Weight (interface / vibration sensor / microphone) 120 g / 80 g / 20 g
Sensor interface (inc. BNCs) 105 mm x 65 mm x 27 mm
Microphone 43 mm x ø17 mm
Magnet (inc. fitted grub screw) 12 mm x ø18 mm
Sensor extension lead length 3 m
Battery (lithium primary cell) CR123(A) 3 V (user-replaceable)
Battery life (shelf / vibration mode / microphone mode) 10 years / 6 months / 2 months
Maximum measurable acceleration ±5 g
Vibration frequency range (3 dB) DC to 350 Hz
Shock survivability (accelerometer head) 10,000 g
Temperature range (operating) accelerometer head –40 °C to 85 °C
Thread mounting (accelerometer) ¼” x 28 UNF
Microphone sensitivity 45 mV/Pa, nominal, at 1 kHz
EMC approvals CE: Meets EN61326-1:2006

3.ビームポインティング経時変化の解析機能

ビームポインティング経時変化の解析の手順を以下に示します。

1.「ファイル」タブの「フォルダを開く」をクリックし、画像を保存するための空のフォルダを作成(または指定)してください。
2.画像ロギング機能を使い、適度な時間間隔で画像を保存してください。
3.[ポインティング]ボタンをクリックしてください。
4.[解析の実行]をクリックするとビーム重心のX座標とY座標の計時変化がグラフ表示されます。経過時間はファイルに埋め込まれた撮影日時に基づいて計算されます。

5.3.4

2.ビーム広がり角の解析機能

ビーム広がり角解析の手順を以下に示します。

1.「ファイル」タブの「フォルダを開く」をクリックし、画像を保存するための空のフォルダを作成(または指定)してください。
2.2か所以上で測定を行い、同じフォルダに画像を保存してください。その際にファイル名に測定位置を含めてください。例:1.5m、25cm、等。
3.「一括解析」タブの[広がり角]ボタンをクリックしてください。広がり角の一括解析ウィンドウが表示されます。
4.[解析の実行]ボタンをクリックすると解析が実行され、成功すれば結果がグラフに表示されます。

解析結果の例

1.M2ビーム品質の解析機能

光学系のセッティングの手順を以下に示します。

1.レーザービームをF値(焦点距離/ビーム直径)が50~100程度のレンズで集光してください。
2.ビームウエストの中心から±50mm~±150mmの範囲で、ビームに沿ってCCDカメラがスライドできるように、定規や光学レールなどを設置してください。
3.レーザービームが強すぎないように、入射光量やゲイン/露光時間などを調節してください。

CCD カメラ配置

M2 ビーム品質解析の手順を以下に示します。

1.「ファイル」タブの「フォルダを開く」をクリックし、画像を保存するための空のフォルダを作成(または指定)してください。
2.レーザービームの軸上で、ビームウエストを中心に前後±50mm~±150mmの範囲で10~30枚程度のビームプロファイルを保存してください。手順は以下の通りです。
(ア)ビームウエストのビーム直径を確認する。
(イ)ビーム直径がビームウエストのビーム直径の5倍程度となる位置までCCDカメラを移動する。
(ウ)CCDカメラを固定し、ノイズの少ない良好な画像が得られるよう光量とCCDの露光時間を調節する。
(エ)「ファイル」タブの「画像を保存」をクリックし、ファイル名テキストボックスに現在のCCDの位置を算用数字(半角)で入力し、画像を保存する。このとき、数字の後ろに単位を付けることができ、nm、μm(um)、mm、cm、m(すべて半角)が利用できるが、単位を省略した場合はmmとして処理される。
例. 30mm.tif、100mm.tif、150mm.tif など
(オ)2~10mm間隔でCCDカメラを移動し、(ウ)~(エ)を繰り返す。このとき、移動間隔は等間隔である必要はなく、ビームウエスト付近をより狭い間隔で測定すれば、精度が向上する場合がある。
3.「一括解析」タブの「M2ビーム品質」ボタンをクリックしてください。M2ビーム品質解析ウィンドウが表示されるので、右上のテキストボックスにレーザー波長をnm単位で入力してください。
4.「解析の実行」ボタンをクリックすると解析が実行され、成功すれば結果がグラフに表示されます。
※解析結果はビーム半径で表示されます

