コヒーレントな紫外線または超紫外線の極短パルス発生システム
本発明は、概して、コヒーレントな紫外線（ＵＶ）または超紫外線（ＸＵＶ）の極短パルスの発生に関し、より具体的に言うと、５０ｋＨｚと数メガヘルツとの間に含まれる調節可能な周波数において、紫外線または超紫外線領域の、フェムト秒長さのパルスを生成することが可能な、極めて輝度の高い再集束可能な源に関する。本発明は、パルスを含むレーザビームを生成するように構成されたファイバレーザ装置（１０）と、相互作用媒体を含む高調波発生装置（２０）とを備えている。高調波発生装置（２０）およびファイバレーザ装置（１０）は、レーザビームが、少なくとも１０１３Ｗ／ｃｍ２の電力で相互作用媒体に衝突してＵＶ−ＸＵＶパルスを発生するように、結合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、コヒーレントな紫外線（ＵＶ）または超紫外線（ＸＵＶ）の極短パルス発生システムに関する。より具体的に言うと、本発明は、５０ｋＨｚと数メガヘルツとの間に含まれる調節可能な周波数において、紫外線または超紫外線領域の、フェムト秒長さのパルスを生成することが可能な、極めて輝度の高い再集束可能な源に関する。
【背景技術】
【０００２】
本章に記載される手段は、追求されたものであり得るが、必ずしも以前に想到または実施された手段ではない。それゆえ、他に記載のない限り、本章に記載される手段は、本願の特許請求の範囲に対する従来技術ではなく、また、本章に含めることで従来技術と認められるものではない。
【０００３】
本明細書では、ＸＵＶ放射とは、高感度に１０ｎｍ〜３５０ｎｍに広がる波長を有する放射として、理解されたい。
【０００４】
ＸＵＶ放射源を形成する場合、一般的には、ファイバベースのレーザシステムが検討される。このカテゴリーのシステムの中では、ファイバベースのレーザシステムのうち１つの下位集団だけが、１００ｋＨｚよりも高い繰返し周波数にて、パルスを含むＸＵＶ放射を生成可能である。
【０００５】
例えば、シンクロトロンシステムをこの目的に用いることを検討する人がいるかもしれない。これは、シンクロトロンシステムが、このような高い繰返し周波数において、ＸＵＶパルスを生成可能だからである。しかしながら、シンクロトロンシステムによって生成されたＸＵＶパルスは、インコヒーレントである。さらに、シンクロトロンシステムは、特に高価である。
【０００６】
また、外部の受動型ファブリペローキャビティの高次高調波発生モジュールに結合されたフェムト秒レーザシステムが中心に構築されたシステムを、検討する人がいるかもしれない。これらのシステムは、高い繰返し周波数において、コヒーレントな短いＸＵＶパルスを生成することが可能である。けれども、外部の受動型ファブリペローキャビティは、ロックする必要があり、このことは、複合電子素子を用いなければならないことを意味している。さらに、ＸＵＶビームを効果的に抽出することは、特に困難である。
【０００７】
したがって、上述の欠点を克服することが求められている。より具体的には、５０ｋＨｚと数メガヘルツとの間に含まれる周波数において、紫外線または超紫外線領域の、フェムト秒長さのコヒーレントなパルスを生成することが可能な、パルス発生システムを提供することが求められている。
【発明の概要】
【０００８】
これらの必要性に対処するために、本発明の第１の態様は、
・パルスを含むレーザビームを生成するように構成されたファイバレーザ装置と、
・相互作用媒体を含む高調波発生装置と、
を備える、コヒーレントなＵＶ−ＸＵＶパルスを発生するシステムに関する。
【０００９】
高調波発生装置およびファイバレーザ装置は、レーザビームが、少なくとも１０１３Ｗ／ｃｍ２の電力で相互作用媒体に衝突して上記ＵＶ−ＸＵＶパルスを発生するように、結合されている。
【００１０】
より具体的に言うと、ファイバレーザ装置によって生成されたパルスの周波数は、コヒーレントなＵＶ−ＸＵＶパルスの発生周波数を、５０ｋＨｚから数ＭＨｚまで調節するように構成することが可能であり得る。
【００１１】
一実施形態では、ファイバレーザ装置は、チャープパルス増幅のための手段を備える。他の一実施形態では、ファイバレーザ装置は、フェムト秒の直接増幅のための手段を備える。
【００１２】
相互作用媒体とレーザビームとの間の相互作用は、特に、高次高調波の周波数でＸＵＶパルスを発生する。
【００１３】
一実施形態では、ファイバレーザ装置は、ロッド型ファイバを備える。特に、ファイバレーザ装置は、Ｙｂ添加ラージモードエリアファイバ、Ｅｂ添加ラージモードエリアファイバ、または、Ｔｕ添加ラージモードエリアファイバを備えていてもよい。
【００１４】
相互作用媒体は、ガス、より具体的に言うと、不活性ガスを含んでいてもよい。また、相互作用媒体は、液体のターゲット、および／または、固体のターゲットを含んでいてもよい。
【００１５】
一実施形態では、高調波発生装置は、ガスとレーザビームとが相互作用するように、ガスを閉じ込めるとともにレーザビームを案内するように構成された手段を備えていてもよい。
【００１６】
他の一実施形態では、高調波発生装置は、ガスを包含するセルを備える。このガスを包含するセルには、ガスとレーザビームとが相互作用するように、レーザビームによって入力孔および出力孔が開けられている。
【００１７】
他の一実施形態では、高調波発生装置は、ガスが充填された中空コアファイバを備えていてもよく、このガスが充填された中空コアファイバは、ガスとレーザビームとが相互作用するように配置されている。
【００１８】
本システムは、コヒーレントなＵＶ−ＸＵＶパルスを受信するように結合されたＸＵＶ分光測光器をさらに備えていてもよい。
【００１９】
より具体的に言えば、ＸＵＶパルス発生装置は、強力レーザ赤外線パルスとガスとが相互作用している間に、高次高調波を発生させることによって、パルスを生成する。
【００２０】
この強力レーザパルスは、アクティブファイバ内の極短フェムト秒（３０〜１０００ｆｓ）パルスの増幅に基づいたレーザ装置によって、生成される。
【００２１】
第１の態様に係るシステムは、ファイバレーザを直接用いることによって、５０ｋＨｚパルスと数メガヘルツパルスとの間に含まれる周波数において、極めて高次高調波の周波数を生成することが可能である。このことは、特に高強度のパルスが発生することによって、実現される。
【００２２】
したがって、第１の態様に係るシステムは、高強度のファイバレーザの利点と、高次高調波パルスを有するＸＵＶ放射を発生する利点とを組み合わせることを可能にする。具体的には、本システムは、ＵＶからＸＵＶまでの広いスペクトル域に含まれる放射を生成することができる。この放射は、空間的および時間的にコヒーレントである。この放射は、再集束可能であり、高い輝度を有している。この放射の波長は極短である。さらに、この放射では、極めて高いＸＵＶパルス周波数を実現することが可能である。この放射は、短い赤外線パルスと同期し、これにより、数ナノ秒から数ピコ秒の範囲であり得る時間分解能に達することが可能である。
【００２３】
本発明は、高調波発生装置と、高い繰返し周波数のレーザとを含む、レーザシステム全体を対象としてもよい。また、本発明は、レーザポンプ法に限定されず、例えば低エネルギーパルスを供給するあらゆるレーザ源でもよい用途に対しては、高調波発生装置のみを対象としてもよい。さらに、本発明は、コヒーレントなＸＵＶパルスを発生する方法にも関する。この方法では、高調波発生装置を、該高調波発生装置の駆動装置としてのファイバレーザ装置と一緒に用いる。
【００２４】
本発明の他の一利点によれば、高調波発生装置とファイバレーザ装置とを組み合わせることによって、他の、シンクロトロンまたはレーザ注入された外部のファブリペローキャビティといった高い繰返し周波数のシステムと比べて、極めて小型かつ簡素なシステムが形成される。
