and 3F are similar to those in FIGS. 3A and 3B.

増幅器60’は、第1段目の増幅ユニット60−1と、第2段目の増幅ユニット60−2とを備える。第1段目の増幅ユニット60−1は、第1レーザ利得媒質62と第1反射層67とを含む。第1レーザ利得媒質62、第1反射層67は、図3Aおよび図3Bに記載された第1レーザ利得媒質62、第1反射層67と、それぞれ同一である。よって、第1レーザ利得媒質62、第1反射層67について、繰り返しとなる説明は省略する。 The amplifier 60' includes a first-stage amplification unit 60-1 and a second-stage amplification unit 60-2. The first-stage amplification unit 60-1 includes a first laser gain medium 62 and a first reflection layer 67. The first laser gain medium 62 and the first reflective layer 67 are the same as the first laser gain medium 62 and the first reflective layer 67 described in FIGS. 3A and 3B, respectively. Therefore, repeated description of the first laser gain medium 62 and the first reflective layer 67 is omitted.

第2段目の増幅ユニット60−2は、第2レーザ利得媒質62−2と第2反射層67−2とを含む。第2レーザ利得媒質62−2は、励起光Bによって、エネルギ状態が高い状態に励起される。また、種光Aが励起状態の第2レーザ利得媒質62−2を通過することにより、エネルギが誘導放出される。その結果、種光Aが増幅される。第2レーザ利得媒質62−2の材質は、第1レーザ利得媒質62の材質と同じであってもよいし、異なっていてもよい。図3Eおよび図3Fに記載の例では、第2レーザ利得媒質62−2は、第1レーザ利得媒質62から離間して配置されている。 The second-stage amplification unit 60-2 includes a second laser gain medium 62-2 and a second reflection layer 67-2. The second laser gain medium 62-2 is excited by the excitation light B into a high energy state. Further, the seed light A passes through the second laser gain medium 62-2 in the excited state, so that energy is stimulated and emitted. As a result, the seed light A is amplified. The material of the second laser gain medium 62-2 may be the same as or different from the material of the first laser gain medium 62. In the example illustrated in FIGS. 3E and 3F, the second laser gain medium 62-2 is arranged apart from the first laser gain medium 62.

第2レーザ利得媒質62−2は、同軸光Cが入射する側の表面63−2、および、第2反射層67−2に接触配置される表面64−2を含む。 The second laser gain medium 62-2 includes a surface 63-2 on the side on which the coaxial light C is incident, and a surface 64-2 arranged in contact with the second reflective layer 67-2.

第2反射層67−2は、第2レーザ利得媒質62−2の表面64−2に接して配置される。第2反射層67−2は、同軸光Cを反射する。第2反射層67−2の材質は、第1反射層67の材質と同じであってもよいし、異なっていてもよい。 The second reflective layer 67-2 is arranged in contact with the surface 64-2 of the second laser gain medium 62-2. The second reflective layer 67-2 reflects the coaxial light C. The material of the second reflective layer 67-2 may be the same as or different from the material of the first reflective layer 67.

図3Eおよび図3Fから把握されるように、入力側光学系50が駆動されることにより、同軸光Cの第2レーザ利得媒質62−2への入射位置65−2または入射方向D’が変更される。図3Eおよび図3Fに記載の例では、入射位置65−2および入射方向D’の両者が変更される。 As understood from FIGS. 3E and 3F, the incident position 65-2 or the incident direction D′ of the coaxial light C on the second laser gain medium 62-2 is changed by driving the input side optical system 50. To be done. In the example shown in FIGS. 3E and 3F, both the incident position 65-2 and the incident direction D′ are changed.

また、入射位置65−2または入射方向D’が変更されることにより、第2反射層67−2における反射スポット68−2の位置が移動する。図3Fに記載の例では、光路C1に対応する反射スポット68−2が、反射スポット68D1−2であり、光路C2に対応する反射スポット68−2が、反射スポット68D2−2である。なお、入力側光学系50をX軸まわりにR方向に連続的に回転させる場合、反射スポット68−2の位置は、符号68D1−2によって示される位置から、符号68D2−2によって示される位置に向けて連続的に移動する(図3Fにおいて符号E’で示される矢印を参照)。そして、入力側光学系50の回転により、同軸光Cが、ポリゴンミラーの角部51を通過する時、反射スポット68−2の位置は、符号68D2−2によって示される位置から、符号68D1−2によって示される位置に不連続的に移動する。 Further, the position of the reflection spot 68-2 on the second reflection layer 67-2 moves by changing the incidence position 65-2 or the incidence direction D′. In the example illustrated in FIG. 3F, the reflection spot 68-2 corresponding to the optical path C1 is the reflection spot 68D1-2, and the reflection spot 68-2 corresponding to the optical path C2 is the reflection spot 68D2-2. When the input side optical system 50 is continuously rotated around the X axis in the R direction, the position of the reflection spot 68-2 is changed from the position indicated by reference numeral 68D1-2 to the position indicated by reference numeral 68D2-2. It continuously moves towards (see the arrow labeled E'in FIG. 3F). Then, when the coaxial light C passes through the corner 51 of the polygon mirror due to the rotation of the input side optical system 50, the position of the reflection spot 68-2 is changed from the position indicated by the reference numeral 68D2-2 to the reference numeral 68D1-2. Move discontinuously to the position indicated by.

第1の実施形態の第3変形例では、第2反射層67−2における同軸光Cの反射スポット68−2の位置が移動する。その結果、第2レーザ利得媒質62−2に作用する熱負荷が分散される。また、第3変形例では、増幅器が、第1段目の増幅ユニット60−1と、第2段目の増幅ユニット60−2とを含む。このため、第3変形例では、図3Aおよび図3Bに記載の例と比較して、種光の増幅率の高いレーザ増幅システムを実現することができる。 In the third modification of the first embodiment, the position of the reflection spot 68-2 of the coaxial light C on the second reflection layer 67-2 moves. As a result, the heat load acting on the second laser gain medium 62-2 is dispersed. Further, in the third modified example, the amplifier includes the first-stage amplification unit 60-1 and the second-stage amplification unit 60-2. Therefore, in the third modification, a laser amplification system having a higher amplification factor of seed light can be realized as compared with the examples described in FIGS. 3A and 3B.

なお、図3Eおよび図3Fに記載の例では、増幅ユニットの数が2つであるが、増幅ユニットの数は3つ以上であってもよい。また、図3Eおよび図3Fに記載の例では、入力側光学系50が、ポリゴンミラーによって構成されている。代替的に、入力側光学系50が、図3Dに記載の光ファイバー、あるいは、ポリゴンミラー以外のミラー(例えば、ガルバノミラー、ピエゾミラー、MEMSミラー)によって構成されてもよい。 Although the number of amplification units is two in the example shown in FIGS. 3E and 3F, the number of amplification units may be three or more. In the examples shown in FIGS. 3E and 3F, the input side optical system 50 is composed of a polygon mirror. Alternatively, the input side optical system 50 may be configured by the optical fiber shown in FIG. 3D or a mirror other than a polygon mirror (for example, a galvano mirror, a piezo mirror, a MEMS mirror).

(第1の実施形態の第4変形例)
図3Gは、第1の実施形態の第4変形例のレーザ増幅システム30Dを模式的に示す平面図である。また、図3Hは、第1の実施形態の第4変形例のレーザ増幅システム30Dを模式的に示す側面図である。なお、第4変形例のレーザ増幅システム30Dにおいて、第1の実施形態のレーザ増幅システム30の構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Fourth Modification of First Embodiment)
FIG. 3G is a plan view schematically showing the laser amplification system 30D of the fourth modified example of the first embodiment. Further, FIG. 3H is a side view schematically showing a laser amplification system 30D of a fourth modified example of the first embodiment. In addition, in the laser amplification system 30D of the fourth modified example, the components having the same functions as the components of the laser amplification system 30 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the repeated description will be omitted.

図3Gおよび図3Hに記載の例では、図3Aおよび図3Bの入力側光学系50が、入力側光学系50’’に置換され、図3Aおよび図3Bの駆動機構80が、駆動機構80’’(第1駆動機構)に置換されている。図3Gおよび図3Hにおけるその他の構成は、図3Aおよび図3Bにおける構成と同様である。 In the example shown in FIGS. 3G and 3H, the input side optical system 50 of FIGS. 3A and 3B is replaced with the input side optical system 50″, and the drive mechanism 80 of FIGS. 3A and 3B is replaced with the drive mechanism 80′. '(First drive mechanism). Other configurations in FIGS. 3G and 3H are similar to those in FIGS. 3A and 3B.

入力側光学系50’’は、第1光学素子40と増幅器60との間に配置される光学系である。入力側光学系50’’は、第1光学素子40から同軸光Cを受け取る。また、入力側光学系50’’は、増幅器60に同軸光Cを供給する。図3Gおよび図3Hに記載の例では、入力側光学系50’’は、ミラー(第1ミラー)を含む。ミラーは、例えば、ガルバノミラー(ミラーを軸まわりに揺動させる形式のミラー)、ピエゾミラー(ピエゾ素子によって揺動駆動されるミラー)、または、MEMSミラー(MicroElectro Mechanical Systemによって駆動されるミラー)である。 The input side optical system 50 ″ is an optical system arranged between the first optical element 40 and the amplifier 60. The input side optical system 50 ″ receives the coaxial light C from the first optical element 40. The input side optical system 50 ″ also supplies the coaxial light C to the amplifier 60. In the example illustrated in FIGS. 3G and 3H, the input side optical system 50 ″ includes a mirror (first mirror). The mirror is, for example, a galvano mirror (a mirror of a type in which the mirror is swung about an axis), a piezo mirror (a mirror that is oscillated by a piezo element), or a MEMS mirror (a mirror that is driven by a Micro Electro Mechanical System). is there.

図3Gおよび図3Hに記載のミラー(入力側光学系50’’)は、駆動機構80’’に接続され、駆動機構80’’によって駆動される。ミラーがピエゾミラーである場合、駆動機構80’’は、ピエゾ素子を含む。ミラーがMEMSミラーである場合、駆動機構80’’は、MEMS素子を含む。駆動機構80’’の駆動により、ミラーは、連続的または間歇的に回転または揺動する。 The mirror (input side optical system 50″) described in FIGS. 3G and 3H is connected to the drive mechanism 80″ and driven by the drive mechanism 80″. When the mirror is a piezo mirror, the drive mechanism 80″ includes a piezo element. If the mirror is a MEMS mirror, the drive mechanism 80 ″ includes a MEMS element. The drive mechanism 80 ″ drives the mirror to rotate or swing continuously or intermittently.

図3Gに記載の例では、駆動機構80’’は、ミラー(入力側光学系50’’)を、第1軸AX1まわりに揺動させる。第1軸AX1は、第1反射層67の反射面に平行であってもよいし、非平行であってもよい。ミラー(入力側光学系50’’)が、第1軸AX1まわりに揺動することにより、反射スポット68は、図3Hの矢印E1で示される方向に平行な方向に移動する。 In the example illustrated in FIG. 3G, the drive mechanism 80″ swings the mirror (the input side optical system 50″) about the first axis AX1. The first axis AX1 may be parallel or non-parallel to the reflecting surface of the first reflecting layer 67. The mirror (the input side optical system 50 ″) swings around the first axis AX<b>1, so that the reflection spot 68 moves in a direction parallel to the direction indicated by the arrow E<b>1 in FIG. 3H.

