Оптическое усилительное устройство (варианты)

Оптическое усилительное устройство (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к оптическому усилительному устройству.

Предшествующий уровень техники

Мощный источник лазерного излучения со сверхкоротким импульсом, который формирует импульсный свет, имеющий длительность импульса приблизительно от пикосекунд до фемтосекунд, имеет большой размер и обычно устанавливается и используется на оптическом столе. Соответствующие оптические компоненты источника лазерного излучения удерживаются в свободном пространстве с помощью опоры с регулирующими функциями. На этом основании источник лазерного излучения имеет много точек, которые должны быть настроены, и такие настройки не являются простыми.

С другой стороны, существует источник лазерного излучения на основе волокна, использующий оптическое волокно в качестве оптической усиливающей среды, которая усиливает энергию, и промышленностью предпринята попытка использования такой лазерной обработки. Источник лазерного излучения на основе волокна обычно решает описанную выше проблему, и в случае обеспечения на выходе длительной мощности источник лазерного излучения на основе волокна с высокой выходной мощностью реализуется как волоконный дисковый источник лазерного излучения.

Однако в источнике лазерного излучения на основе волокна оптическое волокно ограничивает сечение пучка до небольшого, так что по импульсной выходной мощности энергия импульса ограничивается приблизительно несколькими микроДж, и высокая выходная мощность не может быть реализована. Таким образом, не существует источника лазерного излучения, который является небольшим по размеру, обладает высокой выходной мощностью, является прекрасным по стабильности и легко настраивается; поэтому в действительности использование мощного источника лазерного излучения со сверхкоротким импульсом ограничивается исследовательскими целями.

В качестве оптического усилительного устройства, которое предназначено для уменьшения габаритов и стабилизирования, известны конфигурации, раскрытые в Патентном документе 1 и 2. Оптическое усилительное устройство, раскрытое в Патентном документе 1, допускает обычное увеличение длины резонатора и обладает малогабаритным оптическим резонатором. Оптическое усилительное устройство, раскрытое в Патентном документе 2, включает в себя оптический резонатор, имеющий поддерживающее поляризацию оптоволокно, предусмотренное на резонансном оптическом пути отдельно от оптической усиливающей среды.

Патентный документ 1: Патент Японии № 3540741

Патентный документ 2: Опубликованная не прошедшая экспертизу заявка на патент Японии № 2004-165652

Раскрытие изобретения

Проблема, которая должна быть решена изобретением

Тем не менее, в оптическом усилительном устройстве, раскрытом в Патентном документе 1, свет распространяется в атмосфере в оптическом резонаторе, так что длина резонатор становится большой и уменьшение габаритов ограничено. Оптическое усилительное устройство, раскрытое в Патентном документе 2, имеет оптическое волокно в оптическом резонаторе, так что может быть осуществлено уменьшение габаритов, однако по импульсной выходной мощности энергия импульса ограничивается приблизительно несколькими микроДж, и высокая выходная мощность не может быть реализована.

Настоящее изобретение было сделано для решения описанной выше проблемы, и целью его является предоставление оптического усилительного устройства, которое может быть легко уменьшено в размерах, увеличено по выходной мощности и стабилизировано.

Средство для решения проблемы

Оптическое усилительное устройство согласно настоящему изобретению включает в себя (1) оптический усилитель, включающий в себя оптическую усиливающую среду, которая оптически усиливает подлежащий усилению свет, и прозрачную среду, через которую подлежащий усилению свет проходит множество раз; и (2) источник (поставщик) энергии, который поставляет энергию возбуждения оптической усиливающей среде. В этом оптическом усилительном устройстве оптическая усиливающая среда усиливает свет путем снабжения его энергией возбуждения от поставщика энергии и выводит его. Подлежащий усилению свет множество раз проходит через прозрачную среду в оптическом усилительном устройстве. Прозрачная среда может распространять внутри подлежащий усилению свет, например, зигзагообразно. Предпочтительно, чтобы оптический усилитель вводил подлежащий усилению свет извне и оптически усиливал подлежащий усилению свет путем вынуждения усиленного света проходить через оптическую усиливающую среду множество раз.

