超高速レーザーとは

A. 超高速レーザーの概念

超高速レーザーとは通常、フェムト秒またはピコ秒の持続時間のパルスなどの超短パルスを放射するために使用されるモードロック レーザーを指します。より正確な名前は超短パルスレーザーです。超短パルスレーザーはほぼモードロックレーザーですが、ゲインスイッチング効果により超短パルスを生成することもあります。

B. 超高速レーザーの種類

1. Ti サファイア レーザーは、通常はカー レンズでモードロックされており、持続時間が約 5 fs という短いパルスを生成できます。平均出力電力は通常数百ミリワットで、パルス繰り返し率はたとえば 80MHz で数十フェムト秒以下、パルス持続時間は数十フェムト秒以下であり、結果として非常に高いピーク電力が得られます。しかし、チタンサファイアレーザーは一部の緑色光レーザーからの励起光を必要とするため、より複雑で高価になります。

2. たとえばイッテルビウムドープ (結晶またはガラス) またはクロムドープのレーザー結晶をベースにしたさまざまなダイオード励起レーザーがあり、これらは通常 SESAM 受動モード同期を使用します。ダイオード励起レーザーのパルス持続時間はチタンサファイアレーザーのパルス持続時間ほど短くはありませんが、ダイオード励起レーザーは、パルス持続時間、パルス繰り返し率、平均パワーの点で広いパラメータ領域をカバーできます (下記を参照)。 。

3. 希土類元素をドープしたグラスファイバーをベースにしたファイバーレーザーも、たとえば非線形偏光回転または SESAM を使用して受動的にモードロックすることもできます。平均パワー、特にピークパワーの点でバルクレーザーよりも制限されていますが、ファイバー増幅器と便利に組み合わせることができます。モードロック ファイバー レーザーに関する記事で詳細が説明されています。

(4) モードロック ダイオード レーザーは、一体型デバイスまたは外部共振器ダイオード レーザーにすることができ、アクティブ、パッシブ、または混合モードロックにすることができます。通常、モードロックダイオードレーザーは、中程度のパルスエネルギーで高い (数千メガヘルツ) パルス繰り返し率で動作します。

超高速レーザー発振器は、ピークパワーと平均出力パワーを高めるための超高速増幅器 (光ファイバー増幅器など) を含む超高速レーザーシステムの一部とすることもできます。