【００２５】
本発明の他の一利点によれば、パルス周波数は、５０ｋＨｚから数ＭＨｚまで調節可能である。本システムは、例えばフェムト−レーザを用いたマイクロマシニングの場合に、異なる種類の放射（例えば、赤外線放射およびＸＵＶ放射）を同時に使用することを可能にする。このシステムは、ファブリペローキャビティと比べて、使用が極めて容易であり、ファイバ増幅システムに関する全ての利点（１０Ｗよりも高い平均電力、安定性、ビームの品質（例えば、単一モード）、ダイオードレーザポンプ法、冷却システムが必要ない、など）を提供する。
【００２６】
本発明の他の利点および特徴は、一例として以下に示される詳細な説明を読むことによって、明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明を、限定するためではなく、例示のために、添付の図面において説明する。図面では、同様の参照番号は、類似の素子を指している。
【図１】コヒーレントなＸＵＶパルス発生システムを示す概略図である。
【図２】レーザ装置を示す概略図である。
【図３】適用可能な装置に結合された高調波発生装置を示す概略図である。
【図４】ＸＵＶ分光計とビーム輸送とを備える適用可能な装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
ここで、図１を参照する。図１には、一実施形態に係る、コヒーレントなＸＵＶパルス発生システムが概略的に示されている。上記システムは、レーザ装置１０、高調波発生装置２０、および、適用可能な装置３０を備えている。上記システムは、フェムト秒長さまたはピコ秒長さのＸＵＶパルスを、典型的には５０ｋＨｚと数メガヘルツとの間に含まれる周波数において供給することが可能となっている。レーザ装置１０は、ファイバレーザ装置、例えば、超ラージコアのアクティブファイバレーザ装置を中心に形成されている。具体的には、これらのファイバは、ロッド型ファイバであってもよいが、出力が単一モードで維持される限り、任意の種類の超ラージモードエリアファイバを用いてもよい。レーザ装置は、Ｙｂ添加ラージモードエリアファイバを用いてもよい。このようなファイバの構造は、特に、特許文献「ＵＳ２００６／０１７６９１１」に開示されている。また、レーザ装置は、Ｅｂ添加ラージモードエリアファイバ、または、Ｔｕ添加ラージモードエリアファイバを用いてもよい。
【００２９】
レーザ装置１０は、レーザビームを出力部まで供給するように組み立てられている。レーザ装置１０の出力部は、集束手段１５に結合されており、レーザビームが、集束手段を通り抜けて、集束されて出てくるようになっている。集束手段１５は、高調波発生装置２０内に含まれていてもよい。高調波発生装置２０は、集束手段１５の出力部において、集束されたレーザビームを受信するように、配置されている。高調波発生装置２０は、集束されたレーザビームから、高次高調波パルスを含むＸＵＶ放射ビームを発生することが可能である。このため、高調波発生装置２０は、ターゲットの役割を果たす、集束されたレーザビームが衝突する媒体を含んでいる。レーザ装置１０は、高調波発生装置２０のターゲットに、少なくとも１０１３Ｗ／ｃｍ２の電力を供給することが可能である。適用可能な装置３０は、ＸＵＶ放射ビームを受信するために、高調波発生装置に結合されている。適用可能な装置３０とは、例えば、適用チャンバ、ＸＵＶ分光測光器などの特徴付け手段、整形手段、および／または、輸送手段である。
【００３０】
ここで、図２を参照する。図２には、レーザ装置１０の一実施形態が概略的に示されている。レーザ装置１０は、発振器１１０、スペクトル拡張ステージ１２０、ストレッチャーユニット１３０、パルス選別器１４０、増幅器１５０、および圧縮機ユニット１６０を備えている。レーザ装置１０の出力部は、圧縮機ユニット１６０の出力部に結合されている。
【００３１】
発振器１１０は、フェムト秒シードレーザ源として機能する。例えば、発振器１１０は、半導体可飽和吸収ミラー（ＳＥＳＡＭ）を用いた、受動的にモードロックされたＹｂ：ＫＧＷレーザである。典型的には、発振器１１０は、１０ＭＨｚの周波数にて、平均電力が１．７Ｗの、４００フェムト秒長さのパルスを生成することが可能である。これらのパルスは、フーリエ変換が制限されており、１０３０ｎｍの中心波長を中心に２．５ｎｍのスペクトル幅を有している。
【００３２】
スペクトル拡張ステージ１２０は、自己位相変調を誘発させるスペクトル拡張ステージであり、スペクトルを拡張させるとともに、発振器１１０によって供給されたパルスの持続時間を短縮するために用いられる。これらの目的を実現するために、スペクトル拡張ステージ１２０は、４０μｍコア径の受動型のフォトニック結晶ファイバでの、自己位相変調を含むことができる。このファイバの長さは、半値全幅（ＦＷＨＭ）で測定して最大８ｎｍ幅の平坦なスペクトルを得るように選択され、典型的には５ｃｍである。
【００３３】
スペクトル拡張ステージ１２０の出力部におけるパルスは、ストレッチャーユニット１３０に再び向けられる。ストレッチャーユニット１３０は、ｍｍあたり１７４０ラインの密度の格子を有する透過格子をベースにしたオフナー（Offner）型ストレッチャーであってもよい。ストレッチャーユニット１３０は、パルスの持続時間を、６００ｐｓまで増大させることが可能である。
【００３４】
パルス選別器１４０は、ストレッチャーユニット１３０からパルスを受信するように、配置されている。パルス選別器１４０は、パルス繰返し周波数を適合させるために用いられる。具体的には、パルス選別器１４０は、パルス繰返し周波数が１００ｋＨｚと１ＭＨｚとの間に含まれるように、パルス繰返し周波数を低減するために用いられる。パルス選別器１４０の出力部において、パルスの平均電力は、ミリワットレベルの範囲にある。パルス選別器１４０は、例えば、音響光学変調器であり、典型的には、石英ベースの音響光学変調器である。
【００３５】
増幅器１５０は、前置増幅器１５４と後置増幅器１５８とに分かれている。前置増幅器１５４は、パルス選別器１４０の出力部に結合されている。前置増幅器１５４は、パルスの平均電力を、該パルスが後置増幅器１５８に注入される前に、ワットレベルまで増大することを可能にする。ファイバ前置増幅器は、エアークラッド型のフォトニック結晶ファイバを備えていてもよい。このファイバの長さは１．５ｍであり、そのコア径は４０μｍである。このファイバは、１７０μｍのクラッド内径を有しており、９７６ｎｍにおいて発光するダイオードによってポンピングされる。後置増幅器１５８は、超ラージモードエリアロッド型のフォトニック結晶ファイバを備えていてもよい。モードフィールド径は７０μｍ程度の長さであり、これは、３８５０μｍ２の有効モードフィールド面積に相当する。ポンピング波と添加されたコアとが大きく重畳していることによって、必要なファイバの長さが１．２ｍまで制限され、小信号のポンプ光吸収量は、９７６ｎｍにおいて３０ｄＢ／ｍである。これら２つの、信号放射およびポンピング放射用のマイクロ構造体は、１．５ｍｍの溶融シリカロッドに包囲されている。よって、ファイバの熱放散能力が増大するとともに、案内される弱い増幅波の伝送損が低減される。ファイバは、ポンプと増幅されたビームとの両方を二重に案内（dual guiding）することを確保する。後置増幅器１５８は、電力に無関係に回折が制限されたビーム（Ｍ２＜１．２５）を供給することが可能である。
【００３６】
後置増幅器１５８の出力部における、ストレッチされるとともに増幅されたパルスは、再圧縮されるために、圧縮機ユニット１６０、例えば、ｍｍあたり１７４０ラインの密度の格子を有する透過格子ベースの圧縮機まで導かれる。例えば、この格子を、パルスに対してリトロー（Littrow）角度（６４°）にて用いて、８５％の回折効率を提供する。これによって、結果的に、ダブルパス圧縮機の総合効率は、約５２％となる。圧縮前は、繰返し周波数が１ＭＨｚ、および、平均電力レベルが５６Ｗであったことを考慮すると、圧縮後のパルスの平均電力レベルは、高感度の２８Ｗである。この平均電力レベルまでは、熱光学上または熱加工上の問題は観測されていない。レーザ装置１０の出力部は、圧縮機ユニット１６０の出力部に結合されている。