図3Gに記載の例では、駆動機構80’’は、ミラー(入力側光学系50’’)を、第2軸AX2まわりにも揺動させる。第2軸AX2は、第1軸AX1とは異なる軸である。第2軸AX2は、第1軸AX1に垂直な軸であってもよいし、第1軸AX1に垂直な軸、かつ、第1反射層67の反射面に平行な軸であってもよい。ミラー(入力側光学系50’’)が、第2軸AX2まわりに揺動することにより、反射スポット68は、図3Gの矢印E2で示される方向に平行な方向に移動する。 In the example illustrated in FIG. 3G, the drive mechanism 80″ swings the mirror (input side optical system 50″) also about the second axis AX2. The second axis AX2 is an axis different from the first axis AX1. The second axis AX2 may be an axis perpendicular to the first axis AX1, or may be an axis perpendicular to the first axis AX1 and an axis parallel to the reflective surface of the first reflective layer 67. The mirror (the input side optical system 50 ″) swings around the second axis AX2, whereby the reflection spot 68 moves in a direction parallel to the direction indicated by the arrow E2 in FIG. 3G.

図3Gおよび図3Hに記載の第4変形例では、第1反射層67における同軸光Cの反射スポット68の位置が移動する。その結果、第1レーザ利得媒質62に作用する熱負荷が分散される。また、第4変形例では、ミラー(入力側光学系50’’)が、第1軸AX1まわりに揺動または回転するとともに、第2軸AX2まわりに揺動または回転する。このため、第1反射層67における同軸光Cの反射スポット68は、第1反射層67上を2次元的に移動する。その結果、第1レーザ利得媒質62に作用する熱負荷がより一層分散される。また、第4変形例では、入力側光学系50’’が、ミラーによって構成されている。このため、平行平板透過板の揺動を用いる場合と比較して、種光Aと励起光Bとの間の軸ずれが抑制される。 In the fourth modification shown in FIGS. 3G and 3H, the position of the reflection spot 68 of the coaxial light C on the first reflection layer 67 moves. As a result, the heat load acting on the first laser gain medium 62 is dispersed. In the fourth modification, the mirror (input side optical system 50″) swings or rotates about the first axis AX1 and swings or rotates about the second axis AX2. Therefore, the reflection spot 68 of the coaxial light C on the first reflection layer 67 moves two-dimensionally on the first reflection layer 67. As a result, the heat load acting on the first laser gain medium 62 is further dispersed. Further, in the fourth modified example, the input side optical system 50 ″ is configured by a mirror. Therefore, the axis shift between the seed light A and the excitation light B is suppressed as compared with the case where the oscillation of the parallel flat plate transmission plate is used.

なお、第4変形例では、ミラー(入力側光学系50’’)が、第1軸AX1まわりに揺動または回転するとともに、第2軸AX2まわりに揺動または回転する例について説明した。しかし、ミラー(入力側光学系50’’)の揺動または回転は、1つの軸まわりのみで行われてもよい。図3Iおよび図3Jに記載の例では、ミラーは、第1軸AX1まわりに揺動または回転するが、第1軸AX1とは異なる軸まわりには揺動または回転しない。この場合、ミラー(入力側光学系50’’)が第1軸AX1まわりに揺動または回転することにより、反射スポット68は、第1反射層67上を1次元的に、すなわち、直線的に移動する。なお、図3Iおよび図3Jに記載の例では、図3Gおよび図3Hに記載の例と比較して、駆動機構80’’をより簡素化することが可能である。 In the fourth modification, the mirror (the input side optical system 50″) swings or rotates about the first axis AX1 and swings or rotates about the second axis AX2. However, the swinging or rotating of the mirror (input side optical system 50 ″) may be performed only around one axis. In the example shown in FIGS. 3I and 3J, the mirror swings or rotates about the first axis AX1, but does not swing or rotate about an axis different from the first axis AX1. In this case, when the mirror (input side optical system 50″) swings or rotates about the first axis AX1, the reflection spot 68 is one-dimensionally, that is, linearly on the first reflection layer 67. Moving. It should be noted that in the example shown in FIGS. 3I and 3J, the drive mechanism 80 ″ can be more simplified than in the examples shown in FIGS. 3G and 3H.

(第1の実施形態の第5変形例)
図3K乃至図3Mは、第1の実施形態の第5変形例のレーザ増幅システム30Eを模式的に示す平面図である。なお、第5変形例のレーザ増幅システム30Eにおいて、第1の実施形態のレーザ増幅システム30の構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Fifth Modification of First Embodiment)
3K to 3M are plan views schematically showing a laser amplification system 30E according to a fifth modified example of the first embodiment. In the laser amplification system 30E of the fifth modified example, components having the same functions as the components of the laser amplification system 30 of the first embodiment are given the same drawing numbers, and repeated explanations are omitted.

図3K乃至図3Mに記載の例では、増幅器60に冷却機構70が配置されている点で、図3Aに記載の例と異なる。図3K乃至図3Mにおけるその他の構成は、図3Aにおける構成と同様である。冷却機構70は、増幅器60(特に、第1レーザ利得媒質62等のレーザ利得媒質)を冷却する機構である。 The example described in FIGS. 3K to 3M is different from the example described in FIG. 3A in that the cooling mechanism 70 is arranged in the amplifier 60. Other configurations in FIGS. 3K to 3M are similar to the configuration in FIG. 3A. The cooling mechanism 70 is a mechanism for cooling the amplifier 60 (in particular, the laser gain medium such as the first laser gain medium 62).

図3Kに記載の例では、冷却機構70は、ヒートシンクを含む。ヒートシンクは、熱伝導率の高い材料、例えば、金属材料によって構成される。図3Kに記載の例では、ヒートシンク(冷却機構70)は、第1レーザ利得媒質62の裏面側(第1反射層67が設けられている側)に配置されている。ヒートシンクは、第1反射層67に接触配置されている。 In the example described in FIG. 3K, the cooling mechanism 70 includes a heat sink. The heat sink is made of a material having a high thermal conductivity, for example, a metal material. In the example illustrated in FIG. 3K, the heat sink (cooling mechanism 70) is arranged on the back surface side of the first laser gain medium 62 (the side on which the first reflection layer 67 is provided). The heat sink is arranged in contact with the first reflective layer 67.

図3Kに記載の例では、冷却機構70によって、第1レーザ利得媒質62の温度上昇が、より一層抑制される。なお、冷却機構70は、図3C、図3D、図3G、図3Iに記載の例における増幅器60(より具体的には、第1レーザ利得媒質62の裏面側)に適用されてもよい。また、冷却機構70は、図3Eに記載の例における増幅器60’に適用されてもよい。例えば、第1のヒートシンク(冷却機構70)が、第1反射層67に接触配置され、かつ、第2のヒートシンク(冷却機構70)が、第2反射層67−2に接触配置されてもよい。 In the example shown in FIG. 3K, the cooling mechanism 70 further suppresses the temperature rise of the first laser gain medium 62. The cooling mechanism 70 may be applied to the amplifier 60 (more specifically, the back surface side of the first laser gain medium 62) in the example described in FIGS. 3C, 3D, 3G, and 3I. The cooling mechanism 70 may also be applied to the amplifier 60' in the example described in FIG. 3E. For example, the first heat sink (cooling mechanism 70) may be arranged in contact with the first reflective layer 67, and the second heat sink (cooling mechanism 70) may be arranged in contact with the second reflective layer 67-2. ..

図3Lに記載の例では、冷却機構70は、冷媒流路72と、冷媒流路72に冷媒(例えば、水、液化窒素、液化ヘリウム等の液体、または、空気等の気体)を供給する冷媒供給機構74(例えば、冷媒タンク、冷媒供給ポンプ等)とを含む。冷媒流路72の少なくとも一部は、第1反射層67に沿って配置されてもよい。冷媒流路72の少なくとも一部は、第1反射層67に平行に配置されてもよい。また、図3Lに記載の例では、冷媒流路72は、第1レーザ利得媒質62の裏面側(第1反射層67が設けられている側)に配置されている。 In the example illustrated in FIG. 3L, the cooling mechanism 70 supplies a refrigerant flow path 72 and a refrigerant (for example, water, a liquid such as liquefied nitrogen, liquefied helium, or a gas such as air) to the refrigerant flow path 72. And a supply mechanism 74 (for example, a refrigerant tank, a refrigerant supply pump, etc.). At least a part of the coolant channel 72 may be arranged along the first reflective layer 67. At least a part of the coolant channel 72 may be arranged in parallel with the first reflective layer 67. Further, in the example shown in FIG. 3L, the coolant channel 72 is arranged on the back surface side of the first laser gain medium 62 (the side on which the first reflection layer 67 is provided).

図3Lに記載の例では、冷媒流路72を流れる冷媒によって、第1レーザ利得媒質62の温度上昇が、より一層抑制される。なお、冷媒流路72は、図3C、図3D、図3G、図3Iに記載の例における増幅器60(より具体的には、第1レーザ利得媒質62の裏面側)に適用されてもよい。また、冷媒流路72は、図3Eに記載の例における増幅器60’に適用されてもよい。例えば、冷媒流路72の少なくとも一部が、第1反射層67に沿って配置され、かつ、冷媒流路72の少なくとも一部が、第2反射層67−2に沿って配置されてもよい。 In the example illustrated in FIG. 3L, the temperature of the first laser gain medium 62 is further suppressed by the coolant flowing through the coolant flow path 72. The coolant channel 72 may be applied to the amplifier 60 (more specifically, the back surface side of the first laser gain medium 62) in the examples described in FIGS. 3C, 3D, 3G, and 3I. Also, the refrigerant flow path 72 may be applied to the amplifier 60' in the example described in FIG. 3E. For example, at least a part of the coolant channel 72 may be arranged along the first reflective layer 67, and at least a part of the coolant channel 72 may be arranged along the second reflective layer 67-2. ..

図3Mに記載の例は、図3Kに記載の例と、図3Lに記載の例との組み合わせである。冷却機構70は、ヒートシンクと、冷媒流路72と、冷媒流路72に冷媒(例えば、水、液化窒素、液化ヘリウム等の液体、または、空気等の気体)を供給する冷媒供給機構74(例えば、冷媒タンク、冷媒供給ポンプ等)とを含む。図3Mに記載の例では、冷媒流路72は、ヒートシンクの内部に設けられている。代替的に、冷媒流路72は、ヒートシンクの表面に冷媒を供給してもよい。 The example described in FIG. 3M is a combination of the example described in FIG. 3K and the example described in FIG. 3L. The cooling mechanism 70 includes a heat sink, a refrigerant flow path 72, and a refrigerant supply mechanism 74 (for example, a liquid such as water, liquefied nitrogen, liquefied helium, or a gas such as air) supplied to the refrigerant flow path 72 (for example, water). , A refrigerant tank, a refrigerant supply pump, etc.). In the example shown in FIG. 3M, the coolant flow path 72 is provided inside the heat sink. Alternatively, the coolant channel 72 may supply coolant to the surface of the heat sink.

図3Mに記載の例では、ヒートシンクおよび冷媒流路72によって、第1レーザ利得媒質62の温度上昇が、より一層抑制される。なお、ヒートシンクおよび冷媒流路72は、図3C、図3D、図3G、図3Iに記載の例における増幅器60(より具体的には、第1レーザ利得媒質62の裏面側)に適用されてもよい。また、ヒートシンクおよび冷媒流路72は、図3Eに記載の例における増幅器60’に適用されてもよい。例えば、第1ヒートシンクおよび冷媒流路72が第1レーザ利得媒質62の裏面側に配置され、かつ、第2ヒートシンクおよび第2冷媒流路が、第2レーザ利得媒質62−2の裏面側に配置されてもよい。 In the example described in FIG. 3M, the heat sink and the coolant flow path 72 further suppress the temperature rise of the first laser gain medium 62. The heat sink and the coolant channel 72 may be applied to the amplifier 60 (more specifically, the back surface side of the first laser gain medium 62) in the example illustrated in FIGS. 3C, 3D, 3G, and 3I. Good. Also, the heat sink and coolant flow path 72 may be applied to the amplifier 60' in the example described in Figure 3E. For example, the first heat sink and the coolant channel 72 are arranged on the back side of the first laser gain medium 62, and the second heat sink and the second coolant channel are arranged on the back side of the second laser gain medium 62-2. May be done.