Предпочтительно, чтобы оптический усилитель включал в себя оптический резонатор, который резонирует подлежащий усилению свет и имеет оптическую усиливающую среду и прозрачную среду на резонансном оптическом пути этого оптического резонатора. В этом случае оптическое усилительное устройство имеет функцию генерирования лазерной осцилляции, допускающее формирование лазерного излучения с помощью вызова осцилляций (колебаний) лазера внутри оптического резонатора.

Предпочтительно, чтобы оптический усилитель включал в себя оптический резонатор, который резонирует подлежащий усилению свет, и дополнительно включал в себя (a) средство захвата света, которое предусмотрено на резонансном оптическом пути и захватывает подлежащий усилению свет в резонансный оптический путь снаружи оптического резонатора; и (b) средство вывода света, которое предусмотрено на резонансном оптическом пути и выводит подлежащий усилению свет, который оптически усиливался внутри оптического резонатора в течение заранее установленного периода, за пределы оптического резонатора. В этом случае оптическое усилительное устройство имеет функцию регенеративного усиления, допускающую усиление лазерного излучения в оптическом резонаторе.

Характерно, что оптическое усилительное устройство согласно настоящему изобретению использует свет, образованный описанным выше оптическим усилительным устройством (далее называемого "первым оптическим усилительным устройством") согласно настоящему изобретению, в качестве подлежащего усилению света, и оптически усиливает подлежащий усилению свет с помощью описанного выше оптического усилительного устройства (далее называемого "вторым оптическим усилительным устройством") согласно настоящему изобретению и выводит его. Предпочтительно, чтобы первое оптическое усилительное устройство и второе оптическое усилительное устройство совместно использовали оптическую усиливающую среду, прозрачную среду или поставщиков энергии.

В оптическом усилительном устройстве согласно настоящему изобретению предпочтительным является, чтобы подлежащий усилению свет являлся импульсным светом. В этом случае предпочтительно, чтобы оптическое усилительное устройство согласно настоящему изобретению дополнительно включало в себя расширитель импульсов, который расширяет длительность импульса у подлежащего усилению света, который должен быть введен в оптическую усиливающую среду. Также предпочтительно, чтобы прозрачная среда расширяла длительность импульса подлежащего усилению света, который должен быть введен в оптическую усиливающую среду. Предпочтительно, чтобы оптическое усилительное устройство согласно настоящему изобретению дополнительно включало в себя уплотнитель импульсов, который сжимает длительность импульса у подлежащего усилению света, который оптически усиливается и выводится из оптической усиливающей среды. В этом случае с помощью растяжения длительности импульса у подлежащего усилению света, который должен быть введен в оптическую усиливающую среду, может быть исключено повреждение оптических компонентов оптического усилительного устройства, и с помощью сжатия длительности импульса у подлежащего усилению света, который оптически усиливается и выводится из оптической усиливающей среды, увеличивается пиковая мощность импульсного света, который должен быть выведен из оптического усилительного устройства.

Предпочтительно, чтобы оптическое усилительное устройство согласно настоящему изобретению дополнительно включало в себя оптическую систему задержки, которая задерживает свет и использует свет, сгенерированный оптическим усилителем, в качестве подлежащего усилению света, задерживает этот подлежащий усилению свет с помощью оптической системы задержки и оптически усиливает этот задержанный подлежащий усилению свет с помощью оптического усилителя и выводит его.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере либо оптическая усиливающая среда, либо прозрачная среда была твердой. Предпочтительно, чтобы оптическое усилительное устройство согласно настоящему изобретению дополнительно включало в себя средство стабилизации температуры для стабилизации температуры по меньшей мере у оптической усиливающей среды либо у прозрачной среды.

Предпочтительно, чтобы поставщик энергии включал в себя полупроводниковый лазерный элемент, который выполнен с возможностью обеспечивать энергию возбуждения в виде света, которая должна быть передана оптической усиливающей среде. Предпочтительно, чтобы оптический усилитель дополнительно включал в себя средство настройки оптического пути для настройки оптического пути у подлежащего усилению света. Предпочтительно, чтобы объединялись любые два или более из множества компонентов оптического усилителя, включая оптическую усиливающую среду и прозрачную среду.