【００３７】
レーザ装置は、極めて小型であり、サブ３００ｆｓパルスを、３００ｆｓよりも短い間、供給することができる。ここで、パルスエネルギーは、繰返し周波数が１００ｋＨｚの場合の１００μＪから、繰返し周波数が１ＭＨｚの場合の２８μＪまで及ぶ。
【００３８】
ここで、図３を参照する。図３では、適用可能な装置３０に結合された高調波発生装置２０の一実施形態が概略的に示されている。本実施形態では、適用可能な手段３０は、ＸＵＶ分光計に対応する。高調波発生装置２０は、真空状態の内部キャビティ２０５を有する相互作用チャンバを備えている。内部キャビティ２０５内の圧力は、およそ１０−３バールであることが好ましい。レーザ装置１０によって発生したレーザビームは、高調波発生装置２０の入力として受信され、集束手段１５を通り抜けるように導かれる。その後、レーザビームは、内部キャビティ２０５内の焦点Ｆに集束される。集束手段１５は、例えば、およそ１００ｍｍの焦点距離を有するレンズまたはミラーである。内部キャビティ２０５の中には、相互作用媒体が持続的に供給され、ジェット２２０を形成している。例えば、キャピラリチューブを用いて、噴出ガス、例えば、アルゴン、ネオン、および／または、クリプトンといった不活性ガスを供給してもよい。キャピラリチューブの先端は、焦点Ｆにすぐ近接して位置している。キャピラリの直径は、１２０〜１７０μｍの範囲であり、好ましくは約１５０μｍである。こうして、噴出ガスが、内部キャビティ２０５の中に入り、ターゲットとして用いられ、ここでレーザビームが集束される。レーザビームと原子ガスとの間の相互作用によって、ＸＵＶ放射ビームが発生する。利用可能なパルスエネルギーが１００μＪであるレーザビームのピーク強度は、焦点Ｆにおいて、７．１２×１０１３Ｗ／ｃｍ２である。一実施形態では、キャピラリチューブ２２０の先端の位置を正確に調節して、レーザ／ガスの相互作用、特に接点を制御するために、電動式並進ステージが用いられる。
【００３９】
ガスとレーザビームとの相互作用を可能にするために、他のガス−レーザ相互作用手段を用いて、高調波発生効率を向上させてもよい。例えば、適切なガス−レーザ相互作用手段は、毛管作用によってガスを内部キャビティ２０５の中に充填する手段であってもよい。この手段は、ガスを閉じ込め、かつレーザビームを案内するように、配置される。このような手段は、特に、ガス−レーザ相互作用の持続時間の長さを延長させることが可能である。別の適切なガス−レーザ相互作用手段は、ガスセルであってもよい。ガスセルにおいては、レーザビームによって直接、入力孔および出力孔を、自動的にアラインメントして開けることが可能である。別の適切なガス−レーザ相互作用手段は、ガスが充填された中空コアファイバであってもよい。これらのガス−レーザ相互作用手段は、特に、記事「“High harmonic generation in a gas-filled hollow-core photonic” - Applied Physics B: Lasers and Optics - Springer Berlin / Heidelberg - ISSN 0946-2171 (Print) 1432-0649 (Online) - Volume 97, Number 2 / octobre 2009 - DOI 10.1007/s00340-009-3771-x - Pages 369-373 - Subject Collection Physics and Astronomy <http://www.springerlink.com/physics-and-astronomy/> - Springer Link Date mardi 13 octobre 2009」に記載されている。
【００４０】
コヒーレントなＸＵＶパルス発生システムの一実施形態では、レーザ装置は、ガスが充填された中空コアファイバを有する高調波発生装置２０に結合された、フェムト秒の直接増幅のための手段を備えている。実際、「“High harmonic generation (HHG) in a Kagome-type hollow-core photonic crystal fiber (HC-PCF)* Heckl, O.H.; Baer, C.R.E.; Krankel, C.; Marchese, S.V.; Schapper, F.; Holler, M.; Sudmeyer, T.; Robinson, J.S.; Tisch, J.W.G.; Couny, F.; Light, P.; Benabid, F.; Russell, P.S.J.; Keller, U. - Lasers and Electro-Optics 2009 and the European Quantum Electronics Conference. CLEO Europe - EQEC 2009. European Conference on Volume , Issue , 14-19 June 2009 Page(s):1 - 1 Digital Object Identifier 10.1109/CLEOE-EQEC.2009.5192106」といった文献に記載されているように、従来のバルクレーザ装置に結合された中空コアファイバが生成する高調波は、４４０ｎＪのエネルギーしか有さない。また、文献「“2008年1月15日 / Vol. 33, No. 2 / OPTICS LETTERS 107 Stretcher-free high energy nonlinear amplification of femtosecond pulses in rod-type fibers Y. Zaouter,1,3,* D. N. Papadopoulos,2 M. Hanna,2 J. Boullet,1 L. Huang,1 C. Aguergaray,1 F. Druon,2 E. Mottay,3 P. Georges,2 and E. Cormier1”」にて説明されているように、フェムト秒の直接増幅のための手段を備えるファイバベースのレーザは、１０００ｎＪのエネルギーを有する極めて短い衝撃を生成することが可能である。
【００４１】
図３に示されるような適用可能なチャンバ３０は、ＸＵＶ放射ビームを受信するために相互作用チャンバ２０に結合されており、ＸＵＶ分光計を含んでいる。ＸＵＶ分光計は、入射スリット２３０と、ｍｍあたり６００ラインの密度の格子を有するＸＵＶ反射回折格子２４０と、回折されたビームを特徴付けるために用いられる位置感応検出器２５０とを有する。この検出器２５０は、例えば、１６ビットの冷却ＣＣＤカメラ上に映し出される蛍光スクリーンに結合された、二重多チャネルプレート（ＭＣＰ）検出器である。ＸＵＶ分光計は、格子２４０を回転させて、ＸＵＶビーム放射の入射角を調整する電動装置をさらに備えていてもよい。その結果、検出器２５０は、３０ｎｍ〜１００ｎｍの波長範囲を対象とすることが可能である。入射スリットにより透過が制限されているにもかかわらず、また、格子の回折効率が低いためＸＵＶ分光計の総合効率が１／１０００よりも低くなるにもかかわらず、検出器２５０は、明確かつ良好に規定された高次高調波を観測することが可能である。ガス／レーザ相互作用の形状も、ＸＵＶ分光計の設計も、極めて高い光子束を処理するために、著しく最適化されている。
【００４２】