(第2の実施形態)
図4Aおよび図4Bを参照して、第2の実施形態に係るレーザ増幅システム30A−1について説明する。図4Aは、レーザ増幅システム30A−1を模式的に示す平面図であり、図4Bは、レーザ増幅システム30A−1を模式的に示す側面図である。なお、図4Bには、図面の複雑化を避けるため、入力側光学系50’’’および増幅器60以外の構成要素については、記載が省略されている。また、第2の実施形態におけるレーザ増幅システム30A−1において、第1の実施形態のレーザ増幅システム30の構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Second embodiment)
A laser amplification system 30A-1 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. FIG. 4A is a plan view schematically showing the laser amplification system 30A-1, and FIG. 4B is a side view schematically showing the laser amplification system 30A-1. In FIG. 4B, in order to avoid complication of the drawing, the components other than the input side optical system 50′″ and the amplifier 60 are not shown. Further, in the laser amplification system 30A-1 according to the second embodiment, components having the same functions as those of the components of the laser amplification system 30 according to the first embodiment are given the same drawing numbers, and repeated description will be given. Omit it.

第2の実施形態におけるレーザ増幅システム30A−1は、入力側光学系50’’’の構成が、第1の実施形態のレーザ増幅システム30における入力側光学系50と異なっている。 The laser amplification system 30A-1 in the second embodiment is different from the input side optical system 50 in the laser amplification system 30 of the first embodiment in the configuration of the input side optical system 50'''.

入力側光学系50’’’は、第1光学素子40と増幅器60との間に配置される光学系である。入力側光学系50’’’は、第1光学素子40から同軸光Cを受け取る。また、入力側光学系50’’’は、増幅器60に同軸光Cを供給する。入力側光学系50’’’は、第1ミラー50−1と、第2ミラー50−2とを備える。 The input side optical system 50 ″″ is an optical system arranged between the first optical element 40 and the amplifier 60. The input side optical system 50 ″″ receives the coaxial light C from the first optical element 40. The input side optical system 50 ′″ supplies the coaxial light C to the amplifier 60. The input side optical system 50 ″″ includes a first mirror 50-1 and a second mirror 50-2.

第1ミラー50−1は、第1光学素子40からの同軸光Cを受け取る。第1ミラー50−1は、同軸光Cを反射し、同軸光Cを第2ミラー50−2に供給する。第2ミラー50−2は、第1ミラー50−1と増幅器60との間に配置される。第2ミラー50−2には、第1ミラー50−1からの同軸光Cが入射され、第2ミラー50−2は、同軸光Cを反射する。第2ミラー50−2によって反射された同軸光Cは、増幅器60に供給される。 The first mirror 50-1 receives the coaxial light C from the first optical element 40. The first mirror 50-1 reflects the coaxial light C and supplies the coaxial light C to the second mirror 50-2. The second mirror 50-2 is arranged between the first mirror 50-1 and the amplifier 60. The coaxial light C from the first mirror 50-1 is incident on the second mirror 50-2, and the second mirror 50-2 reflects the coaxial light C. The coaxial light C reflected by the second mirror 50-2 is supplied to the amplifier 60.

第1ミラー50−1は、図4Aに記載の例では、ポリゴンミラーであるが、その他のミラー(ガルバノミラー、ピエゾミラー、MEMSミラー)であってもよい。第2ミラー50−2は、図4Aに記載の例では、ポリゴンミラーであるが、その他のミラー(ガルバノミラー、ピエゾミラー、MEMSミラー)であってもよい。 The first mirror 50-1 is a polygon mirror in the example illustrated in FIG. 4A, but may be another mirror (galvano mirror, piezo mirror, MEMS mirror). The second mirror 50-2 is a polygon mirror in the example illustrated in FIG. 4A, but may be another mirror (galvano mirror, piezo mirror, MEMS mirror).

図4Aに記載の例では、第1ミラー50−1の回転または揺動は、第1駆動機構80−1によって行われる。第1駆動機構80−1は、例えば、モータおよび動力伝達機構を備える。図4Aに記載の例では、第1駆動機構80−1は、第1ミラー50−1に機械的に連結されている。 In the example illustrated in FIG. 4A, the rotation or swing of the first mirror 50-1 is performed by the first drive mechanism 80-1. The first drive mechanism 80-1 includes, for example, a motor and a power transmission mechanism. In the example illustrated in FIG. 4A, the first drive mechanism 80-1 is mechanically connected to the first mirror 50-1.

第1駆動機構80−1は、制御装置90からの指令信号(例えば、電気信号)に基づいて駆動される。図4Aに記載の例では、制御装置90と第1駆動機構80−1とは電気的に接続されており、第1駆動機構80−1は、制御装置90からの指令信号に基づいて、第1ミラー50−1を駆動する。第1駆動機構80−1は、第1ミラー50−1を、軸X1まわりに、連続的または間歇的に回転または揺動する。 The first drive mechanism 80-1 is driven based on a command signal (for example, an electric signal) from the control device 90. In the example illustrated in FIG. 4A, the control device 90 and the first drive mechanism 80-1 are electrically connected to each other, and the first drive mechanism 80-1 is based on a command signal from the control device 90. 1 Drive the mirror 50-1. The first drive mechanism 80-1 rotates or swings the first mirror 50-1 around the axis X1 continuously or intermittently.

図4Aに記載の例では、第2ミラー50−2の回転または揺動は、第2駆動機構80−2によって行われる。第2駆動機構80−2は、例えば、モータおよび動力伝達機構を備える。図4Aに記載の例では、第2駆動機構80−2は、第2ミラー50−2に機械的に連結されている。 In the example illustrated in FIG. 4A, the rotation or swing of the second mirror 50-2 is performed by the second drive mechanism 80-2. The second drive mechanism 80-2 includes, for example, a motor and a power transmission mechanism. In the example illustrated in FIG. 4A, the second drive mechanism 80-2 is mechanically connected to the second mirror 50-2.

第2駆動機構80−2は、制御装置90からの指令信号(例えば、電気信号)に基づいて駆動される。図4Aに記載の例では、制御装置90と第2駆動機構80−2とは電気的に接続されており、第2駆動機構80−2は、制御装置90からの指令信号に基づいて、第2ミラー50−2を駆動する。第2駆動機構80−2は、第2ミラー50−2を、軸X2まわりに、連続的または間歇的に回転または揺動する。第1駆動機構80−1および第2駆動機構80−2は、入力側光学系50’’’を駆動する駆動機構を構成する。 The second drive mechanism 80-2 is driven based on a command signal (for example, an electric signal) from the control device 90. In the example illustrated in FIG. 4A, the control device 90 and the second drive mechanism 80-2 are electrically connected to each other, and the second drive mechanism 80-2 is based on a command signal from the control device 90. 2 Drive the mirror 50-2. The second driving mechanism 80-2 rotates or swings the second mirror 50-2 around the axis X2 continuously or intermittently. The first drive mechanism 80-1 and the second drive mechanism 80-2 constitute a drive mechanism that drives the input side optical system 50 ″″.

(平行入射モード)
制御装置90は、駆動機構(第1駆動機構80−1および第2駆動機構80−2)に制御信号を送信する。図4Aおよび4Bに記載の例では、制御装置90は、増幅器60への入射方向Dを固定した状態で増幅器60への入射位置65を変化させる平行入射モードを実行可能である。平行入射モードでは、増幅器60から、互いに平行な増幅光M(図4Bの光路M1、および、光路M2を参照)が出力される。なお、入射方向Dの表面63に対する入射角は、例えば、0度より大きく90度より小さい。
(Parallel incidence mode)
The control device 90 sends a control signal to the drive mechanism (the first drive mechanism 80-1 and the second drive mechanism 80-2). In the example shown in FIGS. 4A and 4B, the controller 90 can execute the parallel incidence mode in which the incident position 65 on the amplifier 60 is changed while the incident direction D on the amplifier 60 is fixed. In the parallel incidence mode, the amplifier 60 outputs amplified lights M (see the optical paths M1 and M2 in FIG. 4B) that are parallel to each other. The incident angle with respect to the surface 63 in the incident direction D is, for example, larger than 0 degree and smaller than 90 degree.

図4Cを参照して、平行入射モードの1例について説明する。図4Cには、第1ミラー50−1と、第2ミラー50−2とが記載されている。第1ミラー50−1は、第1反射面52−1を含み、第2ミラー50−2は、第2反射面52−2を含む。第1ミラー50−1に向けて入射される同軸光Cは、第1ミラー50−1の第1反射面52−1および第2ミラー50−2の第2反射面52−2で反射され、光路C1または光路C2等に沿って出射される。図4Cの上側の図に記載の例では、第1反射面52−1と、第2反射面52−2とが平行である。このため、第1ミラー50−1に向けて入射される同軸光Cと、光路C1に沿って出射される同軸光とは、互いに平行である。 An example of the parallel incidence mode will be described with reference to FIG. 4C. FIG. 4C shows the first mirror 50-1 and the second mirror 50-2. The first mirror 50-1 includes a first reflecting surface 52-1 and the second mirror 50-2 includes a second reflecting surface 52-2. The coaxial light C incident on the first mirror 50-1 is reflected by the first reflecting surface 52-1 of the first mirror 50-1 and the second reflecting surface 52-2 of the second mirror 50-2, The light is emitted along the optical path C1 or the optical path C2. In the example illustrated in the upper diagram of FIG. 4C, the first reflecting surface 52-1 and the second reflecting surface 52-2 are parallel to each other. For this reason, the coaxial light C incident on the first mirror 50-1 and the coaxial light emitted along the optical path C1 are parallel to each other.

図4Cの下側の図は、図4Cの上側の図に示される状態から、第1ミラー50−1がR1方向に第1角度θ回転し、第2ミラー50−2がR2方向(R1方向と同方向)に第2角度θ(第1角度=第2角度)回転した後の状態を示す。図4Cの下側の図に記載の例では、第1反射面52−1と、第2反射面52−2とが平行である。このため、第1ミラー50−1に向けて入射される同軸光Cと、光路C2に沿って出射される同軸光とは、互いに平行である。以上のことから、図4Cにおいて、光路C1と光路C2とは、互いに平行であることが把握される。すなわち、図4Cに記載の例では、第1反射面52−1と、第2反射面52−2とが互いに平行となるように、制御装置90は、駆動機構(第1駆動機構80−1および第2駆動機構80−2)に制御信号を送信する。その結果、平行入射モードが実現される。 In the lower diagram of FIG. 4C, the first mirror 50-1 rotates by the first angle θ in the R1 direction from the state shown in the upper diagram of FIG. 4C, and the second mirror 50-2 moves in the R2 direction (R1 direction). The state after the second angle θ (first angle=second angle) is rotated in the same direction). In the example illustrated in the lower side of FIG. 4C, the first reflecting surface 52-1 and the second reflecting surface 52-2 are parallel to each other. Therefore, the coaxial light C incident on the first mirror 50-1 and the coaxial light C emitted along the optical path C2 are parallel to each other. From the above, in FIG. 4C, it is understood that the optical path C1 and the optical path C2 are parallel to each other. That is, in the example illustrated in FIG. 4C, the control device 90 controls the drive mechanism (first drive mechanism 80-1) so that the first reflective surface 52-1 and the second reflective surface 52-2 are parallel to each other. And a control signal to the second drive mechanism 80-2). As a result, the parallel incidence mode is realized.