Предпочтительно, чтобы любой участок, на который падает или испускается подлежащий усилению свет в оптической усиливающей среде или прозрачной среде, покрывался слабоотражающим покрытием. Также предпочтительно, чтобы любой участок, на котором отражается подлежащий усилению свет в оптической усиливающей среде или прозрачной среде, покрывался высокоотражающим покрытием.

Предпочтительно, чтобы угол падения/испускания света на любом участке, на который падает или испускается подлежащий усилению свет в оптической усиливающей среде или прозрачной среде, являлся углом Брюстера. Кроме того, предпочтительно, чтобы прозрачная среда полностью отражала распространяющийся внутри подлежащий усилению свет с помощью поверхностей стенок.

Предпочтительно, чтобы оптическое усилительное устройство согласно настоящему изобретению дополнительно включало в себя вакуумный сосуд, который содержит оптический усилитель и поставщика энергии в своем внутреннем пространстве и создает атмосферу с пониженным давлением во внутреннем пространстве.

Результат изобретения

Настоящее изобретение может предоставить оптическое усилительное устройство, которое может быть легко уменьшено в размерах, увеличено по выходной мощности и стабилизировано.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1А из первого варианта осуществления;

Фиг. 2 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1B из второго варианта осуществления;

Фиг. 3 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1С из третьего варианта осуществления;

Фиг. 4 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1D из четвертого варианта осуществления;

Фиг. 5 - подробный схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1D из четвертого варианта осуществления;

Фиг. 6 - схематичный вид конфигурации типовой разновидности оптического усилительного устройства 1D из четвертого варианта осуществления;

Фиг. 7 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства из пятого варианта осуществления;

Фиг. 8 - схематичный вид конфигурации усилительного устройства из шестого варианта осуществления;

Фиг. 9 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1J из седьмого варианта осуществления;

Фиг. 10 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1K из восьмого варианта осуществления;

Фиг. 11 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1L из девятого варианта осуществления;

Фиг. 12 - вид, показывающий пример конфигурации уплотнителя 50 импульсов;

Фиг. 13 - вид, показывающий пример конфигурации уплотнителя 50 импульсов;

Фиг. 14 - вид, показывающий пример конфигурации уплотнителя 50 импульсов;

Фиг. 15 - вид, показывающий пример конфигурации уплотнителя 50 импульсов;

Фиг. 16 - частичный схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства из десятого варианта осуществления;

Фиг. 17 - частичный схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства из одиннадцатого варианта осуществления;

Фиг. 18 - схематичный вид конфигурации оптического усилителя 10М в оптическом усилительном устройстве из двенадцатого варианта осуществления;

Фиг. 19 - схематичный вид конфигурации оптического усилителя 10N в оптическом усилительном устройстве из тринадцатого варианта осуществления;

Фиг. 20 - схематичный вид конфигурации оптического усилителя 10Na в примерном варианте оптического усилительного устройства из тринадцатого варианта осуществления;

Фиг. 21 - схематичный вид конфигурации оптического усилителя 10Р в оптическом усилительном устройстве из четырнадцатого варианта осуществления;

Фиг. 22 - схематичный вид конфигурации оптического усилителя 10Q в оптическом усилительном устройстве из пятнадцатого варианта осуществления;

Фиг. 23 - схематичный вид конфигурации оптического усилителя 10Qa в примерном варианте оптического усилительного устройства из пятнадцатого варианта осуществления;

Фиг. 24 - схематичный вид конфигурации оптического усилителя 10Qb в примерном варианте оптического усилительного устройства из пятнадцатого варианта осуществления;

Фиг. 25 - схематичный вид конфигурации оптического усилителя 10Qc в примерном варианте оптического усилительного устройства из пятнадцатого варианта осуществления;

Фиг. 26 - вид, показывающий пример конфигурации прозрачной среды 12 в оптическом усилительном устройстве из шестнадцатого варианта осуществления;

