JPS6248203B2

JPS6248203B2 -

Info

Publication number: JPS6248203B2
Application number: JP54013830A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Hotsuta
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1979-02-10
Filing date: 1979-02-10
Publication date: 1987-10-13
Also published as: JPS55106413A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、任意の形状の光パルス特にレーザ
核融合に用いられる光パルスを得る光パルス整形
器に関するものである。

レーザ核融合に用いられる光パルスは、急激に
傾き（微係数）が増加しながら、数ナノ秒で立ち
上がる光パルスである。しかし、この様な形状の
高速光パルスは通常のレーザ発振器から得ること
も出来ないし、又、従来技術の低速（所望する光
パルスの立ち上がりに較べ）変調器を用いても得
ることができないので、新たに、光パルス整形器
を用いて整形する必要がある。

従来、レーザ核融合用の光パルス整形器として
は、後に第１図を参照して詳述するが、モード同
期レーザ発振器により得られたパルス列から１つ
のパルスを抽出し、多数個の半透鏡を用いて、適
当数のパルスに分割し、別々の相対的遅延時間を
与え、再合成する方法をとつていた。

この場合、パルス列から１つのパルスを抽出し
ているのでレーザ発振器から得られたエネルギー
の大半は遺棄され、エネルギーの有効利用が図ら
れていない。

また、半透鏡や全反射鏡などの鏡を多数個用い
るため、光軸調整が著しく困難で、且つ、温度や
大気圧の環境条件の変動を受け易く、実用上保守
が難かしかつた。

加えて、この場合の光パルス整形器において
は、同一のパルス波形しか得られず汎用性に乏し
い。

他の従来の光パルス整形器においても、後に第
２図を参照して詳述するが、モード同期レーザ発
振器により得られた光パルス列から、抽出した１
つの光パルスを用いている。抽出された１つの光
パルスをエタロン板に入射することによつて得ら
れる包絡線光パルス（複数の光パルスを含む光パ
ルス）からパルス切り出し器によつて所望する形
状の光パルスを得ていた。

この光パルス整形器においても、光パルス列か
ら１つの光パルスを抽出しているので、レーザ発
振出力エネルギーの有効利用はなされていない。

本発明の目的は、レーザ発振器により得られる
モード同期光パルス列の複数個の光パルスを利用
し、少数の鏡（最も少ない場合は３枚）しか必要
としない、光軸調整が簡単で、保守が容易な且
つ、パルス波形が適当に選べる特にレーザ核融合
に用いられる光パルス整形器を提供することにあ
る。

本発明によれば、等しい時間間隔のモード同期
光パルス列から所定の包絡線光パルスに整形する
光パルス整形器において、入射用半透鏡、出射用
半透鏡および少なくとも１枚の全反射鏡を有し、
上記入射用半透鏡に入射された１つの光パルスを
上記出射用半透鏡、上記全反射鏡および上記入射
用半透鏡に順次導き再び上記出射用半透鏡に向わ
せる光パルス周回ルートが構成されると該ともに
該光パルス周回ルートの途中の上記出射用半透鏡
から上記光パルスの一部が分岐出射されるように
構成され、かつ上記光パルスの一周回時間が上記
モード同期光パルス間の時間間隔値の近傍の値に
設定され、上記モード同期光パルス列が入射され
るリング型光回路と、該リング型光回路から出射
される複数個の包絡線光パルスから所定の１個の
包絡線パルスを抽出する光パルス抽出器とを有す
ることを特徴とする光パルス整形器が得られる。

次に図面を参照して詳しく説明する。

第１図は従来のパルス整形器の一例である。モ
ード同期レーザ発振器により得られた光パルス列
１から光パルス抽出器１０を用いて単一光パルス
２が抽出される。単一光パルス２は、光パルス合
成器１１により適当数の光パルス（図の場合４個
の光パルス）に分割され、別々の相対的遅延時間
が与えられ、包絡線光パルス３として合成され
る。第１図の光パルス整形器の原理に関しては、
アプライドオプテイツクス（Applied
Optics）誌15巻 12号 3054頁〜3061頁に詳細
に記述されているので省略する。

この光パルス整形器においては、モード同期レ
ーザ発振器により得られた光パルス列の中から１
個の光パルスを抽出し利用しているので、光パル
ス列の他の光パルスは遺棄されエネルギーの有効
利用はなされていない。また第１図のパルス合成
器１１は、半透鏡６枚および反射鏡２枚の計８枚
の鏡を用いて構成している（実際のものは、20枚
以上の鏡で構成している）ので光軸調整が困難
で、かつ、温度や大気圧の環境条件の変動を受け
易く保守が困難であつた。さらに、この光パルス
整形器の場合は同一形状の光パルスしか得られず
汎用性に乏しかつた。