なお、図4A乃至図4Cに記載の例では、制御装置90は、第1ミラー50−1の揺動速度の大きさまたは回転速度の大きさが、第2ミラー50−2の揺動速度の大きさまたは回転速度の大きさと等しくなるように、第1駆動機構80−1および第2駆動機構80−2を制御してもよい。また、制御装置90は、制御装置90は、第1ミラー50−1の揺動方向または回転方向(軸X1まわりの揺動方向R1または回転方向R1)が、第2ミラー50−2の揺動方向または回転方向(軸X2まわりの揺動方向R2または回転方向R2)と同方向となるように、第1駆動機構80−1および第2駆動機構80−2を制御してもよい。 In the example illustrated in FIGS. 4A to 4C, the controller 90 determines that the magnitude of the swing speed or the rotation speed of the first mirror 50-1 is equal to the swing speed of the second mirror 50-2. You may control the 1st drive mechanism 80-1 and the 2nd drive mechanism 80-2 so that it may become equal to the magnitude|size or the magnitude|size of a rotation speed. Further, the control device 90 controls that the swing direction or the rotation direction of the first mirror 50-1 (the swing direction R1 or the rotation direction R1 around the axis X1) causes the second mirror 50-2 to swing. The first drive mechanism 80-1 and the second drive mechanism 80-2 may be controlled so that the first drive mechanism 80-1 and the second drive mechanism 80-2 are in the same direction as the rotation direction (the swinging direction R2 around the axis X2 or the rotation direction R2).

なお、平行入射モードにおける制御は、図4Cに記載の例に限定されない。平行入射モードにおける制御は、増幅器60への入射方向Dを固定した状態で増幅器60への入射位置65を変化させる制御であれば、第1ミラー50−1および第2ミラー50−2をどのように制御してもよい。 Note that the control in the parallel incidence mode is not limited to the example described in FIG. 4C. If the control in the parallel incidence mode is the control to change the incident position 65 to the amplifier 60 with the incident direction D to the amplifier 60 being fixed, how to control the first mirror 50-1 and the second mirror 50-2. It may be controlled to.

図4Bに記載の例では、平行入射モードが実行されることにより、反射スポット68は、符号68D1で示される位置から、符号68D2で示される位置に連続的または間歇的に移動する(図4Bにおいて符号Eで示される矢印を参照)。反射スポット68の位置の移動に伴い、増幅光Mの光路は、符号M1で示される光路から、符号M2で示される光路に移動する。光路M1と光路M2とは互いに平行である。 In the example shown in FIG. 4B, the parallel incident mode is executed, so that the reflected spot 68 moves continuously or intermittently from the position shown by reference numeral 68D1 to the position shown by reference numeral 68D2 (in FIG. 4B). (See arrow labeled E). With the movement of the position of the reflection spot 68, the optical path of the amplified light M moves from the optical path indicated by the reference symbol M1 to the optical path indicated by the reference symbol M2. The optical path M1 and the optical path M2 are parallel to each other.

第2の実施形態は、第1の実施形態の効果と同様の効果を奏する。また、第2の実施形態では、増幅器60への入射方向Dを一定にする平行入射モードを実行可能である。平行入射モードでは、互いに平行な増幅光が出力される。互いに平行な増幅光が出力される場合には、互いに非平行な増幅光が出力される場合と比較して、増幅光の取り扱い、例えば、増幅光の目標(加工対象物あるいは破壊対象物)への誘導制御が容易となる。また、第1の実施形態では、増幅器内において、光路間の幅(図3Bにおける光路C1と光路C2との間の距離)が、同軸光Cの進行につれて広がる。これに対し、平行入射モードでは、増幅器内において、光路間の幅(図4Bにおける光路C1と光路C2との間の距離)が、同軸光Cの進行につれて広がらない。よって、レーザ利得媒質を小型化することが可能である。特に、同軸光の進行方向に沿って複数の増幅ユニットが配置されている場合、小型化の効果は顕著である。当該効果について、下記第1変形例を用いて説明する。 The second embodiment has the same effects as the effects of the first embodiment. Further, in the second embodiment, it is possible to execute the parallel incidence mode in which the incident direction D to the amplifier 60 is made constant. In the parallel incidence mode, mutually amplified light is output. When amplified light that is parallel to each other is output, compared to when amplified light that is not parallel to each other is output, the amplified light is handled, for example, to the target of the amplified light (object to be processed or object to be destroyed). It becomes easy to control the guidance. Further, in the first embodiment, the width between the optical paths (the distance between the optical path C1 and the optical path C2 in FIG. 3B) increases in the amplifier as the coaxial light C advances. On the other hand, in the parallel incidence mode, the width between the optical paths (the distance between the optical path C1 and the optical path C2 in FIG. 4B) does not increase as the coaxial light C advances in the amplifier. Therefore, the laser gain medium can be downsized. In particular, when a plurality of amplification units are arranged along the traveling direction of the coaxial light, the effect of downsizing is remarkable. The effect will be described using the following first modified example.

(第2の実施形態の第1変形例)
図4Dは、第2の実施形態の第1変形例のレーザ増幅システム30B−1を模式的に示す平面図である。また、図4Eは、第2の実施形態の第1変形例のレーザ増幅システム30B−1を模式的に示す側面図である。なお、第1変形例のレーザ増幅システム30B−1において、第2の実施形態、第1の実施形態(および第1の実施形態の各変形例)のレーザ増幅システムの構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(First Modification of Second Embodiment)
FIG. 4D is a plan view schematically showing the laser amplification system 30B-1 of the first modified example of the second embodiment. FIG. 4E is a side view schematically showing the laser amplification system 30B-1 of the first modified example of the second embodiment. The laser amplification system 30B-1 of the first modification has the same functions as the components of the laser amplification system of the second embodiment and the first embodiment (and each modification of the first embodiment). The same drawing number is given to the component, and the repeated description is omitted.

図4Dおよび図4Eに記載の例では、図4Aおよび図4Bの増幅器60が、増幅器60’に置換されている。図4Dおよび図4Eにおけるその他の構成は、図4Aおよび図4Bにおける構成と同様である。 In the example described in FIGS. 4D and 4E, the amplifier 60 of FIGS. 4A and 4B is replaced by an amplifier 60'. Other configurations in FIGS. 4D and 4E are similar to those in FIGS. 4A and 4B.

増幅器60’は、第1段目の増幅ユニット60−1と、第2段目の増幅ユニット60−2とを備える。第1段目の増幅ユニット60−1は、第1レーザ利得媒質62と第1反射層67とを含む。また、第2段目の増幅ユニット60−2は、第2レーザ利得媒質62−2と第2反射層67−2とを含む。図4Dおよび図4Eに記載の第1レーザ利得媒質62、第1反射層67の機能は、図3Aおよび図3Bに記載の第1レーザ利得媒質62、第1反射層67の機能と、それぞれ同一である。また、図4Dおよび図4Eに記載の第2レーザ利得媒質62−2、第2反射層67−2の機能は、図3Eおよび図3Fに記載の第2レーザ利得媒質62−2、第2反射層67−2の機能と、それぞれ同一である。よって、第1レーザ利得媒質62、第1反射層67、第2レーザ利得媒質62−2、第2反射層67−2について、繰り返しとなる説明は省略する。なお、図4Dおよび図4Eに記載の例では、増幅ユニットの数が2つであるが、増幅ユニットの数は3つ以上であってもよい。 The amplifier 60' includes a first-stage amplification unit 60-1 and a second-stage amplification unit 60-2. The first-stage amplification unit 60-1 includes a first laser gain medium 62 and a first reflection layer 67. The second-stage amplification unit 60-2 also includes a second laser gain medium 62-2 and a second reflective layer 67-2. The functions of the first laser gain medium 62 and the first reflection layer 67 shown in FIGS. 4D and 4E are the same as the functions of the first laser gain medium 62 and the first reflection layer 67 shown in FIGS. 3A and 3B, respectively. Is. The functions of the second laser gain medium 62-2 and the second reflection layer 67-2 shown in FIGS. 4D and 4E are the same as those of the second laser gain medium 62-2 and the second reflection layer 62-2 shown in FIGS. 3E and 3F. The functions of the layers 67-2 are the same. Therefore, repeated description of the first laser gain medium 62, the first reflection layer 67, the second laser gain medium 62-2, and the second reflection layer 67-2 will be omitted. Although the number of amplification units is two in the example illustrated in FIGS. 4D and 4E, the number of amplification units may be three or more.

図4Dおよび図4Eから把握されるように、入力側光学系50が駆動されることにより、同軸光Cの第2レーザ利得媒質62−2への入射位置65−2が変更される。他方、同軸光Cの第2レーザ利得媒質62−2への入射方向D’は一定である As can be understood from FIGS. 4D and 4E, the incident position 65-2 of the coaxial light C on the second laser gain medium 62-2 is changed by driving the input side optical system 50. On the other hand, the incident direction D′ of the coaxial light C on the second laser gain medium 62-2 is constant.

入射位置65−2が変更されることにより、第2反射層67−2における反射スポット68−2の位置が移動する。図4Eに記載の例では、光路C1に対応する反射スポット68−2が、反射スポット68D1−2であり、光路C2に対応する反射スポット68−2が、反射スポット68D2−2である。 By changing the incident position 65-2, the position of the reflection spot 68-2 on the second reflection layer 67-2 moves. In the example illustrated in FIG. 4E, the reflection spot 68-2 corresponding to the optical path C1 is the reflection spot 68D1-2, and the reflection spot 68-2 corresponding to the optical path C2 is the reflection spot 68D2-2.

図4Eに記載の例では、同軸光Cの第1レーザ利得媒質62への入射方向Dは一定であり、同軸光Cの第2レーザ利得媒質62−2への入射方向D’は一定である。このため、増幅器60’内において、光路間の幅(図4Eにおける光路C1と光路C2との間の距離)が、同軸光Cの進行につれて広がらない。このため、図4Eに記載の例では、図3Fに記載の例と比較して、第2レーザ利得媒質62−2の大きさを、より小型化することが可能である。 In the example shown in FIG. 4E, the incident direction D of the coaxial light C on the first laser gain medium 62 is constant, and the incident direction D′ of the coaxial light C on the second laser gain medium 62-2 is constant. .. Therefore, in the amplifier 60', the width between the optical paths (the distance between the optical paths C1 and C2 in FIG. 4E) does not increase as the coaxial light C advances. Therefore, in the example shown in FIG. 4E, the size of the second laser gain medium 62-2 can be further reduced as compared with the example shown in FIG. 3F.

第2の実施形態の第1変形例は、第2の実施形態と同様の効果を奏する。また、第1変形例では、増幅器が、第1段目の増幅ユニット60−1と、第2段目の増幅ユニット60−2とを含む。このため、第1変形例では、図4Aおよび図4Bに記載の例と比較して、種光の増幅率の高いレーザ増幅システムを実現することができる。加えて、第2の実施形態の第1変形例では、第2レーザ利得媒質62−2の小型化が可能である。 The first modified example of the second embodiment has the same effects as the second embodiment. In addition, in the first modification, the amplifier includes the first-stage amplification unit 60-1 and the second-stage amplification unit 60-2. Therefore, in the first modification, a laser amplification system having a higher amplification factor of seed light can be realized as compared with the examples described in FIGS. 4A and 4B. In addition, in the first modification of the second embodiment, the second laser gain medium 62-2 can be downsized.

(第2の実施形態の第2変形例)
図4Fは、第2の実施形態の第2変形例のレーザ増幅システム30C−1を模式的に示す平面図である。なお、第2変形例のレーザ増幅システム30C−1において、第2の実施形態のレーザ増幅システム30A−1の構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Second Modification of Second Embodiment)
FIG. 4F is a plan view schematically showing the laser amplification system 30C-1 of the second modified example of the second embodiment. In addition, in the laser amplification system 30C-1 of the second modified example, the same drawing number is given to the component having the same function as the component of the laser amplification system 30A-1 of the second embodiment, and the repeated description will be given. Is omitted.

図4Fに記載の例では、増幅器60に冷却機構70が配置されている点で、図4Aに記載の例と異なる。図4Fにおけるその他の構成は、図4Aにおける構成と同様である。 The example shown in FIG. 4F is different from the example shown in FIG. 4A in that a cooling mechanism 70 is arranged in the amplifier 60. Other configurations in FIG. 4F are similar to those in FIG. 4A.