Фиг. 27 - вид, показывающий пример конфигурации прозрачной среды 12 в оптическом усилительном устройстве из шестнадцатого варианта осуществления;

Фиг. 28 - вид, показывающий пример конфигурации прозрачной среды 12 в оптическом усилительном устройстве из шестнадцатого варианта осуществления;

Фиг. 29 - вид, показывающий пример конфигурации прозрачной среды 12 в оптическом усилительном устройстве из шестнадцатого варианта осуществления;

Фиг. 30 - вид, показывающий пример конфигурации прозрачной среды 12 в оптическом усилительном устройстве из шестнадцатого варианта осуществления;

Фиг. 31 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1R из семнадцатого варианта осуществления;

Фиг. 32 - вид, показывающий конфигурацию примерного варианта системы 23 задержки в оптическом усилительном устройстве 1J из седьмого варианта осуществления; и

Фиг. 33 - вид, показывающий конфигурацию другого примерного варианта системы 23 задержки в оптическом усилительном устройстве 1J из седьмого варианта осуществления.

Описание обозначений

1A-1R: оптическое усилительное устройство

10A-10R: оптический усилитель

11: оптическая усиливающая среда

12: прозрачная среда

13: зеркало

14: волновая пластина

15: оптический модулятор

16: поляризационный светоделитель

17: фарадеевский вращатель

21: средство захвата света

22: средство вывода света

23: оптическая система задержки

24: средство настройки оптического пути

30: поставщик энергии

40: расширитель импульсов

50: уплотнитель импульсов

51: отражающее зеркало

52: отражающая дифракционная решетка

53: пропускающая дифракционная решетка

54: дисперсионная среда

55: призма

60: средство стабилизации температуры

61: элемент Пельтье

62: источник питания

63: излучатель

70: средство стабилизации температуры

71: элемент Пельтье

72: источник питания

73: излучатель с водяным охлаждением

74: циркуляционный насос

75: водяной бак

80: вакуумный сосуд

Лучший вариант для осуществления изобретения

Ниже будет подробно описываться лучший вариант для осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. В описании чертежей идентичные или эквивалентные элементы обозначаются одинаковым обозначением, и частично совпадающие части описания будут исключены.

Фиг. 1 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1А согласно первому варианту осуществления изобретения. Оптическое усилительное устройство 1А, показанное на этой фигуре, включает в себя оптический усилитель 10А и поставщика 30 энергии. Оптический усилитель 10А включает в себя оптическую усиливающую среду 11 и прозрачную среду 12. Поставщик 30 энергии передает энергию возбуждения (например, излучение возбуждения) оптической усиливающей среде 11. Оптическая усиливающая среда 11 снабжается излучением возбуждения и усиливает и выводит свет. Подлежащий усилению свет множество раз проходит через прозрачную среду 12 в оптическом усилителе 10А. Прозрачная среда 12 может распространять внутри подлежащий усилению свет, например, зигзагообразно. Прозрачная среда 12 изготавливается, например, из твердого стеклянного блока.

Показатель преломления у прозрачной среды 12 выше, чем показатель преломления воздуха, так что путем удлинения дальности распространения подлежащего усилению света в прозрачной среде 12 может быть увеличена длина оптического пути. Поэтому по сравнению с конфигурацией, в которой подлежащий усилению свет распространяется на то же расстояние в воздухе, оптическое усилительное устройство 1А из настоящего варианта осуществления может осуществить уменьшение габаритов путем распространения подлежащего усилению света в прозрачной среде 12. Из оптического усилительного устройства 1А излучается усиленный выходной свет I_OUT.

Фиг. 2 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1B из второго варианта осуществления. Оптическое усилительное устройство 1В, показанное на этой фигуре, включает в себя оптический усилитель 10В и поставщика 30 энергии. Оптический усилитель 10В включает в себя оптическую усиливающую среду 11, прозрачную среду 12 и зеркало 13. Поставщик 30 энергии подает энергию возбуждения (например, излучение возбуждения) оптической усиливающей среде 11. Оптическая усиливающая среда 11 снабжается излучением возбуждения и усиливает излучение затравки от внешнего генератора SG излучения затравки и выводит его. Подлежащий усилению свет множество раз проходит через прозрачную среду 12 в оптической усиливающей среде 11. Зеркало 13 пропускает через себя излучение возбуждения, выведенное от поставщика 30 энергии, и заставляет его попадать на оптическую усиливающую среду 11 и отражает излучение затравки (подлежащий усилению свет).