解析結果の例1

再生増幅器

1. 増幅器

レーザーエネルギーの増幅方法としては、発振器からのレーザー光を数段の増幅器に入力し出力を得る方法が通常用いられている。

図1(a)に示したようなシングルパス増幅方式は増幅器の段数を増やせば大きなエネルギーを得ることができる。しかし、この方式では、増幅器の段数が多くなることに伴い、増幅器間の寄生発振防止のための光学コンポーネントや長い光路が必要となる。このため増幅器、電源、冷却器などが多数必要となり、システムコストも高くなり、装置も大きくなる。

そこで、増幅器の段数を少なくする方法として同じ増幅器にレーザー光を多数通過させるマルチパス増幅方式(図1(b))や再生増幅方式(図1(c))が考えられる。
Figure1

図1 (a) シングルパス増幅方式, (b) マルチパス増幅方式, (c) 再生増幅方式

2. 再生増幅器

再生増幅方式は、増幅媒質を共振器内に配置し、光スイッチ素子(ポッケルスセル)の印加電圧を時間的に制御することによって、注入レーザーパルスを共振器内に取り込む。その取り込まれたレーザーパルスは共振器内を多数回往復し、増幅器内に蓄積されたエネルギーを十分に抽出した後、再びポッケルスセルにより共振器外に取り出される。そのため高い抽出効率を得ることができ、発振器における良好なピームモードを再生することができる。

このように周波数チャープ光を、広帯域の増幅器によって飽和レベルまで増幅する。チャープパルス増幅法に用いられる増幅器の必要性能として次の3つが挙げられる。

  • チャープパルス光のスペクトル幅より増幅器の利得帯域幅が十分に広く、その中心波長がチャープパルス光の中心波長にほぼ一致した増幅媒質を用いること。
  • 高エネルギー増幅を達成するため、増幅器の飽和フルエンスが高いこと。
  • 増幅中にレーザー光の空間的、時間的パルス歪みを生じさせる非線形光学効果を抑制するため、増幅媒質の非線形屈折率が小さいこと。

このような条件を持った増幅器によって増幅されたチャープパルス光は、負の分散を有する分散媒体(回折格子など)によって全ての周波数成分を同一時に一致させて、フーリエ限界の超短パルス光を得ることができる。

 

3. 再生増幅器の動作原理

次に、再生増幅器の動作原理について考える。次式に示したFrants-Nodvikの式は、増幅媒質を1周回する場合の増幅ビームのフルエンスと入射ビームのフルエンスの関係式として知られている。図2において共振器1周回あたりの透過率Tを考慮すると

F1

である。ここでE1、E0、Esはそれぞれ増幅媒質における増幅ビームのフルエンス、入射ビームのフルエンス、飽和フルエンスである。また、g0は初期小信号利得係数、lは媒質長を示し、exp(g0l)=G0は増幅媒質の初期小信号利得を表す。そして、2周回目における増幅ビームのフルエンスE2は次式になる。

F2

このとき1周回した後の小信号利得係数g1は、1周回の際に利得媒質からエネルギーが抽出されたのでより低くなり(図2)、次式で表される。

F3

このように再生増幅器の増幅特性は基本的に式(0)~(2)を繰り返し適用することによって記述される。
つまり、Esとg0及びTが与えられれば、式(0)~(2)を繰り返し数値計算することにより、n周回目における増幅パルスのフルエンスEnを計算することができる。したがって

F4

F5
よって、n周回目における抽出効率は

F6

 

で表される。

 

再生増幅器計算図

図2 再生増幅器のモデル図

 

4. 製品

再生増幅器

高パルスエネルギー型フェムト秒再生増幅器キット

再生増幅器の立ち上がり時の画像

再生増幅器の立ち上がりの様子

5. 参照文献
・ W. Koechner: Solid-State Laser Engineering, 4th Ed Springer-Verlag, Berlin (1996)