ここで、図４を参照する。図４には、ＸＵＶ分光計とビーム輸送とを備える適用可能な装置３０の一実施形態が概略的に示されている。本実施形態では、ＸＵＶ放射ビームは、ガラスプレート３００によって反射される。ガラスプレート３００は、入射視射角（grazing incidence angle）に近い角度を形成するために、ＸＵＶ放射ビームに相対して配置された被覆プレートである。ＸＵＶ放射ビームは、その後、ＩＲ基本ビームとＸＵＶビームとに分けられ、それぞれ独立して制御され得る。上記基本ビームは、ガラスプレート３００を透過する。上記ＸＵＶビームは、その後、トロイダルミラー３１０によって再集束される。そして、再集束されたＸＵＶビームは、スペクトル選択が必要ならば、格子３２０によって分散されるか、高時間分解能が必要ならば、格子３２０の代わりに第２のガラスプレートによって反射される。ガラスプレート３００によって透過されたＩＲビームは、その後、強度および焦点の形状について制御され、遅延手段３３０によってＸＵＶビームよりも遅延される。そして、ＩＲビームは、ＩＲ再集束手段３４０によって再集束されたＸＵＶビームと同じ場所で再集束されて、想定可能な時間分解能を有するＩＲ−ＸＵＶ実験を行うことが可能となる。
【００４３】
本発明は、多くの分野に適用可能である。本発明は、例えば、化学または原子物理学（「フェムト化学」）用の、極めて高い繰返し周波数のプローブシステムに適用可能である。また、本発明は、産業界においても、例えば、補助装置を使ったレーザアブレーション、または、（赤外線放射とＸＵＶ放射とを関連付けることによる）マイクロマシニングにも適用可能である。さらに、本発明は、ナノスケールの特徴付け、および／または、測定学にも適用可能である。より具体的に言うと、本発明の有効な用途は、極めて高い周波数のナノリソグラフィーであり、また（例えば、化粧品の用途の）光励起であり得る。
【００４４】
「備える」、「含む」、「包含する」、「含有する」、「である」、および、「を有する」といった表現は、明細書およびその関連する特許請求の範囲を解釈する場合、包括的なものと理解されるべきである。すなわち、明確に記載されていない他の部材または構成要素が存在し得ると解釈されるべきである。また、単数形で記載したものは、複数形の記載を含むことでもあり、その逆もまた当てはまると、解釈されるべきである。データが、視聴覚のデータと呼ばれる場合、実施形態の説明に他に記載がない限り、このデータは、音声のみ、ビデオのみ、静止画像のみ、または、これらの組み合わせを示すことが可能である。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態であると現在考えられるものについて、図示および説明してきたが、本発明の実際の範囲から逸脱することなく、他にも様々な変形を行ってもよいし、同等のものと置き換えてもよいことは、当業者に理解されよう。また、多くの変形を、ここに記載される本発明の中心概念から逸脱することなく行い、特定の状況を本発明の教示に適合させてもよい。さらに、本発明の一実施形態は、上述の全ての特徴を含まなくてもよい。したがって、本発明は、決して、開示される特定の実施形態に限定されることはなく、添付の特許請求の範囲に含まれる全ての実施形態を包含することを、意図するものである。
【００４６】
本発明の範囲から逸脱することなく、明細書内に記載された様々なパラメータを変更してもよいし、記載された、および／または、特許請求の範囲において特定された様々な実施形態を組み合わせてもよいことは、当業者は容易に認識するであろう。
【００４７】
特許請求の範囲内の参照番号は、特許請求の範囲を限定するものではなく、特許請求の範囲の読み易さを向上させるために挿入されたものに過ぎないことを、明記する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、コヒーレントな紫外線（ＵＶ）または超紫外線（ＸＵＶ）の極短パルス発生システムに関する。より具体的に言うと、本発明は、５０ｋＨｚと数メガヘルツとの間に含まれる調節可能な周波数において、紫外線または超紫外線領域の、フェムト秒長さのパルスを生成することが可能な、極めて輝度の高い再集束可能な源に関する。
【背景技術】
【０００２】
本章に記載される手段は、追求されたものであり得るが、必ずしも以前に想到または実施された手段ではない。それゆえ、他に記載のない限り、本章に記載される手段は、本願の特許請求の範囲に対する従来技術ではなく、また、本章に含めることで従来技術と認められるものではない。
【０００３】
本明細書では、ＸＵＶ放射とは、高感度に１０ｎｍ〜３５０ｎｍに広がる波長を有する放射として、理解されたい。
【０００４】
ＸＵＶ放射源を形成する場合、一般的には、ファイバベースのレーザシステムが検討される。このカテゴリーのシステムの中では、ファイバベースのレーザシステムのうち１つの下位集団だけが、１００ｋＨｚよりも高い繰返し周波数にて、パルスを含むＸＵＶ放射を生成可能である。
【０００５】
例えば、シンクロトロンシステムをこの目的に用いることを検討する人がいるかもしれない。これは、シンクロトロンシステムが、このような高い繰返し周波数において、ＸＵＶパルスを生成可能だからである。しかしながら、シンクロトロンシステムによって生成されたＸＵＶパルスは、インコヒーレントである。さらに、シンクロトロンシステムは、特に高価である。
【０００６】
また、外部の受動型ファブリペローキャビティの高次高調波発生モジュールに結合されたフェムト秒レーザシステムが中心に構築されたシステムを、検討する人がいるかもしれない。これらのシステムは、高い繰返し周波数において、コヒーレントな短いＸＵＶパルスを生成することが可能である。けれども、外部の受動型ファブリペローキャビティは、ロックする必要があり、このことは、複合電子素子を用いなければならないことを意味している。さらに、ＸＵＶビームを効果的に抽出することは、特に困難である。
【０００７】
したがって、上述の欠点を克服することが求められている。より具体的には、５０ｋＨｚと数メガヘルツとの間に含まれる周波数において、紫外線または超紫外線領域の、フェムト秒長さのコヒーレントなパルスを生成することが可能な、パルス発生システムを提供することが求められている。
【発明の概要】
【０００８】
これらの必要性に対処するために、本発明の第１の態様は、
・パルスを含むレーザビームを生成するように構成されたファイバレーザ装置と、
・相互作用媒体を含む高調波発生装置と、
を備える、コヒーレントなＵＶ−ＸＵＶパルスを発生するシステムに関する。
【０００９】
高調波発生装置およびファイバレーザ装置は、レーザビームが、少なくとも１０１３Ｗ／ｃｍ２の電力で相互作用媒体に衝突して上記ＵＶ−ＸＵＶパルスを発生するように、結合されている。
【００１０】
より具体的に言うと、ファイバレーザ装置によって生成されたパルスの周波数は、コヒーレントなＵＶ−ＸＵＶパルスの発生周波数を、５０ｋＨｚから数ＭＨｚまで調節するように構成することが可能であり得る。
【００１１】
一実施形態では、ファイバレーザ装置は、チャープパルス増幅のための手段を備える。他の一実施形態では、ファイバレーザ装置は、フェムト秒の直接増幅のための手段を備える。
【００１２】
相互作用媒体とレーザビームとの間の相互作用は、特に、高次高調波の周波数でＸＵＶパルスを発生する。
【００１３】
一実施形態では、ファイバレーザ装置は、ロッド型ファイバを備える。特に、ファイバレーザ装置は、Ｙｂ添加ラージモードエリアファイバ、Ｅｂ添加ラージモードエリアファイバ、または、Ｔｕ添加ラージモードエリアファイバを備えていてもよい。
【００１４】
相互作用媒体は、ガス、より具体的に言うと、不活性ガスを含んでいてもよい。また、相互作用媒体は、液体のターゲット、および／または、固体のターゲットを含んでいてもよい。
【００１５】
一実施形態では、高調波発生装置は、ガスとレーザビームとが相互作用するように、ガスを閉じ込めるとともにレーザビームを案内するように構成された手段を備えていてもよい。