第２図は他の光パルス整形器の従来例である。
モード同期レーザ発振器により得られた光パルス
列１から、光パルス抽出器１０を用いて抽出され
た単一光パルス２が、エタロン１２に入射する
と、エタロンの間隔による繰返し時間の光パルス
列４が得られる。所望する光パルスは光パルス列
４から、光パルス切り出し器１３を用いて、切り
出された包絡線光パルス５として得られる。この
光パルス整形器に関しては、カリフオルニア大学
ローレンスリバモア研究所の発行資料UCRL−
51908 1976、１、７発行に詳しく述べられている
ので、ここでは詳細説明は省略する。

こお光パルス整形器においても、モード同期レ
ーザ発振器により得られた光パルス列から、ただ
１個の光パルスしか用いていないので、エネルギ
ーを有効に利用していない。

本発明の一実施例による光パルス整形器を第３
図、第４図に示す。この光パルス整形器は、リン
グ型光回路３１と、光パルス抽出器３２とで構成
されている。リング型光回路３１は入射用半透鏡
３１１、出射用半透鏡３１２および、全反射鏡３
１３の３枚の鏡から形成され、光の一周回時間t₀
は例えば反射鏡３０２の位置を動かすことにより
可変である。

本光パルス整形器の機能をＱスイツチモード同
期レーザ発振器から得られる様な包絡線光パルス
２０が入射したときで説明する。包絡線光パルス
２０は等しい時間間隔t₁の成分パルス２０１，２
０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７
を持つ。

最初にt₁＞t₀でかつt₀をt₁付近の値に設定した場
合（第３図）を考える。最初に包絡線光パルス２
０の第１番目の成分パルス２０１がリング型光回
路３１に入射すると、出射用半透鏡３１２を通し
成分パルス２０１の一部２１１が出射する。一方
３１２で反射された成分パルス２０１の一部は３
１３，３１１で反射され、第２回目の周回に入る
が、その時点より（t₁−t₀）時間後に、包絡線光パ
ルス２０の第２番目の成分パルス２０２がリング
型光回路３１に入射するので、最初に出射された
光パルス２１１からt₀時間後に、成分パルス２０
１の一部および成分パルス２０２の一部を成分と
する包絡線光パルス２１２が出射される。包絡線
光パルス２１２の成分間の間隔はt₂＝t₁−t₀であ
る。

以下、同様にしてt₀毎に包絡線パルス２１３，
２１４，２１５，…が、リング型光回路３１から
順次出射され、そのｎ番目（ただしｎ入射包絡
線光パルス２０の成分パルスの数とする。）出射
包絡線光パルスは、ｎ個の成分パルスを持ち、又
時間幅は（ｎ−１）×（t₁−t₀）である。ｎ番目の出
射包絡線光パルスのＮ番目の成分パルスの光強度
Ｐ_Nputは次式となる。

Ｐ_Nput＝Ｐ_Nio×Ｔ_n1×Ｔ_n2（Ｒ_n1×Ｒ_n2×Ｒ_n3）^n-N （但し、ｎＮ）ここで、Ｐ_Nioは入射包絡線光パルス２０のＮ
番目の成分パルスの光強度、Ｔ_n1、Ｔ_n2はそれぞ
れ半透鏡３１１，３１２の透過率、Ｒ_n1、Ｒ_n2、
Ｒ_n3はそれぞれ３１１，３１２，３１３の反射率
である。

最後に、２１１，２１２，２１３，２１４，２
１５，…からなる出射包絡線光パルス群２１から
光パルス抽出器３２によつて、所望する包絡線パ
ルス２２が抽出出射される。

