JPH01115183A - レーザ波長の安定化方法及び波長安定化レーザ装置 - Google Patents
レーザ波長の安定化方法及び波長安定化レーザ装置Info
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- JPH01115183A JPH01115183A JP27457987A JP27457987A JPH01115183A JP H01115183 A JPH01115183 A JP H01115183A JP 27457987 A JP27457987 A JP 27457987A JP 27457987 A JP27457987 A JP 27457987A JP H01115183 A JPH01115183 A JP H01115183A
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/136—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/137—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity for stabilising of frequency
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/22—Gases
- H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
- H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はレーザ波長の安定化方法及び波長安定化レー
ザ装置に関するものである。
ザ装置に関するものである。
第５図は例えば雑誌［ＯＡＮ、Ｊ 、ＰＨＹＳ 、ＶＯ
Ｌ６３（’ ８５）２１４」に示された従来の狭帯域レ
ーザを示す構成図である。
Ｌ６３（’ ８５）２１４」に示された従来の狭帯域レ
ーザを示す構成図である。
図において、（１）はレーザ媒質、（２）は全反射鏡、
（３）は部分反射鏡、（４）は粗調エタロン、（５）は
微調エタロン、（６）はレーザビーム、でアル。
（３）は部分反射鏡、（４）は粗調エタロン、（５）は
微調エタロン、（６）はレーザビーム、でアル。
次に動作について説明する。第５図において、通常、レ
ーザ媒質（１）は全反射鏡（２）と部分反射ｆ＃、（３
）からなる光共振器に囲まれ光はこの光共振ｉｔ−何度
も往復する間に増幅され、レーザビーム（６）として取
り出される。ところで、レーザ発振器のうちのいくつか
のもの、たとえばエキシマレーザや半導体レーザ、色素
レーザや一部の固体レーザは発振波長幅が広く、先兵［
６内に分光素子を挿入することにより発振波長幅を狭く
できる。たとえば、この例のように複数個のフアブリペ
ローエタロン（以下エタロンと略す）を用いれば限夛な
く単色光に近いレーザビームを得ることもできる。
ーザ媒質（１）は全反射鏡（２）と部分反射ｆ＃、（３
）からなる光共振器に囲まれ光はこの光共振ｉｔ−何度
も往復する間に増幅され、レーザビーム（６）として取
り出される。ところで、レーザ発振器のうちのいくつか
のもの、たとえばエキシマレーザや半導体レーザ、色素
レーザや一部の固体レーザは発振波長幅が広く、先兵［
６内に分光素子を挿入することにより発振波長幅を狭く
できる。たとえば、この例のように複数個のフアブリペ
ローエタロン（以下エタロンと略す）を用いれば限夛な
く単色光に近いレーザビームを得ることもできる。
ここでは、特に粗調用エタロン（４）と微調用エタロン
（５）の２枚のエタロンを光共振器内に挿入した場合に
ついて述べる。第６図はレーザの発振幅が狭くなる原理
を示した図で、（ａ）は粗調用エタロンの分光特性を示
す。この分光特性のそれぞれの山のピークの位置λｍ１
は（１）式 ％式％ であられせる波長となる。ここで、ｎはエタロンを構成
する２枚の鏡面の間にある物質の屈折率、ｄは鏡面の間
の距離、θ１は光がエタロンに入射するときの角度、ｍ
は整数である。いくつかあるピークはｍの違いに対応し
ている。この式から明らかなように、ｎ＋ｄ十〇を変え