【００１６】
他の一実施形態では、高調波発生装置は、ガスを包含するセルを備える。このガスを包含するセルには、ガスとレーザビームとが相互作用するように、レーザビームによって入力孔および出力孔が開けられている。
【００１７】
他の一実施形態では、高調波発生装置は、ガスが充填された中空コアファイバを備えていてもよく、このガスが充填された中空コアファイバは、ガスとレーザビームとが相互作用するように配置されている。
【００１８】
本システムは、コヒーレントなＵＶ−ＸＵＶパルスを受信するように結合されたＸＵＶ分光測光器をさらに備えていてもよい。
【００１９】
より具体的に言えば、ＸＵＶパルス発生装置は、強力レーザ赤外線パルスとガスとが相互作用している間に、高次高調波を発生させることによって、パルスを生成する。
【００２０】
この強力レーザパルスは、アクティブファイバ内の極短フェムト秒（３０〜１０００ｆｓ）パルスの増幅に基づいたレーザ装置によって、生成される。
【００２１】
第１の態様に係るシステムは、ファイバレーザを直接用いることによって、５０ｋＨｚパルスと数メガヘルツパルスとの間に含まれる周波数において、極めて高次高調波の周波数を生成することが可能である。このことは、特に高強度のパルスが発生することによって、実現される。
【００２２】
したがって、第１の態様に係るシステムは、高強度のファイバレーザの利点と、高次高調波パルスを有するＸＵＶ放射を発生する利点とを組み合わせることを可能にする。具体的には、本システムは、ＵＶからＸＵＶまでの広いスペクトル域に含まれる放射を生成することができる。この放射は、空間的および時間的にコヒーレントである。この放射は、再集束可能であり、高い輝度を有している。この放射の波長は極短である。さらに、この放射では、極めて高いＸＵＶパルス周波数を実現することが可能である。この放射は、短い赤外線パルスと同期し、これにより、数ナノ秒から数ピコ秒の範囲であり得る時間分解能に達することが可能である。
【００２３】
本発明は、高調波発生装置と、高い繰返し周波数のレーザとを含む、レーザシステム全体を対象としてもよい。また、本発明は、レーザポンプ法に限定されず、例えば低エネルギーパルスを供給するあらゆるレーザ源でもよい用途に対しては、高調波発生装置のみを対象としてもよい。さらに、本発明は、コヒーレントなＸＵＶパルスを発生する方法にも関する。この方法では、高調波発生装置を、該高調波発生装置の駆動装置としてのファイバレーザ装置と一緒に用いる。
【００２４】
本発明の他の一利点によれば、高調波発生装置とファイバレーザ装置とを組み合わせることによって、他の、シンクロトロンまたはレーザ注入された外部のファブリペローキャビティといった高い繰返し周波数のシステムと比べて、極めて小型かつ簡素なシステムが形成される。
【００２５】
本発明の他の一利点によれば、パルス周波数は、５０ｋＨｚから数ＭＨｚまで調節可能である。本システムは、例えばフェムト−レーザを用いたマイクロマシニングの場合に、異なる種類の放射（例えば、赤外線放射およびＸＵＶ放射）を同時に使用することを可能にする。このシステムは、ファブリペローキャビティと比べて、使用が極めて容易であり、ファイバ増幅システムに関する全ての利点（１０Ｗよりも高い平均電力、安定性、ビームの品質（例えば、単一モード）、ダイオードレーザポンプ法、冷却システムが必要ない、など）を提供する。
【００２６】
本発明の他の利点および特徴は、一例として以下に示される詳細な説明を読むことによって、明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明を、限定するためではなく、例示のために、添付の図面において説明する。図面では、同様の参照番号は、類似の素子を指している。
【図１】コヒーレントなＸＵＶパルス発生システムを示す概略図である。
【図２】レーザ装置を示す概略図である。
【図３】適用可能な装置に結合された高調波発生装置を示す概略図である。
【図４】ＸＵＶ分光計とビーム輸送とを備える適用可能な装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
ここで、図１を参照する。図１には、一実施形態に係る、コヒーレントなＸＵＶパルス発生システムが概略的に示されている。上記システムは、レーザ装置１０、高調波発生装置２０、および、適用可能な装置３０を備えている。上記システムは、フェムト秒長さまたはピコ秒長さのＸＵＶパルスを、典型的には５０ｋＨｚと数メガヘルツとの間に含まれる周波数において供給することが可能となっている。レーザ装置１０は、ファイバレーザ装置、例えば、超ラージコアのアクティブファイバレーザ装置を中心に形成されている。具体的には、これらのファイバは、ロッド型ファイバであってもよいが、出力が単一モードで維持される限り、任意の種類の超ラージモードエリアファイバを用いてもよい。レーザ装置は、Ｙｂ添加ラージモードエリアファイバを用いてもよい。このようなファイバの構造は、特に、特許文献「ＵＳ２００６／０１７６９１１」に開示されている。また、レーザ装置は、Ｅｂ添加ラージモードエリアファイバ、または、Ｔｕ添加ラージモードエリアファイバを用いてもよい。
【００２９】
レーザ装置１０は、レーザビームを出力部まで供給するように組み立てられている。レーザ装置１０の出力部は、集束手段１５に結合されており、レーザビームが、集束手段を通り抜けて、集束されて出てくるようになっている。集束手段１５は、高調波発生装置２０内に含まれていてもよい。高調波発生装置２０は、集束手段１５の出力部において、集束されたレーザビームを受信するように、配置されている。高調波発生装置２０は、集束されたレーザビームから、高次高調波パルスを含むＸＵＶ放射ビームを発生することが可能である。このため、高調波発生装置２０は、ターゲットの役割を果たす、集束されたレーザビームが衝突する媒体を含んでいる。レーザ装置１０は、高調波発生装置２０のターゲットに、少なくとも１０１３Ｗ／ｃｍ２の電力を供給することが可能である。適用可能な装置３０は、ＸＵＶ放射ビームを受信するために、高調波発生装置に結合されている。適用可能な装置３０とは、例えば、適用チャンバ、ＸＵＶ分光測光器などの特徴付け手段、整形手段、および／または、輸送手段である。
【００３０】
ここで、図２を参照する。図２には、レーザ装置１０の一実施形態が概略的に示されている。レーザ装置１０は、発振器１１０、スペクトル拡張ステージ１２０、ストレッチャーユニット１３０、パルス選別器１４０、増幅器１５０、および圧縮機ユニット１６０を備えている。レーザ装置１０の出力部は、圧縮機ユニット１６０の出力部に結合されている。
【００３１】
発振器１１０は、フェムト秒シードレーザ源として機能する。例えば、発振器１１０は、半導体可飽和吸収ミラー（ＳＥＳＡＭ）を用いた、受動的にモードロックされたＹｂ：ＫＧＷレーザである。典型的には、発振器１１０は、１０ＭＨｚの周波数にて、平均電力が１．７Ｗの、４００フェムト秒長さのパルスを生成することが可能である。これらのパルスは、フーリエ変換が制限されており、１０３０ｎｍの中心波長を中心に２．５ｎｍのスペクトル幅を有している。
【００３２】
スペクトル拡張ステージ１２０は、自己位相変調を誘発させるスペクトル拡張ステージであり、スペクトルを拡張させるとともに、発振器１１０によって供給されたパルスの持続時間を短縮するために用いられる。これらの目的を実現するために、スペクトル拡張ステージ１２０は、４０μｍコア径の受動型のフォトニック結晶ファイバでの、自己位相変調を含むことができる。このファイバの長さは、半値全幅（ＦＷＨＭ）で測定して最大８ｎｍ幅の平坦なスペクトルを得るように選択され、典型的には５ｃｍである。
【００３３】