冷却機構70は、図3Kに記載の冷却機構70と同じであってもよいし、図3Lに記載の冷却機構70と同じであってもよいし、図3Mに記載の冷却機構70と同じであってもよい。 The cooling mechanism 70 may be the same as the cooling mechanism 70 illustrated in FIG. 3K, the cooling mechanism 70 illustrated in FIG. 3L, or the cooling mechanism 70 illustrated in FIG. 3M. It may be.

図4Fに記載の例では、冷却機構70によって、第1レーザ利得媒質62の温度上昇が抑制される。 In the example shown in FIG. 4F, the cooling mechanism 70 suppresses the temperature rise of the first laser gain medium 62.

なお、冷却機構70は、第2の実施形態の第1変形例(具体的には、図4Dに記載の例における増幅器60’)に適用されてもよい。 The cooling mechanism 70 may be applied to the first modified example of the second embodiment (specifically, the amplifier 60' in the example described in FIG. 4D).

(第3の実施形態)
図5Aおよび図5Bを参照して、第3の実施形態に係るレーザ増幅システム30A−2について説明する。図5Aは、レーザ増幅システム30A−2を模式的に示す平面図であり、図5Bは、レーザ増幅システム30A−2を模式的に示す側面図である。なお、図5Bには、図面の複雑化を避けるため、入力側光学系50’’’、増幅器60、出力側光学系55以外の構成要素については、記載が省略されている。また、第3の実施形態におけるレーザ増幅システム30A−2において、第1の実施形態のレーザ増幅システム30の構成要素、または、第2の実施形態のレーザ増幅システム30A−1の構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Third Embodiment)
A laser amplification system 30A-2 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. 5A is a plan view schematically showing the laser amplification system 30A-2, and FIG. 5B is a side view schematically showing the laser amplification system 30A-2. In FIG. 5B, in order to avoid complication of the drawing, the components other than the input side optical system 50′″, the amplifier 60, and the output side optical system 55 are omitted. Further, in the laser amplification system 30A-2 according to the third embodiment, the same function as the constituent elements of the laser amplification system 30 according to the first embodiment or the constituent elements of the laser amplification system 30A-1 according to the second embodiment. The same drawing number is given to the component having “”, and the repeated description is omitted.

第3の実施形態におけるレーザ増幅システム30A−2は、出力側光学系55を備える点で、第2の実施形態におけるレーザ増幅システム30A−1と異なる。 The laser amplification system 30A-2 in the third embodiment is different from the laser amplification system 30A-1 in the second embodiment in that an output side optical system 55 is provided.

出力側光学系55は、増幅器60からの増幅光Mを受け取る。また、出力側光学系55は、増幅光Mを集光する。また、出力側光学系55は、増幅光Mを定方向Fに向けて出射する。後述されるように、出力側光学系55は、反射スポット68の位置の移動に関わらず、増幅光Mを定方向Fに向けて出射する。なお、出力側光学系55は、反射スポット68の位置の移動に関わらず、増幅光Mを定位置Pから定方向Fに向けて出射するようにしてもよい。 The output side optical system 55 receives the amplified light M from the amplifier 60. Further, the output side optical system 55 collects the amplified light M. Further, the output side optical system 55 emits the amplified light M in the fixed direction F. As will be described later, the output side optical system 55 emits the amplified light M in the fixed direction F regardless of the movement of the position of the reflection spot 68. The output side optical system 55 may emit the amplified light M from the fixed position P in the fixed direction F regardless of the movement of the position of the reflection spot 68.

図5Aおよび図5Bに記載の例では、出力側光学系55は、第3ミラー55−3と、第4ミラー55−4とを備える。出力側光学系55は、任意付加的に、第3ミラーおよび第4ミラー以外の1つまたは複数の光学素子55−5を備えていてもよい。 In the example illustrated in FIGS. 5A and 5B, the output side optical system 55 includes a third mirror 55-3 and a fourth mirror 55-4. The output side optical system 55 may optionally include one or more optical elements 55-5 other than the third mirror and the fourth mirror.

第3ミラー55−3は、増幅器60からの増幅光Mを受け取る。第3ミラー55−3は、増幅器60と第4ミラー55−4との間に配置される。第3ミラー55−3は、増幅光Mを反射し、増幅光Mを第4ミラー55−4に供給する。第4ミラー55−4には、第3ミラー55−3からの増幅光Mが入射され、第4ミラー55−4は、増幅光Mを反射する。第4ミラー55−4によって反射された増幅光Mは、出力窓(図5Aおよび図5Bには、図示せず)を介して、レーザ増幅システム30A−2の外部に、出力レーザ光として出力される。 The third mirror 55-3 receives the amplified light M from the amplifier 60. The third mirror 55-3 is arranged between the amplifier 60 and the fourth mirror 55-4. The third mirror 55-3 reflects the amplified light M and supplies the amplified light M to the fourth mirror 55-4. The amplified light M from the third mirror 55-3 is incident on the fourth mirror 55-4, and the fourth mirror 55-4 reflects the amplified light M. The amplified light M reflected by the fourth mirror 55-4 is output as output laser light to the outside of the laser amplification system 30A-2 via an output window (not shown in FIGS. 5A and 5B). It

第3ミラー55−3は、図5Aに記載の例では、ポリゴンミラーであるが、その他のミラー(ガルバノミラー、ピエゾミラー、MEMSミラー)であってもよい。第4ミラー55−4は、図5Aに記載の例では、ポリゴンミラーであるが、その他のミラー(ガルバノミラー、ピエゾミラー、MEMSミラー)であってもよい。 The third mirror 55-3 is a polygon mirror in the example shown in FIG. 5A, but may be another mirror (galvano mirror, piezo mirror, MEMS mirror). The fourth mirror 55-4 is a polygon mirror in the example shown in FIG. 5A, but may be another mirror (galvano mirror, piezo mirror, MEMS mirror).

図5Aに記載の例では、第3ミラー55−3の回転または揺動は、第3駆動機構85−3によって行われる。第3駆動機構85−3は、例えば、モータおよび動力伝達機構を備える。図5Aに記載の例では、第3駆動機構85−3は、第3ミラー55−3に機械的に連結されている。 In the example illustrated in FIG. 5A, the rotation or swing of the third mirror 55-3 is performed by the third drive mechanism 85-3. The third drive mechanism 85-3 includes, for example, a motor and a power transmission mechanism. In the example illustrated in FIG. 5A, the third drive mechanism 85-3 is mechanically connected to the third mirror 55-3.

第3駆動機構85−3は、制御装置90からの指令信号(例えば、電気信号)に基づいて駆動される。図5Aに記載の例では、制御装置90と第3駆動機構85−3とは電気的に接続されており、第3駆動機構85−3は、制御装置90からの指令信号に基づいて、第3ミラー55−3を駆動する。第3駆動機構85−3は、第3ミラー55−3を、軸X3まわりに、連続的または間歇的に回転または揺動する。 The third drive mechanism 85-3 is driven based on a command signal (for example, an electric signal) from the control device 90. In the example illustrated in FIG. 5A, the control device 90 and the third drive mechanism 85-3 are electrically connected, and the third drive mechanism 85-3 is based on a command signal from the control device 90. 3 The mirror 55-3 is driven. The third drive mechanism 85-3 rotates or swings the third mirror 55-3 around the axis X3 continuously or intermittently.

図5Aに記載の例では、第4ミラー55−4の回転または揺動は、第4駆動機構85−4によって行われる。第4駆動機構85−4は、例えば、モータおよび動力伝達機構を備える。図5Aに記載の例では、第4駆動機構85−4は、第4ミラー55−4に機械的に連結されている。 In the example shown in FIG. 5A, the rotation or swing of the fourth mirror 55-4 is performed by the fourth drive mechanism 85-4. The fourth drive mechanism 85-4 includes, for example, a motor and a power transmission mechanism. In the example shown in FIG. 5A, the fourth drive mechanism 85-4 is mechanically connected to the fourth mirror 55-4.

第4駆動機構85−4は、制御装置90からの指令信号(例えば、電気信号)に基づいて駆動される。図5Aに記載の例では、制御装置90と第4駆動機構85−4とは電気的に接続されており、第4駆動機構85−4は、制御装置90からの指令信号に基づいて、第4ミラー55−4を駆動する。第4駆動機構85−4は、第4ミラー55−4を、軸X4まわりに、連続的または間歇的に回転または揺動する。第3駆動機構85−3および第4駆動機構85−4は、出力側光学系55を駆動する駆動機構を構成する。 The fourth drive mechanism 85-4 is driven based on a command signal (for example, an electric signal) from the control device 90. In the example illustrated in FIG. 5A, the control device 90 and the fourth drive mechanism 85-4 are electrically connected to each other, and the fourth drive mechanism 85-4 operates based on a command signal from the control device 90. 4 The mirror 55-4 is driven. The fourth drive mechanism 85-4 rotates or swings the fourth mirror 55-4 around the axis X4 continuously or intermittently. The third drive mechanism 85-3 and the fourth drive mechanism 85-4 configure a drive mechanism that drives the output side optical system 55.

(集光モード)
制御装置90は、駆動機構(第3駆動機構85−3および第4駆動機構85−4)に制御信号を送信する。図5Aおよび図5Bに記載の例では、制御装置90は、増幅器60からの増幅光Mを集光する集光モードを実行可能である。集光モードでは、制御装置90は、例えば、第3ミラー55−3の第3反射面56−3と、第4ミラー55−4の第4反射面56−4とが互いに平行となるように、第3駆動機構85−3および第4駆動機構85−4を制御する。
(Condensing mode)
The control device 90 sends a control signal to the drive mechanism (the third drive mechanism 85-3 and the fourth drive mechanism 85-4). In the example described in FIGS. 5A and 5B, the control device 90 can execute the light collection mode in which the amplified light M from the amplifier 60 is collected. In the light collecting mode, the control device 90, for example, causes the third reflecting surface 56-3 of the third mirror 55-3 and the fourth reflecting surface 56-4 of the fourth mirror 55-4 to be parallel to each other. , And controls the third drive mechanism 85-3 and the fourth drive mechanism 85-4.

より具体的には、集光モードでは、制御装置90は、第3ミラー55−3の揺動速度の大きさまたは回転速度の大きさが、第4ミラー55−4の揺動速度の大きさまたは回転速度の大きさと等しくなるように、第3駆動機構85−3および第4駆動機構85−4を制御する。また、集光モードでは、制御装置90は、第3ミラー55−3の揺動方向または回転方向(軸X3まわりの揺動方向R3または回転方向R3)が、第4ミラー55−4の揺動方向または回転方向(軸X4まわりの揺動方向R4または回転方向R4)と同方向となるように、第3駆動機構85−3および第4駆動機構85−4を制御する。 More specifically, in the light collecting mode, the control device 90 determines that the magnitude of the swing speed or the rotation speed of the third mirror 55-3 is the magnitude of the swing speed of the fourth mirror 55-4. Alternatively, the third drive mechanism 85-3 and the fourth drive mechanism 85-4 are controlled so as to be equal to the magnitude of the rotation speed. Further, in the light collecting mode, the control device 90 causes the fourth mirror 55-4 to swing when the swinging direction or the rotating direction of the third mirror 55-3 (the swinging direction R3 around the axis X3 or the rotating direction R3). The third drive mechanism 85-3 and the fourth drive mechanism 85-4 are controlled so as to be in the same direction as the rotational direction (the swing direction R4 around the axis X4 or the rotational direction R4).