ることにより山のピーク波長を自由に変えることができ
る。一方、ピークとピークの間の距離は自由スペクトル
領域（以下ＦＳＲと略す）と呼ばれ、（２）式で示され
る。また、それぞれのピークの半値幅Δλ１は（３）式 で示される。ここで１はフィネスと呼び、エタロンの性
能により決まるものである。
（５）の２枚のエタロンを光共振器内に挿入した場合に
ついて述べる。第６図はレーザの発振幅が狭くなる原理
を示した図で、（ａ）は粗調用エタロンの分光特性を示
す。この分光特性のそれぞれの山のピークの位置λｍ１
は（１）式 ％式％ であられせる波長となる。ここで、ｎはエタロンを構成
する２枚の鏡面の間にある物質の屈折率、ｄは鏡面の間
の距離、θ１は光がエタロンに入射するときの角度、ｍ
は整数である。いくつかあるピークはｍの違いに対応し
ている。この式から明らかなように、ｎ＋ｄ十〇を変え
ることにより山のピーク波長を自由に変えることができ
る。一方、ピークとピークの間の距離は自由スペクトル
領域（以下ＦＳＲと略す）と呼ばれ、（２）式で示され
る。また、それぞれのピークの半値幅Δλ１は（３）式 で示される。ここで１はフィネスと呼び、エタロンの性
能により決まるものである。
一方、第６図（Ｃ）はレーザ媒質のゲインの分光特性を
示したものである。光共振器中に分光素子が存在しなけ
れば、このゲインが存在する範囲で光は増幅されレーザ
ビームとなる。その際、粗調用エタロンのピークの位置
λｍｌをゲインが存在する範囲のどこかの波長λｏＫ等
しくなるよう、しかも、ゲインが存在する波長内に１ｍ
１以外の他のピークがこないようｄｌ等を決定すれば、
粗調エタロンの存在によりλ０のところだけロスが少な
い状態が実現し、その波長附近でのみ光は増幅され発振
する。
示したものである。光共振器中に分光素子が存在しなけ
れば、このゲインが存在する範囲で光は増幅されレーザ
ビームとなる。その際、粗調用エタロンのピークの位置
λｍｌをゲインが存在する範囲のどこかの波長λｏＫ等
しくなるよう、しかも、ゲインが存在する波長内に１ｍ
１以外の他のピークがこないようｄｌ等を決定すれば、
粗調エタロンの存在によりλ０のところだけロスが少な
い状態が実現し、その波長附近でのみ光は増幅され発振
する。
ところで、ピークが１つだけになるようにするとＦＳＲ
ｌの最抵値は決まシ、また、フィネス〉はエタロンの性
能によシ決ｔｂ、せいぜい２０程度であるから、粗調用
エタロン１枚のみで狭くできる波長幅には限度がある。
ｌの最抵値は決まシ、また、フィネス〉はエタロンの性
能によシ決ｔｂ、せいぜい２０程度であるから、粗調用
エタロン１枚のみで狭くできる波長幅には限度がある。
そこで、もう１枚微調用のエタロン（５）を用いること
になる。その分光特性は例えば、第６図（ｂ）のように
すればよい。その際ピーク波長λｍ２をλ０に等しくシ
、ＦＳＲ２は ＦＳＲ２≧△λ１となるようにすればよ
い。
になる。その分光特性は例えば、第６図（ｂ）のように
すればよい。その際ピーク波長λｍ２をλ０に等しくシ
、ＦＳＲ２は ＦＳＲ２≧△λ１となるようにすればよ
い。
さらに狭くしたい時には、また−枚エタロンを用いれば
よい。
よい。
このよってして、もともと第６図（０）のような分光特
性であったレーザビームは２枚のエタロンを用いること
により、第６図（、ｉ）に示すようにそれぞれのエタロ
ンのピークが重なるλ０を中心とした狭い範囲でのみ発
振することになる。実際には、発振中にエタロンを何度
も通るから、レーザビーム〜−となる。
性であったレーザビームは２枚のエタロンを用いること
により、第６図（、ｉ）に示すようにそれぞれのエタロ
ンのピークが重なるλ０を中心とした狭い範囲でのみ発
振することになる。実際には、発振中にエタロンを何度
も通るから、レーザビーム〜−となる。
Ｏ
さて、以上のようにして、レーザビームの波長幅を狭く
することができるのであるが、従来例では波長の安定化
については多くを記されていない。
することができるのであるが、従来例では波長の安定化
については多くを記されていない。
ただ雑誌にも記されているように短期間の安定性につい