Оптическое усилительное устройство 1В из второго варианта осуществления изобретения обладает многопроходной структурой, через которую подлежащий усилению свет проходит по меньшей мере дважды внутри оптической усиливающей среды 11 в оптическом усилителе 10В. Свет, попавший на прозрачную среду 12 из генератора SG излучения затравки, испускается из прозрачной среды 12 без прохождения по тому же оптическому пути внутри прозрачной среды 12. Таким образом, в оптическом усилителе 10В оптический путь может быть образован многократным возвратно-поступательным движением не только внутри прозрачной среды 12, но также внутри оптической усиливающей среды 11. В этом случае оптическое усилительное устройство 1В образуется с помощью наличия функции многопроходного усиления. Из прозрачной среды 12 оптического усилительного устройства 1В излучается выходной свет I_OUT в виде излучения затравки, усиленного с помощью возвратно-поступательного движения внутри оптического усилителя 10В.

Фиг. 3 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1С из третьего варианта осуществления. Оптическое усилительное устройство 1С, показанное на этой фигуре, включает в себя оптический усилитель 10С и поставщика 30 энергии. Оптический усилитель 10С включает в себя оптическую усиливающую среду 11, прозрачную среду 12 и зеркала 13₁ - 13₄. Оптическое усилительное устройство 1С согласно данному третьему варианту осуществления отличается от устройства из первого варианта осуществления в том, что оптический усилитель 10С дополнительно включает в себя зеркала 13₁-13₄. Зеркало 13₁ передает излучение возбуждения, выведенное от поставщика 30 энергии, и заставляет его попадать на оптическую усиливающую среду 11 и отражает подлежащий усилению свет. Зеркало 13₂ передает часть подлежащего усилению света и отражает оставшуюся часть. Зеркало 13₁ и зеркало 13₂ являются зеркалами оптического резонатора RS Фабри-Перо, и на резонансном оптическом пути между этими зеркалами располагаются усиливающая среда 11, прозрачная среда 12 и зеркала 13₃ и 13₄. Зеркала 13₃ и 13₄ отражают подлежащий усилению свет и располагаются напротив друг друга поперек прозрачной среды 12 и зигзагообразно распространяют подлежащий усилению свет внутри прозрачной среды 12.

Таким образом, в третьем варианте осуществления свет может накапливаться благодаря конструкции, включающей в себя оптический резонатор. В этом случае оптическое усилительное устройство 1С конфигурируется, чтобы иметь функцию генерирования лазерного излучения, допускающую генерирование лазерного излучения с помощью вызова колебаний лазера внутри оптического резонатора RS. Например, в качестве оптической усиливающей среды 11 используется газ, например He-Ne, жидкость, в которой растворен пигмент и т.д., или твердое тело, например Nd: YAQ и т.д., и к оптическому усилителю 10С добавляется оптический резонатор, включающий в себя прозрачную среду 12, и соответственно может быть реализовано малогабаритное устройство генерации лазерного излучения.

Усиленный свет испускается наружу в виде оптического выхода I_OUT через зеркало 13₂. Например, подлежащий усилению свет можно заставить падать на зеркало 13₂ в направлении, противоположном направлению излучения оптического выхода I_OUT. Подлежащий усилению свет проходит внутри прозрачной среды 12, достигает внутренней части оптической усиливающей среды 11 и отражается зеркалом 13₁, и затем снова проходит внутри оптической усиливающей среды 11 в противоположном направлении, и затем снова попадает на внутреннюю часть прозрачной среды 12. Этот падающий свет распространяется по исходному оптическому пути в противоположном направлении и отражается зеркалами 13₃ и 13₄, и затем достигает зеркала 13₂. Зеркало 13₂ снова отражает этот свет. Во время возвратно-поступательного движения внутри этого резонансного пути подлежащий усилению свет усиливается, и часть его выводится наружу через зеркало 13₂.

Фиг. 4 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1D согласно четвертому варианту осуществления изобретения. Оптическое усилительное устройство 1D, показанное на этой фигуре, включает в себя оптический усилитель 10D и поставщика 30 энергии. Оптический усилитель 10D включает в себя оптическую усиливающую среду 11, прозрачную среду 12, зеркало 13₁, зеркало 13₂, средство 21 захвата света и средство 22 вывода света. Оптическое усилительное устройство 1D из этого четвертого варианта осуществления отличается от устройства из первого варианта осуществления в том, что оптический усилитель 10D дополнительно включает в себя зеркало 13₁, зеркало 13₂, средство 21 захвата света и средство 22 вывода света.

Зеркало 13₁ передает излучение возбуждения от поставщика 30 энергии и заставляет его падать на оптическую усиливающую среду 11, и отражает подлежащий усилению свет, который был захвачен, во внутреннюю часть оптического усилителя 10D через средство 21 захвата света от генератора SG излучения затравки. Зеркало 13₂ отражает подлежащий усилению свет. Зеркало 13₁ и зеркало 13₂ являются зеркалами оптического резонатора RS Фабри-Перо, и на резонансном оптическом пути между этими зеркалами располагаются оптическая усиливающая среда 11, прозрачная среда 12, средство 21 захвата света и средство 22 вывода света.

В этом четвертом варианте осуществления средство 21 захвата света захватывает подлежащий усилению свет от генератора SG излучения затравки снаружи оптического резонатора на резонансном оптическом пути. Средство 22 вывода света выводит подлежащий усилению свет, который оптически усиливался внутри оптического резонатора для заранее установленного периода, за пределы оптического резонатора RS в виде оптического выхода I_OUT. Таким образом, оптический резонатор RS добавляется к оптическому усилителю 10D, и более того, излучение затравки снаружи оптического резонатора, которое становится источником подлежащего усилению света, захватывается в оптический резонатор с помощью средства 21 захвата света и удерживается в оптическом резонаторе в течение заранее установленного времени и затем выводится за пределы оптического резонатора с помощью средства 22 вывода света. В этом случае оптическое усилительное устройство 1D может формировать усиленный свет, который обладает качеством, эквивалентным качеству излучения затравки, и высокой энергией, и соответственно его конфигурация имеет функцию регенеративного усиления для усиления света. В качестве генератора SG излучения затравки может использоваться, например, волоконный источник лазерного излучения.

Фиг. 5 - подробный схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства 1D из четвертого варианта осуществления изобретения. Как показано на этой фигуре, средство 21 захвата света включает в себя волновую пластину 14₁, оптический модулятор 15₁ и поляризационный светоделитель 16₁. Средство 22 вывода света включает в себя волновую пластину 14₂, оптический модулятор 15₂ и поляризационный светоделитель 16₂. Оптический модулятор 15₁ и оптический модулятор 15₂ и т.д. управляют состоянием преломления или состоянием поляризации у света, и могут использоваться, например, оптические кристаллы, имеющие соответственно акустооптический эффект и электрооптический эффект.

Когда сигнал возбуждения, состоящий из заранее установленного переменного напряжения, подводится к оптическим модуляторам 15₁ и 15₂, состоящим из элементов с акустооптическим эффектом, вследствие дифракционного эффекта у дифракционной решетки, образованной внутри элементов, отклоняются направления испускаемого излучения у падающего света, и с помощью применения электрического поля внутри электрооптических кристаллов путем подачи сигнала возбуждения, состоящего из заранее установленного напряжения, на оптические модуляторы 15₁ и 15₂, состоящие из элементов с электрооптическим эффектом, изменяется направление поляризации, и с помощью управления направлением поляризации света, который проходит через электрооптические кристаллы, можно управлять передачей/отражением у светоделителей 16₁ и 16₂, расположенных на путях распространения света. Другими словами, эти оптические модуляторы могут быть изготовлены функционирующими в качестве оптических переключателей, которые управляют направлением распространения света.