また、集光モードでは、制御装置90は、例えば、第3ミラー55−3の揺動方向または回転方向(軸X3まわりの揺動方向R3または回転方向R3)が、第2ミラー50−2の揺動方向または回転方向(軸X2まわりの揺動方向R2または回転方向R2)と同方向となるように、第2駆動機構80−2および第3駆動機構85−3を制御する。さらに、制御装置90は、第3ミラー55−3の揺動速度の大きさまたは回転速度の大きさが、第2ミラー50−2の揺動速度の大きさまたは回転速度の大きさと等しくなるように、第2駆動機構80−2および第3駆動機構85−3を制御してもよい。 Further, in the light collecting mode, the control device 90 causes, for example, the swinging direction or the rotating direction of the third mirror 55-3 (the swinging direction R3 or the rotating direction R3 around the axis X3) of the second mirror 50-2. The second drive mechanism 80-2 and the third drive mechanism 85-3 are controlled so as to be in the same direction as the swing direction or the rotation direction (the swing direction R2 around the axis X2 or the rotation direction R2). Further, the control device 90 causes the magnitude of the swing speed or the rotation speed of the third mirror 55-3 to be equal to the magnitude of the swing speed or the rotation speed of the second mirror 50-2. Alternatively, the second drive mechanism 80-2 and the third drive mechanism 85-3 may be controlled.

なお、集光モードでは、増幅光Mが、定方向Fに向けて出射される。増幅光Mが、定方向Fに向けて出射される場合には、増幅光Mの出射方向が変化する場合と比較して、増幅光の取り扱い、例えば、増幅光の目標(加工対象物あるいは破壊対象物)への誘導制御が容易となる。なお、集光モードにおける制御装置90による制御は、上述の例に限定されない。 In the light collecting mode, the amplified light M is emitted in the fixed direction F. When the amplified light M is emitted in the fixed direction F, compared with the case where the emission direction of the amplified light M is changed, the amplified light is handled, for example, the target of the amplified light (processing target or destruction). Guidance control to the object) becomes easy. The control by the control device 90 in the light collecting mode is not limited to the above example.

図5Aおよび図5Bに記載の例では、入力側光学系50’’’を構成する光学要素である第1ミラー50−1と、出力側光学系55を構成する第4ミラー55−4とが、種光の光路に沿って(あるいは、増幅器60に対して)、互いに対称的に配置されている。第1ミラー50−1と、第4ミラー55−4とは、同じ部品によって構成されてもよい。部品の共通化によりコストが削減される。また、図5Aおよび図5Bに記載の例では、入力側光学系50’’’を構成する光学要素である第2ミラー50−2と、出力側光学系55を構成する第3ミラー55−3とが、種光の光路に沿って(あるいは、増幅器60に対して)、互いに対称的に配置されている。第2ミラー50−2と、第3ミラー55−3とは、同じ部品によって構成されてもよい。部品の共通化によりコストが削減される。なお、第1ミラー50−1乃至第4ミラー55−4が全て、同じ部品によって構成されてもよい。 In the example illustrated in FIGS. 5A and 5B, the first mirror 50-1 that is an optical element that configures the input side optical system 50′″ and the fourth mirror 55-4 that configures the output side optical system 55 are , Are arranged symmetrically with respect to each other along the optical path of the seed light (or with respect to the amplifier 60). The first mirror 50-1 and the fourth mirror 55-4 may be composed of the same component. Costs can be reduced by using common parts. In the example shown in FIGS. 5A and 5B, the second mirror 50-2, which is an optical element forming the input side optical system 50′″, and the third mirror 55-3 forming the output side optical system 55. And are arranged symmetrically with respect to each other along the optical path of the seed light (or with respect to the amplifier 60). The second mirror 50-2 and the third mirror 55-3 may be composed of the same component. Costs can be reduced by using common parts. The first mirror 50-1 to the fourth mirror 55-4 may all be configured by the same component.

なお、レーザ増幅システムは、方向調整器59を備えていてもよい。方向調整器59は、出力側光学系55から増幅光Mを受け取り(出力側光学系55が存在しない時には、増幅器60から増幅光を受け取り)、目標TA(加工対象物、破壊対象物等)に向けて増幅光Mが進行するように増幅光の進行方向を調整する。方向調整器59は、例えば、ミラー59Aとミラー59Aの角度を調整する駆動機構59B(モータ等)を備えていてもよい。方向調整器59の構成は、上述の第1の実施形態または第2の実施形態に適用されてもよい。 The laser amplification system may include the direction adjuster 59. The direction adjuster 59 receives the amplified light M from the output side optical system 55 (receives the amplified light M from the amplifier 60 when the output side optical system 55 does not exist), and sets it as a target TA (processing target, destruction target, etc.). The traveling direction of the amplified light is adjusted so that the amplified light M travels toward it. The direction adjuster 59 may include, for example, a mirror 59A and a drive mechanism 59B (motor or the like) that adjusts the angle of the mirror 59A. The configuration of the direction adjuster 59 may be applied to the above-described first embodiment or second embodiment.

(第3の実施形態の第1変形例)
図5Cは、第3の実施形態の第1変形例のレーザ増幅システム30B−2を模式的に示す平面図である。また、図5Dは、第3の実施形態の第1変形例のレーザ増幅システム30B−2を模式的に示す側面図である。なお、第1変形例のレーザ増幅システム30B−2において、第3の実施形態のレーザ増幅システム30B−1の構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(First Modification of Third Embodiment)
FIG. 5C is a plan view schematically showing a laser amplification system 30B-2 of the first modified example of the third embodiment. Further, FIG. 5D is a side view schematically showing the laser amplification system 30B-2 of the first modified example of the third embodiment. In the laser amplification system 30B-2 of the first modified example, the same drawing number is given to the component having the same function as the component of the laser amplification system 30B-1 of the third embodiment, and the repeated description will be given. Is omitted.

図5Cおよび図5Dに記載の例では、図5Aおよび図5Bの出力側光学系55が、出力側光学系55’に置換されている。図5Cおよび図5Dにおけるその他の構成は、図5Aおよび図5Bにおける構成と同様である。 In the example shown in FIGS. 5C and 5D, the output side optical system 55 in FIGS. 5A and 5B is replaced with an output side optical system 55'. Other configurations in FIGS. 5C and 5D are similar to those in FIGS. 5A and 5B.

出力側光学系55’は、固定型の集光光学系である。固定型の集光光学系においては、レーザ増幅システム30B−2の作動中に、出力側光学系55’を構成する光学要素(例えば、後述の凸レンズ57、凹レンズ58)は、駆動されない。換言すれば、レーザ増幅システム30B−2の作動中に、出力側光学系55’を構成する光学要素(例えば、後述の凸レンズ57、凹レンズ58)は、位置変更されず、かつ、角度変更されない。 The output side optical system 55' is a fixed type condensing optical system. In the fixed type condensing optical system, the optical elements (for example, the convex lens 57 and the concave lens 58 described later) that configure the output side optical system 55' are not driven during the operation of the laser amplification system 30B-2. In other words, during the operation of the laser amplification system 30B-2, the optical elements (for example, the convex lens 57 and the concave lens 58 described later) forming the output side optical system 55' are not changed in position and their angles are not changed.

図5Cおよび図5Dを参照して、出力側光学系55’の一例について説明する。出力側光学系55’は、凸レンズ57および凹レンズ58を含む。凸レンズ57は、増幅光Mを集光する。なお、上述の平行入射モードが実行される時、凸レンズ57に入射される増幅光Mは、平行光である(換言すれば、図5Dにおける光路C1と光路C2とは、互いに平行である)。凹レンズ58は、集光された増幅光Mを定位置Pから定方向Fに向けて出力する。 An example of the output side optical system 55' will be described with reference to FIGS. 5C and 5D. The output side optical system 55 ′ includes a convex lens 57 and a concave lens 58. The convex lens 57 collects the amplified light M. When the parallel incidence mode described above is executed, the amplified light M incident on the convex lens 57 is parallel light (in other words, the optical path C1 and the optical path C2 in FIG. 5D are parallel to each other). The concave lens 58 outputs the condensed amplified light M from the fixed position P in the fixed direction F.

第3の実施形態の第1変形例は、第3の実施形態と同様の効果を奏する。また、図5Cおよび図5Dに記載の例では、出力側光学系55’は、固定型の集光光学系である。このため、図5Cおよび図5Dに記載の例では、図5Aおよび図5Bに記載の例と比較して、駆動機構を簡素化または省略することが可能である。 The first modification of the third embodiment has the same effects as the third embodiment. In the example shown in FIGS. 5C and 5D, the output side optical system 55' is a fixed type condensing optical system. Therefore, in the example illustrated in FIGS. 5C and 5D, the drive mechanism can be simplified or omitted as compared with the examples illustrated in FIGS. 5A and 5B.

(第3の実施形態の第2変形例)
図5Eは、第3の実施形態の第2変形例のレーザ増幅システム30C−2を模式的に示す平面図である。また、図5Fは、第3の実施形態の第2変形例のレーザ増幅システム30C−2を模式的に示す側面図である。なお、第2変形例のレーザ増幅システム30C−2において、第3の実施形態(および第2の実施形態の第1変形例)のレーザ増幅システムの構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Second Modification of Third Embodiment)
FIG. 5E is a plan view schematically showing the laser amplification system 30C-2 according to the second modified example of the third embodiment. Further, FIG. 5F is a side view schematically showing a laser amplification system 30C-2 according to a second modification of the third embodiment. In addition, in the laser amplification system 30C-2 of the second modified example, regarding the components having the same functions as the components of the laser amplification system of the third embodiment (and the first modified example of the second embodiment), The same drawing number is given and repeated explanation is omitted.

図5Eおよび図5Fに記載の例では、図5Aおよび図5Bの増幅器60が、増幅器60’’に置換されている。図5Eおよび図5Fにおけるその他の構成は、図5Aおよび図5Bにおける構成と同様である。 In the example described in FIGS. 5E and 5F, the amplifier 60 of FIGS. 5A and 5B is replaced by an amplifier 60″. Other configurations in FIGS. 5E and 5F are similar to those in FIGS. 5A and 5B.

増幅器60’’は、第1段目の増幅ユニット60−1と、第2段目の増幅ユニット60−2と、第3段目の増幅ユニット60−3とを備える。第1段目の増幅ユニット60−1は、第1レーザ利得媒質62と第1反射層67とを含み、第2段目の増幅ユニット60−2は、第2レーザ利得媒質62−2と第2反射層67−2とを含み、第3段目の増幅ユニット60−3は、第3レーザ利得媒質62−3と第3反射層67−3とを含む。第3レーザ利得媒質62−3、第3反射層67−3の材質は、第1レーザ利得媒質62、第1反射層67の材質と同じであってもよい。なお、図5Eおよび図5Fに記載の例では、増幅ユニットの数が3つであるが、増幅ユニットの数は2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。 The amplifier 60 ″ includes a first-stage amplification unit 60-1, a second-stage amplification unit 60-2, and a third-stage amplification unit 60-3. The first-stage amplification unit 60-1 includes a first laser gain medium 62 and a first reflection layer 67, and the second-stage amplification unit 60-2 includes a second laser gain medium 62-2 and a second laser gain medium 62-2. The second amplification layer 60-3 includes the second reflection layer 67-2, and the third-stage amplification unit 60-3 includes the third laser gain medium 62-3 and the third reflection layer 67-3. The materials of the third laser gain medium 62-3 and the third reflection layer 67-3 may be the same as the materials of the first laser gain medium 62 and the first reflection layer 67. Although the number of amplification units is three in the example shown in FIGS. 5E and 5F, the number of amplification units may be two, or may be four or more.