ては先兵機器を改良したシ入射角θを小さくすることに
より改善されるが、長期的には熱的な問題、特にレーザ
ビームがエタロンを透過する時の発熱による波長シフト
が大きな問題である。
ては先兵機器を改良したシ入射角θを小さくすることに
より改善されるが、長期的には熱的な問題、特にレーザ
ビームがエタロンを透過する時の発熱による波長シフト
が大きな問題である。
この問題を第７図を用いて説明する。
第７図（ａ）は粗調用エタロンの分光特性を拡大したも
ので６夛、実線で描いであるのは発振直後の分光特性で
ある。ところで、発振後、レーザビームによる発熱が生
じエタロンが変形する。この変形はエタロンの特性を劣
化させる程ではないが、エタロンのギャップ長を変え、
その結果波長をシフトさせる。そのシフト量とエタロン
の変形によるｄの変化との間には（４）式の関係がある
。
ので６夛、実線で描いであるのは発振直後の分光特性で
ある。ところで、発振後、レーザビームによる発熱が生
じエタロンが変形する。この変形はエタロンの特性を劣
化させる程ではないが、エタロンのギャップ長を変え、
その結果波長をシフトさせる。そのシフト量とエタロン
の変形によるｄの変化との間には（４）式の関係がある
。
ここで、波長シフトの方向はエタロンの構造等によシ決
ｔｂ、特定のエタロンを用いればレーザビームによる発
熱によって、一方向にシフトする。
ｔｂ、特定のエタロンを用いればレーザビームによる発
熱によって、一方向にシフトする。
その時のシフトの様子ｔ−４７図（ＩＩＬ）の点線で示
す。
す。
一方、微調用エタロンもまた同様な波長シフトが生じて
いる。その様子は第７図（ｂ）のようになる。
いる。その様子は第７図（ｂ）のようになる。
微調エタロンの波長シフトにはエタロン間１１Ａｄ２カ
粗調エタロンの、ｄｌより大きい分だけ小さくなる。
粗調エタロンの、ｄｌより大きい分だけ小さくなる。
さて、その際の問題は２枚のエタロンの分光特性のピー
ク波長λｍｌと７ｍ２がずれることである。
ク波長λｍｌと７ｍ２がずれることである。
その時、両者を重ねた時の光透過量はλｍｌ＝λｍ２の
場合にくらべて減少する。その際のレーザ発振の様子を
第７図（Ｃ）に示すｈ長時間発振後、レーザ出力はλ０
から７ｍ２に波長シフトするとともに出力が減少する。
場合にくらべて減少する。その際のレーザ発振の様子を
第７図（Ｃ）に示すｈ長時間発振後、レーザ出力はλ０
から７ｍ２に波長シフトするとともに出力が減少する。
ｔたシフト量が大きい時は微調エタロンの他のモードの
発振も起こりうる。
発振も起こりうる。
従来の狭帯域レーザ装置は以上のように構成されており
、エタロンの熱的な問題による波長シフトを補正する手
段を持たないばかシではなく、２枚のエタロンを用いた
時の出力減少を止める手段をも持たないため、熱的な変
形が小さい抵出力レーザにしか適用できないという問題
があった。
、エタロンの熱的な問題による波長シフトを補正する手
段を持たないばかシではなく、２枚のエタロンを用いた
時の出力減少を止める手段をも持たないため、熱的な変
形が小さい抵出力レーザにしか適用できないという問題
があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためてなされ
たもので、狭雷域化した際の波長の安定化が可能である
とともに出力の減少も抑えられるようにし、たものでお
る。
たもので、狭雷域化した際の波長の安定化が可能である
とともに出力の減少も抑えられるようにし、たものでお
る。
本発明に係るレーザ波長の安定化方法は、２枚のエタロ
ンにより波長選択されたレーザビームの一部を分光し、
分光されたレーザビームの解析、結果をもとに一枚のエ
タロンを制御することによって、レーザビームの波長を
安定化させるとともに、レーザビームの一部よりレーザ
出力の変化を測定し、上記出力変化を解析してもう一枚
のエタロンを制御することＫよって、レーザ出力の減少
をも抑えるようにしたものである。
ンにより波長選択されたレーザビームの一部を分光し、
分光されたレーザビームの解析、結果をもとに一枚のエ
タロンを制御することによって、レーザビームの波長を
安定化させるとともに、レーザビームの一部よりレーザ