スペクトル拡張ステージ１２０の出力部におけるパルスは、ストレッチャーユニット１３０に再び向けられる。ストレッチャーユニット１３０は、ｍｍあたり１７４０ラインの密度の格子を有する透過格子をベースにしたオフナー（Offner）型ストレッチャーであってもよい。ストレッチャーユニット１３０は、パルスの持続時間を、６００ｐｓまで増大させることが可能である。
【００３４】
パルス選別器１４０は、ストレッチャーユニット１３０からパルスを受信するように、配置されている。パルス選別器１４０は、パルス繰返し周波数を適合させるために用いられる。具体的には、パルス選別器１４０は、パルス繰返し周波数が１００ｋＨｚと１ＭＨｚとの間に含まれるように、パルス繰返し周波数を低減するために用いられる。パルス選別器１４０の出力部において、パルスの平均電力は、ミリワットレベルの範囲にある。パルス選別器１４０は、例えば、音響光学変調器であり、典型的には、石英ベースの音響光学変調器である。
【００３５】
増幅器１５０は、前置増幅器１５４と後置増幅器１５８とに分かれている。前置増幅器１５４は、パルス選別器１４０の出力部に結合されている。前置増幅器１５４は、パルスの平均電力を、該パルスが後置増幅器１５８に注入される前に、ワットレベルまで増大することを可能にする。ファイバ前置増幅器は、エアークラッド型のフォトニック結晶ファイバを備えていてもよい。このファイバの長さは１．５ｍであり、そのコア径は４０μｍである。このファイバは、１７０μｍのクラッド内径を有しており、９７６ｎｍにおいて発光するダイオードによってポンピングされる。後置増幅器１５８は、超ラージモードエリアロッド型のフォトニック結晶ファイバを備えていてもよい。モードフィールド径は７０μｍ程度の長さであり、これは、３８５０μｍ２の有効モードフィールド面積に相当する。ポンピング波と添加されたコアとが大きく重畳していることによって、必要なファイバの長さが１．２ｍまで制限され、小信号のポンプ光吸収量は、９７６ｎｍにおいて３０ｄＢ／ｍである。これら２つの、信号放射およびポンピング放射用のマイクロ構造体は、１．５ｍｍの溶融シリカロッドに包囲されている。よって、ファイバの熱放散能力が増大するとともに、案内される弱い増幅波の伝送損が低減される。ファイバは、ポンプと増幅されたビームとの両方を二重に案内（dual guiding）することを確保する。後置増幅器１５８は、電力に無関係に回折が制限されたビーム（Ｍ２＜１．２５）を供給することが可能である。
【００３６】
後置増幅器１５８の出力部における、ストレッチされるとともに増幅されたパルスは、再圧縮されるために、圧縮機ユニット１６０、例えば、ｍｍあたり１７４０ラインの密度の格子を有する透過格子ベースの圧縮機まで導かれる。例えば、この格子を、パルスに対してリトロー（Littrow）角度（６４°）にて用いて、８５％の回折効率を提供する。これによって、結果的に、ダブルパス圧縮機の総合効率は、約５２％となる。圧縮前は、繰返し周波数が１ＭＨｚ、および、平均電力レベルが５６Ｗであったことを考慮すると、圧縮後のパルスの平均電力レベルは、高感度の２８Ｗである。この平均電力レベルまでは、熱光学上または熱加工上の問題は観測されていない。レーザ装置１０の出力部は、圧縮機ユニット１６０の出力部に結合されている。
【００３７】
レーザ装置は、極めて小型であり、サブ３００ｆｓパルスを、３００ｆｓよりも短い間、供給することができる。ここで、パルスエネルギーは、繰返し周波数が１００ｋＨｚの場合の１００μＪから、繰返し周波数が１ＭＨｚの場合の２８μＪまで及ぶ。
【００３８】
ここで、図３を参照する。図３では、適用可能な装置３０に結合された高調波発生装置２０の一実施形態が概略的に示されている。本実施形態では、適用可能な手段３０は、ＸＵＶ分光計に対応する。高調波発生装置２０は、真空状態の内部キャビティ２０５を有する相互作用チャンバを備えている。内部キャビティ２０５内の圧力は、およそ１０−３バールであることが好ましい。レーザ装置１０によって発生したレーザビームは、高調波発生装置２０の入力として受信され、集束手段１５を通り抜けるように導かれる。その後、レーザビームは、内部キャビティ２０５内の焦点Ｆに集束される。集束手段１５は、例えば、およそ１００ｍｍの焦点距離を有するレンズまたはミラーである。内部キャビティ２０５の中には、相互作用媒体が持続的に供給され、ジェット２２０を形成している。例えば、キャピラリチューブを用いて、噴出ガス、例えば、アルゴン、ネオン、および／または、クリプトンといった不活性ガスを供給してもよい。キャピラリチューブの先端は、焦点Ｆにすぐ近接して位置している。キャピラリの直径は、１２０〜１７０μｍの範囲であり、好ましくは約１５０μｍである。こうして、噴出ガスが、内部キャビティ２０５の中に入り、ターゲットとして用いられ、ここでレーザビームが集束される。レーザビームと原子ガスとの間の相互作用によって、ＸＵＶ放射ビームが発生する。利用可能なパルスエネルギーが１００μＪであるレーザビームのピーク強度は、焦点Ｆにおいて、７．１２×１０１３Ｗ／ｃｍ２である。一実施形態では、キャピラリチューブ２２０の先端の位置を正確に調節して、レーザ／ガスの相互作用、特に接点を制御するために、電動式並進ステージが用いられる。
【００３９】
ガスとレーザビームとの相互作用を可能にするために、他のガス−レーザ相互作用手段を用いて、高調波発生効率を向上させてもよい。例えば、適切なガス−レーザ相互作用手段は、毛管作用によってガスを内部キャビティ２０５の中に充填する手段であってもよい。この手段は、ガスを閉じ込め、かつレーザビームを案内するように、配置される。このような手段は、特に、ガス−レーザ相互作用の持続時間の長さを延長させることが可能である。別の適切なガス−レーザ相互作用手段は、ガスセルであってもよい。ガスセルにおいては、レーザビームによって直接、入力孔および出力孔を、自動的にアラインメントして開けることが可能である。別の適切なガス−レーザ相互作用手段は、ガスが充填された中空コアファイバであってもよい。これらのガス−レーザ相互作用手段は、特に、記事「“High harmonic generation in a gas-filled hollow-core photonic” - Applied Physics B: Lasers and Optics - Springer Berlin / Heidelberg - ISSN 0946-2171 (Print) 1432-0649 (Online) - Volume 97, Number 2 / octobre 2009 - DOI 10.1007/s00340-009-3771-x - Pages 369-373 - Subject Collection Physics and Astronomy <http://www.springerlink.com/physics-and-astronomy/> - Springer Link Date mardi 13 octobre 2009」に記載されている。
【００４０】