Например, когда сигнал возбуждения не поступает на оптические модуляторы 15₁ и 15₂ в виде акустооптических элементов, предполагается, что направление продвижения света, который намеревается исходить из этих элементов, совпадает с ориентацией пути света, который совершает возвратно-поступательное движение внутри резонатора при резонировании. Другими словами, например, когда сигнал возбуждения подается на оптические модуляторы 15₁ и 15₂, захват излучения затравки в резонатор и вывод выходного света I_OUT не выполняются. Когда сигнал возбуждения подается на оптические модуляторы 15₁ и 15₂, выполняются захват излучения затравки в резонатор и вывод выходного света I_OUT. Когда используются акустооптические элементы, светоделитель 16₂ на крайнем этапе может быть полузеркалом, и в этом случае полузеркало устанавливается вне резонансного пути, и свет может отклоняться, чтобы освещать полузеркало по специальному расписанию.

Когда предполагается, что свет передается через поляризационные светоделители 16₁ и 16₂ в случае, где сигнал возбуждения не подается на оптические модуляторы 15₁ и 15₂ в виде электрооптических элементов, свет проникает через поляризационный светоделитель 16₁ , когда сигнал возбуждения не подается на оптические модуляторы 15₁ и 15₂, и свет захватывается внутрь резонатора, а если сигнал возбуждения подается на оптический модулятор 15₁, то свет отражается поляризационным светоделителем 16₁ и не захватывается в резонатор. С другой стороны, когда сигнал возбуждения подается на оптический модулятор 15₂ в состоянии, где свет захватывается внутрь резонатора, направление поляризации света, который падает на поляризационный светоделитель 16₁ , чередуется и свет выводится наружу. Когда поляризационные светоделители 16₁ и 16₂ обладают одинаковой конструкцией, сдвиг фаз, полученный от волновой пластины 14₂ на крайнем этапе, может регулироваться, так что свет отражается поляризационным светоделителем 16₂, когда сигнал возбуждения подается на оптический модулятор 15₂.

Резонатор состоит из группы элементов между зеркалами 13₁ и 13₂. Таким образом, с помощью управления направлением отклонения или направлением поляризации может управляться включение/выключение света, который совершает возвратно-поступательное движение внутри резонатора, и включение/выключение оптического выхода I_OUT, который испускается из резонатора через средство 22 вывода света.

Средство 21 захвата света захватывает излучение затравки из генератора SG излучения затравки в оптический резонатор при определенной синхронизации путем управления состоянием поляризации или состоянием отклонения света с помощью оптического модулятора 15₁, и после этого заставляет излучение затравки (подлежащий усилению свет) совершать возвратно-поступательное движение внутри оптического резонатора. Данный оптический резонатор конфигурируется посредством оптического пути между зеркалами 13₁ и 13₂. Средство 22 вывода света выводит подлежащий усилению свет за пределы оптического резонатора в виде оптического выхода I_OUT по определенному расписанию после истечения заранее установленного времени с того момента, как свет захватывается, путем управления состоянием поляризации или состоянием отклонения света с помощью оптического модулятора 15₂. Когда излучение затравки является импульсным светом, чтобы исключить повреждение оптических компонентов, излучение затравки может быть захвачено после того, как увеличена его длительность импульса с помощью принудительного прохождения его через подходящий дисперсионный элемент.

Фиг. 6 - схематичный вид конфигурации примерного варианта оптического усилительного устройства 1D из четвертого варианта осуществления. Как показано на этой фигуре, средство 21 захвата света и средство 22 вывода света могут быть общими. Другими словами, средство 21 захвата света (волновая пластина 14₁, оптический модулятор 15₁ и поляризационный светоделитель 16₁) используется вместо средства 22 вывода света на фиг. 5 (волновая пластина 14₂, оптический модулятор 15₂ и поляризационный светоделитель 16₂). Функции соответствующего средства в этом случае те же, что и описаны выше. С помощью выключения оптического модулятора 15₁ и отсутствием подачи напряжения возбуждения свет с S-поляризацией, падающий на поляризационный светоделитель 16₁ от генератора SG излучения затравки, отражается поляризационным светоделителем 16₁ , передается через оптический модулятор 15₁ и падает на волновую пластину 14₁, подвергнутую сдвигу фазы, равному λ/4, затем падает на зеркало 13₂. Зеркало 13₂ отражает этот свет, и отраженный свет дополнительно подвергается сдвигу фазы, равному λ/4, с помощью волновой пластины 14₁, передается через оптический модулятор 15₁ и поворачивается в направлении поляризации в конечном счете на 90 градусов и проходит через поляризационный светоделитель 16₁ в виде света с Р-поляризацией. Путь свет после попадания на прозрачную среду 12 является таким, который описан выше. Во время этого, с помощью включения оптического модулятора 15₁ и приложения напряжения возбуждения свет, который возвращен из прозрачной среды 12, снова попадает на поляризационный светоделитель 16₁ , подвергается сдвигу фазы, равному λ/4, с помощью оптического модулятора 15₁, повергается сдвигу фазы, равному λ/4, с помощью волновой пластины 14₁ и достигает зеркала 13₂ и затем отражается зеркалом 13₂ и повергается сдвигу фазы, равному λ/4, с помощью волновой пластины 14₁ и повергается сдвигу фазы, равному λ/4, с помощью оптического модулятора 15₁, так что он поворачивается в конечном счете на 180 градусов и удерживается внутри резонатора, так как он является светом с Р-поляризацией. С помощью выключения оптического модулятора 15₁ в подходящее время, когда свет достаточно усилен, поляризованный свет поворачивается на 90 градусов путем подвергания сдвигу фазы, равному λ/4, дважды с помощью волновой пластины 14₁ и отражается виде света с S-поляризацией с помощью поляризационного светоделителя 16₁ и испускается наружу в виде оптического выхода I_OUT.

Другими словами, сигнал возбуждения подается на оптический модулятор 15_1, и свет захватывается путем выключения оптического модулятора 15₁, удерживается внутри резонатора путем включения оптического модулятора 15₁ и выводится снова путем выключения оптического модулятора 15₁.

Волновая пластина 14₁ может быть 1/4 волновой пластины, так что направление поляризации поворачивается на 90 градусов в два прохода. Оптический модулятор 15₁ действует аналогично 1/4 волновой пластины, когда он включен, и оптический модулятор не воздействует на свет, когда он выключен.

Фиг. 7 - схематичный вид конфигурации оптического усилительного устройства из пятого варианта осуществления. Оптическое усилительное устройство, показанное на этой фигуре, включает в себя оптическое усилительное устройство 1Е, которое генерирует излучение затравки, и оптическое усилительное устройство 1F, которое оптически усиливает это излучение затравки и выводит его. Оптическое усилительное устройство 1Е в виде генератора излучения затравки образует генератор SG излучения затравки и имеет ту же конфигурацию, что и у оптического усилительного устройства 1С (фиг. 3) из третьего варианта осуществления. Оптическое усилительное устройство 1F имеет по существу ту же конфигурацию, что и примерный вариант (фиг. 6) оптического усилительного устройства 1D из четвертого варианта осуществления, и имеет оптический усилитель 10F, в котором зеркало 13₅ заменяет зеркало 13₂ в оптическом усилительном устройстве 1D из четвертого варианта осуществления, и зеркало 13₈, поляризационный светоделитель 16₃, фарадеевский вращатель 17 и волновая пластина 14₃ размещаются по порядку между генератором SG излучения затравки и поляризационным светоделителем 16₁. В оптическом усилительном устройстве 1F средство 21 захвата света и средство 22 вывода света являются общими.

Средство 21 захвата света (средство 22 вывода света) включает в себя зеркало 13₈, волновую пластину 14₃, фарадеевский вращатель 17 и поляризационный светоделитель 16₃ в дополнение к волновой пластине 14₁, оптическому модулятору 15₁ и поляризационному светоделителю 16₁. Волновая пластина 14₁, оптический модулятор 15₁