出力の変化を測定し、上記出力変化を解析してもう一枚
のエタロンを制御することＫよって、レーザ出力の減少
をも抑えるようにしたものである。
また、本発明の別の発明に係る波長安定化レーザ装置は
、微調用エタロンと粗調用エタロンの２枚のエタロンを
備えることにより波長を選択するとともに、このレーザ
発振器から取り出されたレーザビームの一部を波長モニ
タ機構に導いて、発振波長を測定し、上記測定波長によ
υ微調用エタロンを駆動し、波長を変化させるサーボ機
構を備えたこと。
、微調用エタロンと粗調用エタロンの２枚のエタロンを
備えることにより波長を選択するとともに、このレーザ
発振器から取り出されたレーザビームの一部を波長モニ
タ機構に導いて、発振波長を測定し、上記測定波長によ
υ微調用エタロンを駆動し、波長を変化させるサーボ機
構を備えたこと。
さらに、波長モニタ機構とは別にレーザ出力の変化を測
定するためのパワーメータと、出力変化を記録する部分
からなるパワーモニタｍＭを備え、上記パワーモニタ機
構からの信号をもとに粗調エタロンを制御するサーボ機
構を備えたものである。
定するためのパワーメータと、出力変化を記録する部分
からなるパワーモニタｍＭを備え、上記パワーモニタ機
構からの信号をもとに粗調エタロンを制御するサーボ機
構を備えたものである。
本発明におけるレーザ波長の安定化方法及び波長安定化
レーザは波長のズレを測定して任意の波長に固定できる
とともに、波長がずれた際に生ずる出力減少を抑えるこ
とができる。
レーザは波長のズレを測定して任意の波長に固定できる
とともに、波長がずれた際に生ずる出力減少を抑えるこ
とができる。
以下、本発明の一実施例を図について説明する。
第１図及び第２図において、（１）〜（５）は従来例と
同様のものである。（６）はレーザビーム、（７）は波
長モニタ機構、（８）は制御機構、（９）はパワーモニ
タ機構、αＧ、α１）はエタロンを制御するためのサー
ボ機構、（２）はインテグレータ、α峰はファブリペロ
ーエタロン、（１４）は結像レンズ、（至）はファブリ
ペローエタロン０３により生じた干渉縞を観測するため
の撮像素子であり、例えば−次元のイメージセンサであ
る。
同様のものである。（６）はレーザビーム、（７）は波
長モニタ機構、（８）は制御機構、（９）はパワーモニ
タ機構、αＧ、α１）はエタロンを制御するためのサー
ボ機構、（２）はインテグレータ、α峰はファブリペロ
ーエタロン、（１４）は結像レンズ、（至）はファブリ
ペローエタロン０３により生じた干渉縞を観測するため
の撮像素子であり、例えば−次元のイメージセンサであ
る。
αＱは干渉縞を解析するための画像処理部である。
次に動作について説明する。従来例と同様に２枚のエタ
ロン（４） 、 （５）を光共振器内に挿入することに
より発根波長幅が狭く、かつゲインが存在する範囲の任
意の波長λ０のレーザビーム（６）を得ることができる
。しかし、それだけではす−でに述べたように波長も出
力も不安定であるから、以下に述べるようなエタロンの
制御機構が必要となる。
ロン（４） 、 （５）を光共振器内に挿入することに
より発根波長幅が狭く、かつゲインが存在する範囲の任
意の波長λ０のレーザビーム（６）を得ることができる
。しかし、それだけではす−でに述べたように波長も出
力も不安定であるから、以下に述べるようなエタロンの
制御機構が必要となる。
まず、微調用エタロンの制御機構から説明する。
第２図において、レーザビーム（６）の一部を波長モニ
タ機構（７）に導く。波長モニタ機構（力は例えば雑誌
「ＩＥＢＥ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ ＱＥ−１４−（’７８）１７Ｊにあ
るようにエタロンを用いたり、プリズム、グレーティン
グフィゾーの干渉計等を用いて分光する機能を持てばよ
いが、本実施例では第２図に示したようにエタロンと撮
像素子を用いた場合について説明する。
タ機構（７）に導く。波長モニタ機構（力は例えば雑誌
「ＩＥＢＥ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ ＱＥ−１４−（’７８）１７Ｊにあ