図5Eに記載の例では、同軸光Cの第1レーザ利得媒質62への入射方向Dは一定であり、同軸光Cの第2レーザ利得媒質62−2への入射方向D’は一定であり、同軸光Cの第3レーザ利得媒質62−3への入射方向D’’は一定である。このため、増幅器60’’内において、光路間の幅(図5Fにおける光路C1と光路C2との間の距離)が、同軸光Cの進行につれて広がらない。このため、図5Fに記載の例では、図3Fに記載の例と比較して、第2レーザ利得媒質62−2の大きさを小型化することが可能である。また、図5Fに記載の例では、第3レーザ利得媒質62−3の大きさを小型化することも可能である。 In the example illustrated in FIG. 5E, the incident direction D of the coaxial light C on the first laser gain medium 62 is constant, and the incident direction D′ of the coaxial light C on the second laser gain medium 62-2 is constant. The incident direction D″ of the coaxial light C on the third laser gain medium 62-3 is constant. Therefore, in the amplifier 60 ″, the width between the optical paths (the distance between the optical paths C<b>1 and C<b>2 in FIG. 5F) does not increase as the coaxial light C advances. Therefore, in the example shown in FIG. 5F, the size of the second laser gain medium 62-2 can be reduced as compared with the example shown in FIG. 3F. Further, in the example shown in FIG. 5F, the size of the third laser gain medium 62-3 can be reduced.

第3の実施形態の第2変形例は、第3の実施形態と同様の効果を奏する。また、第2変形例では、増幅器が、複数の増幅ユニットを含む。このため、第2変形例では、図5Aおよび図5Bに記載の例と比較して、種光の増幅率の高いレーザ増幅システムを実現することができる。加えて、第3の実施形態の第2変形例では、レーザ利得媒質の小型化が可能である。 The second modification of the third embodiment has the same effects as the third embodiment. In addition, in the second modification, the amplifier includes a plurality of amplification units. Therefore, in the second modification, a laser amplification system having a higher amplification factor of seed light can be realized as compared with the examples described in FIGS. 5A and 5B. In addition, in the second modification of the third embodiment, the laser gain medium can be downsized.

(第3の実施形態の第3変形例)
図5Gは、第3の実施形態の第3変形例のレーザ増幅システム30D−2を模式的に示す平面図である。なお、第3変形例のレーザ増幅システム30D−2において、第3の実施形態のレーザ増幅システム30A−2の構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Third Modification of Third Embodiment)
FIG. 5G is a plan view schematically showing a laser amplification system 30D-2 according to a third modified example of the third embodiment. In the laser amplification system 30D-2 of the third modified example, the same drawing number is given to the component having the same function as the component of the laser amplification system 30A-2 of the third embodiment, and the repeated description will be given. Is omitted.

図5Gに記載の例では、増幅器60に冷却機構70が配置されている点で、図5Aに記載の例と異なる。図5Gにおけるその他の構成は、図5Aにおける構成と同様である。 The example shown in FIG. 5G is different from the example shown in FIG. 5A in that the cooling mechanism 70 is arranged in the amplifier 60. Other configurations in FIG. 5G are similar to those in FIG. 5A.

冷却機構70は、図3Kに記載の冷却機構70と同じであってもよいし、図3Lに記載の冷却機構70と同じであってもよいし、図3Mに記載の冷却機構70と同じであってもよい。 The cooling mechanism 70 may be the same as the cooling mechanism 70 illustrated in FIG. 3K, the cooling mechanism 70 illustrated in FIG. 3L, or the cooling mechanism 70 illustrated in FIG. 3M. It may be.

図5Gに記載の例では、冷却機構70によって、第1レーザ利得媒質62の温度上昇が抑制される。 In the example shown in FIG. 5G, the cooling mechanism 70 suppresses the temperature rise of the first laser gain medium 62.

なお、冷却機構70は、第3の実施形態の第1変形例または第2変形例に適用されてもよい。 The cooling mechanism 70 may be applied to the first modified example or the second modified example of the third embodiment.

(第4の実施形態)
図6Aおよび図6Bを参照して、第4の実施形態に係るレーザ増幅システム30A−3について説明する。図6Aは、第4の実施形態のレーザ増幅システム30A−3を模式的に示す平面図である。図6Bは、第4の実施形態のレーザ増幅システム30A−3を模式的に示す断面図である。
(Fourth Embodiment)
A laser amplification system 30A-3 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. FIG. 6A is a plan view schematically showing a laser amplification system 30A-3 according to the fourth embodiment. FIG. 6B is a sectional view schematically showing a laser amplification system 30A-3 according to the fourth embodiment.

なお、第4の実施形態のレーザ増幅システム30A−3において、第3の実施形態のレーザ増幅システム30A−2(または、第3の実施形態のレーザ増幅システムの各変形例)の構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。 The laser amplification system 30A-3 of the fourth embodiment has the same components as those of the laser amplification system 30A-2 of the third embodiment (or each modification of the laser amplification system of the third embodiment). The same figure number is given to the component having the function, and the repeated description is omitted.

第4の実施形態のレーザ増幅システム30A−3は、増幅器60を囲む筐体100と、増幅光Mを筐体の内部から筐体の外部に出力するための出力窓110とを含む。筐体100内には、増幅器60に加え、種光源98、励起光源99、第1光学素子40、入力側光学系50、出力側光学系55、冷媒供給機構74のうちの少なくとも1つが配置されてもよい。 The laser amplification system 30A-3 of the fourth embodiment includes a housing 100 surrounding the amplifier 60, and an output window 110 for outputting the amplified light M from the inside of the housing to the outside of the housing. In the housing 100, in addition to the amplifier 60, at least one of the seed light source 98, the excitation light source 99, the first optical element 40, the input side optical system 50, the output side optical system 55, and the coolant supply mechanism 74 is arranged. May be.

レーザ増幅システム30A−3は、冷媒流路72と、冷媒流路72に冷媒を供給する冷媒供給機構74とを備える。冷媒流路72を流れる冷媒は、増幅器60(例えば、第1レーザ利得媒質62)を冷却する。冷媒流路72は、冷媒を出力窓110に向けて供給する放出口101A、101Bを備える。放出口101Aは、筐体100の内部に配置されており、放出口101Aは、出力窓110の内面(筐体内部側の面)に向けて冷媒を供給する。その結果、出力窓110の内面が洗浄される。放出口101Bは、筐体100の外部に配置されており、放出口101Bは、出力窓110の外面(筐体外部側の面)に向けて冷媒を供給する。その結果、出力窓110の外面が洗浄される。放出口101Bと、冷媒流路72の筐体内の部分とは、開閉弁103を介して接続されている。放出口101Bへの冷媒の供給は、開閉弁103が開いている時のみ可能である。なお、筐体100の外部は、筐体100の内部と比較して、塵、汚れ等が蓄積され易い。このため、出力窓110の外面を洗浄する機構を設けることは、有意義である。 The laser amplification system 30A-3 includes a coolant channel 72 and a coolant supply mechanism 74 that supplies a coolant to the coolant channel 72. The refrigerant flowing through the refrigerant passage 72 cools the amplifier 60 (for example, the first laser gain medium 62). The coolant channel 72 includes discharge ports 101A and 101B that supply the coolant toward the output window 110. The outlet 101A is arranged inside the housing 100, and the outlet 101A supplies the refrigerant toward the inner surface of the output window 110 (the surface on the inner side of the housing). As a result, the inner surface of the output window 110 is cleaned. The outlet 101B is arranged outside the housing 100, and the outlet 101B supplies the refrigerant toward the outer surface of the output window 110 (the surface on the outside of the housing). As a result, the outer surface of the output window 110 is cleaned. The discharge port 101B and the portion of the refrigerant flow path 72 inside the housing are connected via an on-off valve 103. The refrigerant can be supplied to the discharge port 101B only when the opening/closing valve 103 is open. Note that dust, dirt, and the like are more likely to be accumulated outside the housing 100 than inside the housing 100. Therefore, it is meaningful to provide a mechanism for cleaning the outer surface of the output window 110.

冷媒流路72は、冷媒の回収機構102A、102Bを備える。回収機構102Aは、放出口101Aから出力窓110に向けて供給された冷媒を回収し、回収された冷媒は、冷媒供給機構74に戻される。回収機構102Bは、放出口101Bから出力窓110に向けて供給された冷媒を回収し、回収された冷媒は、冷媒供給機構74に戻される。回収機構102Bと、冷媒流路72の筐体内の部分とは、開閉弁104を介して接続されている。 The refrigerant flow path 72 includes refrigerant recovery mechanisms 102A and 102B. The recovery mechanism 102A recovers the refrigerant supplied from the outlet 101A toward the output window 110, and the recovered refrigerant is returned to the refrigerant supply mechanism 74. The recovery mechanism 102B recovers the refrigerant supplied from the outlet 101B toward the output window 110, and the recovered refrigerant is returned to the refrigerant supply mechanism 74. The recovery mechanism 102B and the portion of the refrigerant flow path 72 inside the housing are connected via an on-off valve 104.

第4の実施形態では、増幅器の冷却に使用する冷媒を利用して、出力窓等の光学素子を洗浄する。その結果、光路上の塵、汚れ等が除去される。光路上の塵、汚れ等が除去されることにより、光学素子(出力窓等)の焼き付きが防止される。また、光学素子(出力窓等)の透過効率の低下が防止され、光学素子(ミラー等)の反射効率の低下が防止される。 In the fourth embodiment, a cooling medium used for cooling the amplifier is used to clean the optical element such as the output window. As a result, dust and dirt on the optical path are removed. By removing dust and dirt on the optical path, burn-in of the optical element (output window or the like) is prevented. Further, it is possible to prevent the transmission efficiency of the optical element (output window or the like) from being lowered, and to prevent the reflection efficiency of the optical element (mirror or the like) from being lowered.

なお、図6Aおよび図6Bに記載の例では、出力窓110の洗浄機構(例えば、放出口101A、101B等)について説明されたが、洗浄機構は、レーザ増幅システム30−4を構成する他の光学素子の洗浄のために用いられてもよい。この場合、洗浄対象の各光学素子に対応して冷媒の放出口が設けられ、洗浄対象の各光学素子に対応して冷媒の回収機構が設けられることとなる。 In the example illustrated in FIGS. 6A and 6B, the cleaning mechanism for the output window 110 (for example, the emission ports 101A, 101B, etc.) has been described, but the cleaning mechanism may be included in the laser amplification system 30-4. It may be used for cleaning optical elements. In this case, a refrigerant discharge port is provided corresponding to each optical element to be cleaned, and a refrigerant recovery mechanism is provided corresponding to each optical element to be cleaned.

また、第4の実施形態における光学素子の洗浄機構あるいは筐体の構成は、第1の実施形態、第2の実施形態、第3の実施形態、あるいは、各実施形態の各変形例にも適用可能である。 The configuration of the optical element cleaning mechanism or the housing in the fourth embodiment is also applied to the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, or each modified example of each embodiment. It is possible.

本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態又は変形例で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態又は変形例にも適用可能である。なお、本発明は、上述の特許文献1乃至5に記載の技術を排除するものではない。特許文献1乃至5に記載の技術と、本発明とを組み合わせれば、特許文献1乃至5に記載の技術が改善され得る。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent that each embodiment can be appropriately modified or changed within the scope of the technical idea of the present invention. Further, the various techniques used in each embodiment or modification can be applied to other embodiments or modifications as long as no technical contradiction occurs. The present invention does not exclude the techniques described in Patent Documents 1 to 5 described above. If the techniques described in Patent Documents 1 to 5 are combined with the present invention, the techniques described in Patent Documents 1 to 5 can be improved.