次にt₁＜t₀でかつt₀をt₁付近の値に設定した場合
（第４図）を説明する。

最初に包絡線光パルス２０の第１番目の成分パ
ルス２０１がリング型光回路３１に入射すると、
出射用半透鏡３１２を通し、成分パルス２０１の
一部２３１が出射する。一方３１２で反射された
成分パルス２０１の一部は３１３，３１１で反射
され第２回目の周回に入るが、その時点より（t₀
−t₁）時間前に既に包絡線光パルス２０の第２番
目の成分パルス２０２が入射しているので、最初
に出射された光パルス２３１からt₁時間後に出射
される包絡線光パルス２３２は、入射包絡線光パ
ルス２０と順序が反転している。以下同様にして
t₁毎に包絡線光パルス２３３，２３４，２３５，
…が出射される。これら包絡線光パルス２３１，
２３２，２３３，２３４，２３５，…からなる包
絡線光パルス群２３のｎ番目の包絡線光パルスは
ｎ個の成分パルスを持ち、そのＮ番目の成分パル
スは入射包絡線光パルス２０の（ｎ−Ｎ＋１）
（ただしＮｎである）番目の成分パルスに対応
し、その光強度Ｐ_NputはＰ_Nput＝Ｐ_(o-N+1)io×Ｔ_n1×Ｔ_n2×（Ｒ_n1×Ｒ_n2 ×Ｒ_n3）^(N-1) となる。ここでＰ_(o-N+1)ioは入射包絡線光パルス
の（ｎ−Ｎ＋１）番目の成分パルスの光強度であ
る。

また、ｎ番目の包絡線光パルスの時間幅は（ｎ−１）（t₀−t₁）である。

この場合も、最後に出射包絡線光パルス群２３
から、光パルス抽出器３２によつて、所望する包
絡線光パルス２２が抽出出射される。

ところで、前記した様に第３図、第４図の例の
リング型光回路３１の一周回時間t₀が可変である
ので、t₀をt₁付近の別の値に設定することによ
り、得られる包絡線光パルス２２又は２４の時間
幅（ｎ−１）｜t₀−t₁｜は可変となる。

そこで、第３図や第４図の光パルス整形器を用
いると、入射包絡線光パルスの形を反転された
り、又は時間幅を可変したりすることが出来従来
のものに較べ広範囲な使用ができる。

また、リング型光回路３１は、半透鏡３１１，
３１２、全反射鏡３１３の３枚の鏡しか用いてい
ないので、光軸調整が簡単で又、保守が容易であ
る。

第５図は、第３図の光パルス整形器に光強度変
調器３０を付加した、本発明の実施例である光パ
ルス整形器である。

この場合は、モード同期レーザ発振器により得
られた光パルス列１から光強度変調器３０を用い
て、適当な形の包絡線光パルス２５を得ている。
なお、光パルス列１から包絡線光パルス２５を得
る、光強度変調器３０は比較的低速で良いため、
従来技術により容易に得ることができる。

包絡線光パルス２５が、リング型光回路３１に
入射すると包絡線光パルス群２６が出射され、こ
の中から、光パルス抽出器３２を用いることによ
り所望する包絡線光パルス２７が抽出出射され
る。

本光パルス整形器は光強度変調器３０を用いて
いるため得られる光包絡線光パルス２７の形状は
任意となり、より汎用性の高いものである。

第３図、第４図、第５図の光パルス整形器にお
いては、複数個の光パルスを用いて整形している
ので第１図、第２図に示す従来型の光パルス整形
器に較べ、エネルギーの利用効率は大である。

以上詳述した様に、本発明によれば、リング型
光回路を用いた、複数個の光パルスを利用する、
時間幅可変、形状反転可能な光パルス整形器が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多数個の鏡を用いた光パルス整
形器のブロツク図、第２図は従来のエタロン板と
パルス切り出し器とを用いた光パルス整形器のブ
ロツク図、第３図、第４図および第５図はそれぞ
れ本発明の実施例による光パルス整形器のブロツ
ク図である。図において、３１は入射包絡線パル
スと形状の異なる出射包絡線光パルス群が得られ
るリング型光回路、３２は出射包絡線光パルス群
から所望する１個の包絡線光パルスを得るパルス
抽出器、３０は光強度変調器である。

Claims

【特許請求の範囲】

１等しい時間間隔のモード同期光パルス列から
所定の包絡線光パルスに整形する光パルス整形器
において、入射用半透鏡、出射用半透鏡および少
なくとも１枚の全反射鏡を有し、上記入射用半透
鏡に入射された１つの光パルスを上記出射用半透
鏡、上記全反射鏡および上記入射用半透鏡に順次
導き再び上記出射用半透鏡に向わせる光パルス周
回ルートが構成されるとともに該光パルス周回ル
ートの途中の上記出射用半透鏡から上記光パルス
の一部が分岐出射されるように構成され、かつ上
記光パルスの一周回時間が上記モード同期光パル
ス間の時間間隔値の近傍の値に設定され、上記モ
ード同期光パルス列が入射されるリング型光回路
と、該リング型光回路から出射される複数個の包
絡線光パルスから所定の１個の包絡線パルスを抽
出する光パルス抽出器とを有することを特徴とす
る光パルス整形器。