るようにエタロンを用いたり、プリズム、グレーティン
グフィゾーの干渉計等を用いて分光する機能を持てばよ
いが、本実施例では第２図に示したようにエタロンと撮
像素子を用いた場合について説明する。
波長モニタ機構（７）はレーザビームを弱めたり、拡散
させたりするインテグレータ（６）とエタロン（至）と
レンズα、◇とからなっている。インテグレータ＠によ
り生じた発数成分のうち特定の入射角度θを持つ成分の
みがエタロンを透過し結像レンズ０局にいたる。レンズ
の焦点距離をｆとすれば、θの成分を持つ光は焦点位時
においてレンズの軸よりｆθ離れたところに集まシ、円
形の干渉縞を形成する。そこで、撮像素子（ハ）によシ
光の集まる位置を観測すればθがもとまり、先に示した
エタロンの透過波長の式よりλが計算できるというわけ
であるＯ ところで、撮像素子上の光の強度分布は第３図のように
なっている。縦軸は出力、横軸は干渉縞の中心からの距
離Ｘを示す。冬山はエタロンの次数ｍの違いに対応して
いる。そして、冬山の間隔は自由スペクトル領域と呼ば
れ、この範囲で波長を一意的に決めることができる。し
かも自由スペクトル領域はＦＰの役割によシ決めること
ができるので波長シフトが予想される値よりも広めに設
計しておく。
させたりするインテグレータ（６）とエタロン（至）と
レンズα、◇とからなっている。インテグレータ＠によ
り生じた発数成分のうち特定の入射角度θを持つ成分の
みがエタロンを透過し結像レンズ０局にいたる。レンズ
の焦点距離をｆとすれば、θの成分を持つ光は焦点位時
においてレンズの軸よりｆθ離れたところに集まシ、円
形の干渉縞を形成する。そこで、撮像素子（ハ）によシ
光の集まる位置を観測すればθがもとまり、先に示した
エタロンの透過波長の式よりλが計算できるというわけ
であるＯ ところで、撮像素子上の光の強度分布は第３図のように
なっている。縦軸は出力、横軸は干渉縞の中心からの距
離Ｘを示す。冬山はエタロンの次数ｍの違いに対応して
いる。そして、冬山の間隔は自由スペクトル領域と呼ば
れ、この範囲で波長を一意的に決めることができる。し
かも自由スペクトル領域はＦＰの役割によシ決めること
ができるので波長シフトが予想される値よりも広めに設
計しておく。
また、冬山はレーザビームの波長分布に対応した光強度
分布を持つからこれ？処理して、θ２出すために画像処
理部αＱが必要となる。さらにここでは現在の波長λを
計算し、サーボ機構００を通じて発振器の波長の調整を
行なう。
分布を持つからこれ？処理して、θ２出すために画像処
理部αＱが必要となる。さらにここでは現在の波長λを
計算し、サーボ機構００を通じて発振器の波長の調整を
行なう。
第４図（Ａ）は、本発明の一実施例によるレーザ波長の
安定化方法の概略を示すフロチャート図であり、レーザ
ビームの空間的な光強度分布が最大になる位置を求めて
、発振波長の制御を行なう例を示す。
安定化方法の概略を示すフロチャート図であり、レーザ
ビームの空間的な光強度分布が最大になる位置を求めて
、発振波長の制御を行なう例を示す。
ステップα力でエタロン（至）によりレーザビームを分
光し、ステップＱ枠で撮像素子ＱＧによシー次元の光強
度分布を測定する。ステップ（１１ではこの測定データ
を平滑化し、ノイズをとる等の画像処理をし、ステップ
（」で最大強度を示す位置ｘを求め、次にステップＣｐ
で得られる値ＫＯ（指定波長（Ｃ対応する指定された位
置座標）と比較し、異なる時はＸ＞ＩＱかｘ＜、ｘｏに
よりサーボ機構ＯＩを通じて微調エタロン（５）を制御
してエタロンの透過域の中心波長λｍ２を変化させ（ス
テップの）、再びステップαηにもどり！：：ＸＱとな
るまでこの動作をくり返す。
光し、ステップＱ枠で撮像素子ＱＧによシー次元の光強
度分布を測定する。ステップ（１１ではこの測定データ
を平滑化し、ノイズをとる等の画像処理をし、ステップ
（」で最大強度を示す位置ｘを求め、次にステップＣｐ
で得られる値ＫＯ（指定波長（Ｃ対応する指定された位
置座標）と比較し、異なる時はＸ＞ＩＱかｘ＜、ｘｏに
よりサーボ機構ＯＩを通じて微調エタロン（５）を制御
してエタロンの透過域の中心波長λｍ２を変化させ（ス