コヒーレントなＸＵＶパルス発生システムの一実施形態では、レーザ装置は、ガスが充填された中空コアファイバを有する高調波発生装置２０に結合された、フェムト秒の直接増幅のための手段を備えている。実際、「“High harmonic generation (HHG) in a Kagome-type hollow-core photonic crystal fiber (HC-PCF)* Heckl, O.H.; Baer, C.R.E.; Krankel, C.; Marchese, S.V.; Schapper, F.; Holler, M.; Sudmeyer, T.; Robinson, J.S.; Tisch, J.W.G.; Couny, F.; Light, P.; Benabid, F.; Russell, P.S.J.; Keller, U. - Lasers and Electro-Optics 2009 and the European Quantum Electronics Conference. CLEO Europe - EQEC 2009. European Conference on Volume , Issue , 14-19 June 2009 Page(s):1 - 1 Digital Object Identifier 10.1109/CLEOE-EQEC.2009.5192106」といった文献に記載されているように、従来のバルクレーザ装置に結合された中空コアファイバが生成する高調波は、４４０ｎＪのエネルギーしか有さない。また、文献「“2008年1月15日 / Vol. 33, No. 2 / OPTICS LETTERS 107 Stretcher-free high energy nonlinear amplification of femtosecond pulses in rod-type fibers Y. Zaouter,1,3,* D. N. Papadopoulos,2 M. Hanna,2 J. Boullet,1 L. Huang,1 C. Aguergaray,1 F. Druon,2 E. Mottay,3 P. Georges,2 and E. Cormier1”」にて説明されているように、フェムト秒の直接増幅のための手段を備えるファイバベースのレーザは、１０００ｎＪのエネルギーを有する極めて短い衝撃を生成することが可能である。
【００４１】
図３に示されるような適用可能なチャンバ３０は、ＸＵＶ放射ビームを受信するために相互作用チャンバ２０に結合されており、ＸＵＶ分光計を含んでいる。ＸＵＶ分光計は、入射スリット２３０と、ｍｍあたり６００ラインの密度の格子を有するＸＵＶ反射回折格子２４０と、回折されたビームを特徴付けるために用いられる位置感応検出器２５０とを有する。この検出器２５０は、例えば、１６ビットの冷却ＣＣＤカメラ上に映し出される蛍光スクリーンに結合された、二重多チャネルプレート（ＭＣＰ）検出器である。ＸＵＶ分光計は、格子２４０を回転させて、ＸＵＶビーム放射の入射角を調整する電動装置をさらに備えていてもよい。その結果、検出器２５０は、３０ｎｍ〜１００ｎｍの波長範囲を対象とすることが可能である。入射スリットにより透過が制限されているにもかかわらず、また、格子の回折効率が低いためＸＵＶ分光計の総合効率が１／１０００よりも低くなるにもかかわらず、検出器２５０は、明確かつ良好に規定された高次高調波を観測することが可能である。ガス／レーザ相互作用の形状も、ＸＵＶ分光計の設計も、極めて高い光子束を処理するために、著しく最適化されている。
【００４２】
ここで、図４を参照する。図４には、ＸＵＶ分光計とビーム輸送とを備える適用可能な装置３０の一実施形態が概略的に示されている。本実施形態では、ＸＵＶ放射ビームは、ガラスプレート３００によって反射される。ガラスプレート３００は、入射視射角（grazing incidence angle）に近い角度を形成するために、ＸＵＶ放射ビームに相対して配置された被覆プレートである。ＸＵＶ放射ビームは、その後、ＩＲ基本ビームとＸＵＶビームとに分けられ、それぞれ独立して制御され得る。上記基本ビームは、ガラスプレート３００を透過する。上記ＸＵＶビームは、その後、トロイダルミラー３１０によって再集束される。そして、再集束されたＸＵＶビームは、スペクトル選択が必要ならば、格子３２０によって分散されるか、高時間分解能が必要ならば、格子３２０の代わりに第２のガラスプレートによって反射される。ガラスプレート３００によって透過されたＩＲビームは、その後、強度および焦点の形状について制御され、遅延手段３３０によってＸＵＶビームよりも遅延される。そして、ＩＲビームは、ＩＲ再集束手段３４０によって再集束されたＸＵＶビームと同じ場所で再集束されて、想定可能な時間分解能を有するＩＲ−ＸＵＶ実験を行うことが可能となる。
【００４３】
本発明は、多くの分野に適用可能である。本発明は、例えば、化学または原子物理学（「フェムト化学」）用の、極めて高い繰返し周波数のプローブシステムに適用可能である。また、本発明は、産業界においても、例えば、補助装置を使ったレーザアブレーション、または、（赤外線放射とＸＵＶ放射とを関連付けることによる）マイクロマシニングにも適用可能である。さらに、本発明は、ナノスケールの特徴付け、および／または、測定学にも適用可能である。より具体的に言うと、本発明の有効な用途は、極めて高い周波数のナノリソグラフィーであり、また（例えば、化粧品の用途の）光励起であり得る。
【００４４】
「備える」、「含む」、「包含する」、「含有する」、「である」、および、「を有する」といった表現は、明細書およびその関連する特許請求の範囲を解釈する場合、包括的なものと理解されるべきである。すなわち、明確に記載されていない他の部材または構成要素が存在し得ると解釈されるべきである。また、単数形で記載したものは、複数形の記載を含むことでもあり、その逆もまた当てはまると、解釈されるべきである。データが、視聴覚のデータと呼ばれる場合、実施形態の説明に他に記載がない限り、このデータは、音声のみ、ビデオのみ、静止画像のみ、または、これらの組み合わせを示すことが可能である。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態であると現在考えられるものについて、図示および説明してきたが、本発明の実際の範囲から逸脱することなく、他にも様々な変形を行ってもよいし、同等のものと置き換えてもよいことは、当業者に理解されよう。また、多くの変形を、ここに記載される本発明の中心概念から逸脱することなく行い、特定の状況を本発明の教示に適合させてもよい。さらに、本発明の一実施形態は、上述の全ての特徴を含まなくてもよい。したがって、本発明は、決して、開示される特定の実施形態に限定されることはなく、添付の特許請求の範囲に含まれる全ての実施形態を包含することを、意図するものである。
【００４６】
本発明の範囲から逸脱することなく、明細書内に記載された様々なパラメータを変更してもよいし、記載された、および／または、特許請求の範囲において特定された様々な実施形態を組み合わせてもよいことは、当業者は容易に認識するであろう。
【００４７】
特許請求の範囲内の参照番号は、特許請求の範囲を限定するものではなく、特許請求の範囲の読み易さを向上させるために挿入されたものに過ぎないことを、明記する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレントなＵＶ−ＸＵＶパルスを発生するシステムであって、
パルスを含むレーザビームを生成するように構成されたファイバレーザ装置（１０）と、
相互作用媒体を含む高調波発生装置（２０）とを備え、
上記高調波発生装置および上記ファイバレーザ装置は、上記レーザビームが、少なくとも１０１３Ｗ／ｃｍ２の電力で上記相互作用媒体に衝突して上記ＵＶ−ＸＵＶパルスを発生するように、結合されている、システム。
【請求項２】
上記ファイバレーザ装置（１０）によって生成された上記パルスの周波数は、上記コヒーレントなＵＶ−ＸＵＶパルスの発生周波数を、５０ｋＨｚから数ＭＨｚまで調節するように構成することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記ファイバレーザ装置は、チャープパルス増幅のための手段を備えている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
上記ファイバレーザ装置は、フェムト秒の直接増幅のための手段を備えている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項５】
上記相互作用媒体と上記レーザビームとの間の相互作用は、高次高調波の周波数で上記ＸＵＶパルスを発生する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
上記ファイバレーザ装置（１０）は、ロッド型ファイバを備えている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
上記ファイバレーザ装置（１０）は、Ｙｂ添加ラージモードエリアファイバを備えている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
上記ファイバレーザ装置（１０）は、Ｅｂ添加ラージモードエリアファイバを備えている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
上記ファイバレーザ装置（１０）は、Ｔｕ添加ラージモードエリアファイバを備えている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
上記相互作用媒体はガスを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
上記相互作用媒体は不活性ガスを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
上記相互作用媒体は、液体のターゲットまたは固体のターゲットを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
上記高調波発生装置は、上記ガスと上記レーザビームとが相互作用するように、上記ガスを閉じ込めるとともに上記レーザビームを案内するように構成された手段を備えている、請求項１０または１１に記載のシステム。
【請求項１４】
上記高調波発生装置は、上記ガスを包含するセルを備え、当該ガスを包含するセルには、上記ガスと上記レーザビームとが相互作用するように、上記レーザビームによって入力孔および出力孔が開けられている、請求項１０または１１に記載のシステム。
【請求項１５】
上記高調波発生装置は、ガスが充填された中空コアファイバを備え、当該ガスが充填された中空のコアファイバは、上記ガスと上記レーザビームとが相互作用するように配置されている、請求項１０または１１に記載のシステム。
【請求項１６】
上記コヒーレントなＵＶ−ＸＵＶパルスを受信するように結合されたＸＵＶ分光測光器をさらに備えている、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１】
コヒーレントなＵＶ−ＸＵＶパルスを発生するシステムであって、
パルスを含むレーザビームを生成するように構成されたファイバレーザ装置（１０）と、
相互作用媒体を含む高調波発生装置（２０）とを備え、
上記高調波発生装置および上記ファイバレーザ装置は、上記レーザビームが、少なくとも１０１３Ｗ／ｃｍ２の電力で上記相互作用媒体に衝突して上記ＵＶ−ＸＵＶパルスを発生するように、結合されている、システム。
【請求項２】
上記ファイバレーザ装置（１０）によって生成された上記パルスの周波数は、上記コヒーレントなＵＶ−ＸＵＶパルスの発生周波数を、５０ｋＨｚから数ＭＨｚまで調節するように構成することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記ファイバレーザ装置は、チャープパルス増幅のための手段を備えている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
上記ファイバレーザ装置は、フェムト秒の直接増幅のための手段を備えている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項５】
上記相互作用媒体と上記レーザビームとの間の相互作用は、高次高調波の周波数で上記ＸＵＶパルスを発生する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
上記ファイバレーザ装置（１０）は、ロッド型ファイバを備えている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
上記ファイバレーザ装置（１０）は、Ｙｂ添加ラージモードエリアファイバを備えている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
上記ファイバレーザ装置（１０）は、Ｅｂ添加ラージモードエリアファイバを備えている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
上記ファイバレーザ装置（１０）は、Ｔｕ添加ラージモードエリアファイバを備えている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
上記相互作用媒体はガスを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
上記相互作用媒体は不活性ガスを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
上記相互作用媒体は、液体のターゲットまたは固体のターゲットを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
上記高調波発生装置は、上記ガスと上記レーザビームとが相互作用するように、上記ガスを閉じ込めるとともに上記レーザビームを案内するように構成された手段を備えている、請求項１０または１１に記載のシステム。
【請求項１４】
上記高調波発生装置は、上記ガスを包含するセルを備え、当該ガスを包含するセルには、上記ガスと上記レーザビームとが相互作用するように、上記レーザビームによって入力孔および出力孔が開けられている、請求項１０または１１に記載のシステム。
【請求項１５】
上記高調波発生装置は、ガスが充填された中空コアファイバを備え、当該ガスが充填された中空のコアファイバは、上記ガスと上記レーザビームとが相互作用するように配置されている、請求項１０または１１に記載のシステム。
【請求項１６】
上記コヒーレントなＵＶ−ＸＵＶパルスを受信するように結合されたＸＵＶ分光測光器をさらに備えている、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１２−５１５９４０（Ｐ２０１２−５１５９４０Ａ）
【公表日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４６８１８（Ｐ２０１１−５４６８１８）
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５０８５３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０８４２０２
【国際公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（５０６０６６７７７）サントゥル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティ フィック セーエヌエールエス (22)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５０８５３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０８４２０２
【国際公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（５０６０６６７７７）サントゥル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティ フィック セーエヌエールエス (22)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]