1 :レーザ増幅器
2 :レーザ利得媒質
3 :反射膜
4 :種光
5 :励起光
6 :反射スポット
10 :レーザ共振器
11 :共振器ミラー
12 :共振器ミラー
13 :レーザ利得媒質
14 :平行平板透過板
15 :非線形光学結晶
16 :光路
17 :光路
18 :ランプ
30 :レーザ増幅システム
40、40' :第1光学素子
50、50'、50''、50''' :入力側光学系
50−1 :第1ミラー
50−2 :第2ミラー
51 :角部
52−1 :第1反射面
52−2 :第2反射面
55、55' :出力側光学系
55−3 :第3ミラー
55−4 :第4ミラー
55−5 :光学素子
56−3 :第3反射面
56−4 :第4反射面
57 :凸レンズ
58 :凹レンズ
59 :方向調整器
59A :ミラー
59B :駆動機構
60、60'、60'' :増幅器
60−1、60−2、60−3 :増幅ユニット
62 :第1レーザ利得媒質
62−2 :第2レーザ利得媒質
62−3 :第3レーザ利得媒質
63 :表面
64 :表面
65、65−2 :入射位置
67 :第1反射層
67−2 :第2反射層
67−3 :第3反射層
68、68−2 :反射スポット
70 :冷却機構
72 :冷媒流路
74 :冷媒供給機構
80、80'、80'' :駆動機構
80−1 :第1駆動機構
80−2 :第2駆動機構
81 :モータ
82 :出力軸
85−3 :第3駆動機構
85−4 :第4駆動機構
90 :制御装置
98 :種光源
99 :励起光源
100 :筐体
101A、101B :放出口
102A、102B :回収機構
103 :開閉弁
104 :開閉弁
110 :出力窓
A :種光
B :励起光
C :同軸光
C1 :光路
C2 :光路
D、D'、D'' :入射方向
M :増幅光
M1 :光路
M2 :光路
P :定位置
1 :laser amplifier 2 :laser gain medium 3 :reflecting film 4 :seed light 5 :excitation light 6 :reflection spot 10 :laser resonator 11 :cavity mirror 12 :cavity mirror 13 :laser gain medium 14 :parallel plate transmission Plate 15: Nonlinear optical crystal 16: Optical path 17: Optical path 18: Lamp 30: Laser amplification system 40, 40': First optical element 50, 50', 50", 50"': Input side optical system 50-1 : First mirror 50-2: Second mirror 51: Corner portion 52-1: First reflection surface 52-2: Second reflection surfaces 55, 55': Output side optical system 55-3: Third mirror 55-4 : Fourth mirror 55-5: optical element 56-3: third reflecting surface 56-4: fourth reflecting surface 57: convex lens 58: concave lens 59: direction adjuster 59A: mirror 59B: driving mechanism 60, 60', 60 '': Amplifier 60-1, 60-2, 60-3: Amplifying unit 62: First laser gain medium 62-2: Second laser gain medium 62-3: Third laser gain medium 63: Surface 64: Surface 65 , 65-2: incident position 67: first reflection layer 67-2: second reflection layer 67-3: third reflection layers 68, 68-2: reflection spot 70: cooling mechanism 72: refrigerant flow path 74: refrigerant supply Mechanisms 80, 80', 80'': Drive mechanism 80-1: First drive mechanism 80-2: Second drive mechanism 81: Motor 82: Output shaft 85-3: Third drive mechanism 85-4: Fourth drive Mechanism 90: Control device 98: Seed light source 99: Excitation light source 100: Enclosures 101A and 101B: Outlet ports 102A and 102B: Recovery mechanism 103: Open/close valve 104: Open/close valve 110: Output window A: Seed light B: Excitation light C : Coaxial light C1: Optical path C2: Optical paths D, D', D'': Incident direction M: Amplified light M1: Optical path M2: Optical path P: Fixed position

Claims (14)

種光および励起光を受け取り、前記種光および前記励起光を同軸光として出力する第1光学素子と、
前記同軸光を受け取り、前記励起光を用いて前記種光を増幅し、前記種光の増幅により得られる増幅光を出力する増幅器と、
前記第1光学素子と前記増幅器との間に配置され、前記第1光学素子から前記同軸光を受け取り、前記同軸光を前記増幅器に供給する入力側光学系と、
前記入力側光学系を駆動して、前記同軸光の前記増幅器への入射方向を変更する駆動機構と、
前記駆動機構を制御する制御装置と
を具備し、
前記増幅器は、
前記同軸光が導入され、前記種光を増幅する第1レーザ利得媒質と、
前記第1レーザ利得媒質の前記同軸光が導入される表面の裏側に配置され、前記第1レーザ利得媒質に導入された前記同軸光を反射する第1反射層と、
前記第1レーザ利得媒質からの前記同軸光が導入され、前記同軸光を増幅する第2レーザ利得媒質と、
前記第2レーザ利得媒質の前記同軸光が導入される表面の裏側に配置され、前記第2レーザ利得媒質に導入された前記同軸光を反射する第2反射層と
を具備し、
前記制御装置は、前記駆動機構を制御して、前記入射方向を変更することにより、前記第1反射層における前記同軸光の反射スポットの位置を移動させる
レーザ増幅システム。
A first optical element that receives the seed light and the excitation light and outputs the seed light and the excitation light as coaxial light;
An amplifier that receives the coaxial light, amplifies the seed light using the excitation light, and outputs amplified light obtained by amplifying the seed light,
An input side optical system which is arranged between the first optical element and the amplifier, receives the coaxial light from the first optical element, and supplies the coaxial light to the amplifier;
A drive mechanism for driving the input side optical system to change the incident direction of the coaxial light to the amplifier;
A control device for controlling the drive mechanism,
The amplifier is
A first laser gain medium into which the coaxial light is introduced and which amplifies the seed light;
A first reflection layer disposed on the back side of the surface of the first laser gain medium into which the coaxial light is introduced, and reflecting the coaxial light introduced into the first laser gain medium ;
A second laser gain medium for introducing the coaxial light from the first laser gain medium and amplifying the coaxial light;
A second reflection layer disposed on the back side of the surface of the second laser gain medium into which the coaxial light is introduced, the second reflection layer reflecting the coaxial light introduced into the second laser gain medium ,
A laser amplification system in which the control device controls the drive mechanism to change the incident direction to move the position of the reflection spot of the coaxial light on the first reflection layer.
請求項1に記載のレーザ増幅システムであって、
前記第1レーザ利得媒質は、前記第2レーザ利得媒質から離れて配置されている
レーザ増幅システム。
The laser amplification system according to claim 1, wherein
A laser amplification system in which the first laser gain medium is arranged away from the second laser gain medium.
請求項1または2に記載のレーザ増幅システムであって、
前記入力側光学系は、前記同軸光を反射する第1ミラーを含み、
前記駆動機構は、前記第1ミラーを揺動または回転させる第1駆動機構を含む
レーザ増幅システム。
The laser amplification system according to claim 1 or 2, wherein
The input side optical system includes a first mirror that reflects the coaxial light,
The laser drive system, wherein the drive mechanism includes a first drive mechanism that swings or rotates the first mirror.
請求項3に記載のレーザ増幅システムであって、
前記制御装置は、前記第1ミラーが、第1軸まわりに揺動または回転するように前記第1駆動機構を制御し、
前記第1ミラーが、前記第1軸まわりに揺動または回転することにより、前記反射スポットは、前記第1反射層上を移動する
レーザ増幅システム。
The laser amplification system according to claim 3, wherein
The control device controls the first drive mechanism such that the first mirror swings or rotates about a first axis,
A laser amplification system in which the reflection spot moves on the first reflection layer by swinging or rotating the first mirror around the first axis.
請求項4に記載のレーザ増幅システムであって、
前記制御装置は、前記第1ミラーが、前記第1軸とは異なる第2軸まわりに、揺動または回転するように前記第1駆動機構を制御し、
前記第1ミラーが、前記第1軸まわりに揺動または回転するとともに、前記第2軸まわりに揺動または回転することにより、前記反射スポットは、前記第1反射層上を2次元的に移動する
レーザ増幅システム。
The laser amplification system according to claim 4, wherein:
The control device controls the first drive mechanism such that the first mirror swings or rotates about a second axis different from the first axis,
As the first mirror swings or rotates about the first axis and swings or rotates about the second axis, the reflection spot moves two-dimensionally on the first reflection layer. Laser amplification system.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のレーザ増幅システムであって、
前記増幅光を受け取り、前記増幅光を集光し、前記増幅光を定方向に向けて出力する出力側光学系を更に含み、
前記出力側光学系は、前記反射スポットの位置の移動に関わらず、前記増幅光を前記定方向に向けて出力する
レーザ増幅システム。
A laser amplification system according to any one of claims 1 to 5, wherein
Further comprising an output side optical system for receiving the amplified light, condensing the amplified light, and outputting the amplified light in a fixed direction,
The output side optical system is a laser amplification system that outputs the amplified light in the fixed direction regardless of the movement of the position of the reflection spot.
請求項6に記載のレーザ増幅システムであって、
前記出力側光学系は、固定型の集光光学系である
レーザ増幅システム。
The laser amplification system according to claim 6, wherein
The output side optical system is a fixed type condensing optical system. A laser amplification system.
請求項6に記載のレーザ増幅システムであって、
前記入力側光学系を構成する入力側光学要素と、前記出力側光学系を構成する出力側光学要素とは、互いに対称的に配置される
レーザ増幅システム。
The laser amplification system according to claim 6, wherein
An input side optical element forming the input side optical system and an output side optical element forming the output side optical system are arranged symmetrically to each other.
請求項6に記載のレーザ増幅システムであって、
前記増幅器からの前記増幅光が入射され、前記増幅光を反射する第3ミラーと、
前記第3ミラーからの前記増幅光が入射され、前記増幅光を反射する第4ミラーと、
前記第3ミラーを揺動または回転する第3駆動機構と、
前記第4ミラーを揺動または回転する第4駆動機構と
を更に具備し、
前記第3ミラーおよび前記第4ミラーは、前記出力側光学系を構成する
レーザ増幅システム。
The laser amplification system according to claim 6, wherein
A third mirror which receives the amplified light from the amplifier and reflects the amplified light;
A fourth mirror which receives the amplified light from the third mirror and reflects the amplified light;
A third drive mechanism that swings or rotates the third mirror;
A fourth drive mechanism for swinging or rotating the fourth mirror,
A laser amplification system in which the third mirror and the fourth mirror constitute the output side optical system.
請求項1乃至9のいずれか一項に記載のレーザ増幅システムであって、
前記第1レーザ利得媒質を冷却する冷却機構を更に備える
レーザ増幅システム。
The laser amplification system according to any one of claims 1 to 9,
A laser amplification system further comprising a cooling mechanism for cooling the first laser gain medium.
請求項10に記載のレーザ増幅システムであって、
前記冷却機構は、前記第1反射層に接触配置されるヒートシンクを含む
レーザ増幅システム。
The laser amplification system according to claim 10, wherein:
The laser amplification system, wherein the cooling mechanism includes a heat sink disposed in contact with the first reflective layer.
請求項10または11に記載のレーザ増幅システムであって、
前記冷却機構は、
冷媒流路と、
前記冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給機構と
を備える
レーザ増幅システム。
The laser amplification system according to claim 10 or 11, wherein
The cooling mechanism is
A coolant flow path,
A laser amplification system, comprising: a coolant supply mechanism that supplies a coolant to the coolant flow path.
請求項12に記載のレーザ増幅システムであって、
前記冷媒流路は、光学部品に向けて前記冷媒を供給する冷媒放出口を備え、
前記冷媒は、前記光学部品を洗浄する
レーザ増幅システム。
The laser amplification system according to claim 12, wherein:
The cooling medium flow path includes a cooling medium outlet for supplying the cooling medium to an optical component,
A laser amplification system for cleaning the optical component with the coolant.
請求項13に記載のレーザ増幅システムであって、
前記増幅器を囲む筐体と、
前記増幅光を前記筐体の内部から前記筐体の外部に出力する出力窓と
を更に備え、
洗浄される前記光学部品は、前記出力窓である
レーザ増幅システム。
The laser amplification system according to claim 13, wherein:
A housing surrounding the amplifier,
An output window for outputting the amplified light from the inside of the housing to the outside of the housing,
The optical component being cleaned is the output window. Laser amplification system.
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