テップの）、再びステップαηにもどり！：：ＸＱとな
るまでこの動作をくり返す。
以上のようにして微調用エタロンを調整することによシ
レーザの発振波長は一定に保たれる。
レーザの発振波長は一定に保たれる。
次に、粗調用エタロン（４）の制御機構について説明す
る。第１図において、レーザビーム（６）の一部はパワ
ーモニタ機構（９）に導かれている。パワーモニタ機構
（９）はレーザ出力を測定する部分と得られたレーザ出
力を記録する部分からできており、粗調用エタロン（４
）をどちらかの方向に制御した時、レーザ出力が増加す
るか減少するかを判定し、次に粗製エタロン（４）をい
かに調整するかを決定する。
る。第１図において、レーザビーム（６）の一部はパワ
ーモニタ機構（９）に導かれている。パワーモニタ機構
（９）はレーザ出力を測定する部分と得られたレーザ出
力を記録する部分からできており、粗調用エタロン（４
）をどちらかの方向に制御した時、レーザ出力が増加す
るか減少するかを判定し、次に粗製エタロン（４）をい
かに調整するかを決定する。
この決定に従って、サーボ機構αηにより粗調エタロン
（４）の中心波長λｍ２を調整する。この調整のフロー
チャートを第４図の）に示す。レーザ発振が始まると第
７図で示したことが生じ、レーザ出力が変化する。そこ
で、ステップに）で出力ｐを測定し、その結果を記録し
ておき、ステップ（イ）において前回の測定結果ｐｏと
比較する。出力が異なる時はｐ＞ｐｏかｐｕｐａにより
サーボ機構（２）を用いて粗調用エタロン（４）を調整
する。この作業は粗調用エタロン（４）が熱平衡に達し
、レーザ出力が一定になるまで続けられる。
（４）の中心波長λｍ２を調整する。この調整のフロー
チャートを第４図の）に示す。レーザ発振が始まると第
７図で示したことが生じ、レーザ出力が変化する。そこ
で、ステップに）で出力ｐを測定し、その結果を記録し
ておき、ステップ（イ）において前回の測定結果ｐｏと
比較する。出力が異なる時はｐ＞ｐｏかｐｕｐａにより
サーボ機構（２）を用いて粗調用エタロン（４）を調整
する。この作業は粗調用エタロン（４）が熱平衡に達し
、レーザ出力が一定になるまで続けられる。
ところで、２つのエタロン（４） 、 （５）の制御は
同時に行なってもよいが、たとえば、微調エタロン（５
）の中心波長を動かしすぎたためにレーザ出力が変動す
ることもあり、無秩序に制御を行なうと出力の変動がか
えって助長されることもありうる。そこで、両制御を監
視するために、制御機構（８）を設け、第４図の７０−
チャートの一番最初の部分（４）（Ｂ）制御の選択を行
なわせる。本実施例ではレーザ発振の開始直後は（Ｂ）
を優先し、動作がある程度安定してからは（ト）の制御
を優先させている。
同時に行なってもよいが、たとえば、微調エタロン（５
）の中心波長を動かしすぎたためにレーザ出力が変動す
ることもあり、無秩序に制御を行なうと出力の変動がか
えって助長されることもありうる。そこで、両制御を監
視するために、制御機構（８）を設け、第４図の７０−
チャートの一番最初の部分（４）（Ｂ）制御の選択を行
なわせる。本実施例ではレーザ発振の開始直後は（Ｂ）
を優先し、動作がある程度安定してからは（ト）の制御
を優先させている。
なお、上記実施例では波長モニタ機構（７）とパワーモ
ニタ機構（９）を別に設けたが、そもそも波長モニタ機
構の画像処理部では第３図のような光強度分布が得られ
ておシ、制御をかけずに長時間動作させると破線で示し
たように、波長シフトと出力変化が生じる。そこで、画
像処理部にあられれたピークの強度変化を測定すれば、
パワーモニタ機構を設けたのと同等の効果がある。
ニタ機構（９）を別に設けたが、そもそも波長モニタ機
構の画像処理部では第３図のような光強度分布が得られ
ておシ、制御をかけずに長時間動作させると破線で示し
たように、波長シフトと出力変化が生じる。そこで、画
像処理部にあられれたピークの強度変化を測定すれば、
パワーモニタ機構を設けたのと同等の効果がある。
また、上記実施例では波長モニター、機構としてエタロ
ンを用いたが、フィゾーの干渉計や、グレーティングや
プリズム等の分光素子であればよく、分光された光強度
分布を測足することにより、上記実施例と同様の効果を
奏する。
ンを用いたが、フィゾーの干渉計や、グレーティングや
プリズム等の分光素子であればよく、分光された光強度
分布を測足することにより、上記実施例と同様の効果を
奏する。
また、上記実施例では波長モニタ機構として分光された
レーザ光の光強度分布を画像処理して波長ズレを求め微
調用エタロン全駆動する方法を示したが、光強度分布を
画像処理しなくとも波長モニタできる方法であれば同様
の効果を萎するととは言うまでもない。光強度分布を画
像処理しない方法として、例えば第３図のＸ＝ＩＱに光
センサーを配置して波長モニタ機構とし、微調用エタロ
ンを最適状態から前後に変化させて、その時のＸ＝ＩＱ
における光強度の変化具合から微調用エタロンの最適状
態の方向を子側して微調用エタロンの制御をかけるとい
う方法もある。
レーザ光の光強度分布を画像処理して波長ズレを求め微
調用エタロン全駆動する方法を示したが、光強度分布を
画像処理しなくとも波長モニタできる方法であれば同様
の効果を萎するととは言うまでもない。光強度分布を画
像処理しない方法として、例えば第３図のＸ＝ＩＱに光
センサーを配置して波長モニタ機構とし、微調用エタロ
ンを最適状態から前後に変化させて、その時のＸ＝ＩＱ
における光強度の変化具合から微調用エタロンの最適状
態の方向を子側して微調用エタロンの制御をかけるとい
う方法もある。
以上のように、本発明によれば、２枚のエタロンを用い
たレーザ発振器において、一方はレーザビームの分光結
果をもとに制御し、他方はレーザパワーによって制御す
るようにし友ので、波長を安定化できるとともにレーザ
出力の変動も小さくできるという効果がめる。
たレーザ発振器において、一方はレーザビームの分光結
果をもとに制御し、他方はレーザパワーによって制御す
るようにし友ので、波長を安定化できるとともにレーザ
出力の変動も小さくできるという効果がめる。
また、本発明の別の発明によれば、光共振器内に粗調用
と微調用の２枚のエタロンを配してレーザ発振波長を選
択できるレーザ発振器、とのレーザ発Ｓ器から取り出さ
れたレーザビームの一部を分光し、発振波長を決め、上
記の結果により微調用エタロンを制御するサーボ機構と
、レーザビームの出力を測定し、出力変化の方向により
粗調用エタロンを制御するサーボ機構とを設けたので、
レーザの発振波長が安定に保たれるばかシではなく、出
力も安定になるという効果がある。
と微調用の２枚のエタロンを配してレーザ発振波長を選
択できるレーザ発振器、とのレーザ発Ｓ器から取り出さ
れたレーザビームの一部を分光し、発振波長を決め、上
記の結果により微調用エタロンを制御するサーボ機構と
、レーザビームの出力を測定し、出力変化の方向により
粗調用エタロンを制御するサーボ機構とを設けたので、
レーザの発振波長が安定に保たれるばかシではなく、出
力も安定になるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例による波長安定化レーザを示
す構成図、第２図は本発明における波長モニタ機構を示
す構成図、第３図は波長モニタ部の撮像素子上での干渉
縞の強度分布を示す分布図、第４図は本発明の一実施例
によるレーザ波長の安定化方法の概略を示すフローチャ
ート図、第５図は従来の狭帯域化レーザを示す＋１４成
図、第６図は２枚のエタロンによる波長の決定方法を説
明するための説明図、第７図は２枚のエタロンの波長シ
フトの違いによシ出力費化が生ずることを説明した説明
図である。 図において、（１）ｄレーザ媒質、（４）は粗調エタロ
ン、（５）は微調エタロン、（７）は波長モニタ機構、
（８）は制御機構、（９）はパワーモニタ機構、αｃｏ
、１Ｌ１）はサーボ機構である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
す構成図、第２図は本発明における波長モニタ機構を示
す構成図、第３図は波長モニタ部の撮像素子上での干渉
縞の強度分布を示す分布図、第４図は本発明の一実施例
によるレーザ波長の安定化方法の概略を示すフローチャ
ート図、第５図は従来の狭帯域化レーザを示す＋１４成
図、第６図は２枚のエタロンによる波長の決定方法を説
明するための説明図、第７図は２枚のエタロンの波長シ
フトの違いによシ出力費化が生ずることを説明した説明
図である。 図において、（１）ｄレーザ媒質、（４）は粗調エタロ
ン、（５）は微調エタロン、（７）は波長モニタ機構、
（８）は制御機構、（９）はパワーモニタ機構、αｃｏ
、１Ｌ１）はサーボ機構である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (6)
- （１）第１のフアブリペローエタロン及び第２のフアブ
リペローエタロンを用いて発振波長が可変なレーザ発振
器から放射されたレーザビームの一部を取り出して波長
モニタ機構で分光し、発振波長を決定する過程、上記発
振波長により、上記第１のフアブリペローエタロンを制
御して上記レーザ発振器の波長を安定化する過程、上記
レーザビームの一部を取り出してパワーモニタ機構でレ
ーザ出力を測定して上記第２のフアブリペローエタロン
他の一枚を制御し、上記レーザ発振器の出力を安定化す
る過程を行うレーザ波長の安定化方法。 - （２）分光されたレーザビームの空間的な光強度分布に
おいて、強度が最大になる位置を求めて発振波長を制御
するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のレーザ波長の安定化方法。 - （３）波長モニタ機構は第３のフアブリペローエタロン
を用い、レーザビームが透過した際にあらわれるリング
状の干渉縞の光強度分布を測定するようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載のレーザ
波長の安定化方法。 - （４）パワーモニタ機構は波長モニタ機構においてあら
われる空間的な光強度分布の最大強度を測定することを
特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
に記載のレーザ波長の安定化方法。 - （５）分光されたレーザビームの空間的な光強度分布の
ピーク付近の一点において光強度を検出しエタロンを最
適状態の前後で動かした時の光強度の変化具合からエタ
ロンの最適状態を予測し、エタロンを制御することによ
つて発振波長を制御するようにした特許請求の範囲第１
項記載のレーザ波長の安定化方法。 - （６）光共振器内にレーザ発振波長を選択するための、
微調用フアブリペローエタロンと粗調用フアブリペロー
エタロンを有し、波長が可変なレーザ発振器と、このレ
ーザ発振器から取り出されたレーザビームの波長をモニ
タする波長モニタ機構と、上記波長モニタ機構からの信
号をもとに上記微調用フアブリペローエタロンを制御す
るためのサーボ機構と、上記レーザビームの出力を測定
してレーザ出力の変化を解析するパワーモニタ機構と、
上記パワーモニタ機構からの信号をもとに上記の粗調用
のフアブリペローエタロンを制御するためのサーボ機構
を備えたことを特徴とする波長安定化レーザ装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27457987A JPH01115183A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | レーザ波長の安定化方法及び波長安定化レーザ装置 |
| CA000581509A CA1313688C (en) | 1987-10-28 | 1988-10-27 | Method of stabilizing a wavelength of a laser beam and wavelength stabilizing laser device |
| EP88909365A EP0341315B1 (en) | 1987-10-28 | 1988-10-28 | Method of stabilizing laser wavelength and laser device with stabilized wavelength |
| DE88909365T DE3887322T2 (de) | 1987-10-28 | 1988-10-28 | