回生増幅

回生増幅（再生増幅）とは

回生増幅（かいせいぞうふく）または再生増幅（さいせいぞうふく）とは、レーザー科学において、レーザー光のパルスを増幅させるための技術の一つです。この技術は、特に高強度のレーザーパルスを生成する際に利用され、偏光板を用いる点が特徴です。回生増幅は、レーザー共振器内に増幅媒体を配置し、光パルスを何度も通過させることで、その強度を段階的に高めていく仕組みを持っています。

回生増幅の原理

回生増幅の基本的な原理は、レーザー共振器内に増幅媒体と偏光素子を配置し、光パルスを共振器内で繰り返し通過させることにあります。まず、偏光素子によって特定の偏光状態を持つ光パルスが共振器内に導入されます。この光パルスは、増幅媒体を通過する際に光の利得を得て強度を増します。共振器のミラーによって光パルスは往復し、増幅媒体を何度も通過することで、その強度は指数関数的に増加します。そして、ある程度の強度に達した時点で、偏光素子を操作することにより、増幅された光パルスを共振器外に取り出します。このプロセスを繰り返すことで、非常に高い強度を持つレーザーパルスを生成することが可能になります。

回生増幅の特徴

回生増幅は、高強度レーザーパルスを効率的に生成できる点が最大のメリットです。レーザー共振器内で光パルスを何度も通過させることで、増幅媒体のエネルギーを最大限に利用でき、高い増幅率を得ることができます。また、回生増幅は、比較的コンパクトな構成で実現できるため、様々なレーザーシステムに組み込むことが可能です。さらに、パルスの形状やタイミングを精密に制御できるため、科学研究や産業応用において幅広く活用されています。

回生増幅と他の増幅方法

レーザー光の増幅方法としては、回生増幅以外にも多重パス増幅があります。多重パス増幅は、レーザー光を増幅媒体に複数回通過させることで強度を高める方法ですが、回生増幅とは異なり、レーザー共振器内ではなく、外部の光学系を利用します。多重パス増幅は、より広い範囲の増幅媒体を使用できるという利点がありますが、光学系の調整が複雑になるという側面もあります。一方、回生増幅は、共振器内で増幅を行うため、よりコンパクトで安定した増幅が可能です。

関連技術

回生増幅は、チャープパルス増幅（CPA）と組み合わせて用いられることが多く、CPAでは、レーザーパルスの時間を引き伸ばしてから増幅し、その後圧縮することで、非常に高強度の超短パルスレーザーを生成することができます。

脚注

回生増幅は、レーザー技術の進歩に不可欠な要素であり、様々な科学研究や産業応用に貢献しています。レーザー科学の発展とともに、回生増幅技術も進化を続けており、より高性能なレーザーシステムの実現に貢献しています。

関連情報

チャープパルス増幅
光増幅器
利得切り替え
モードロック
Qスイッチ

外部リンク

RP Photonics encyclopedia article

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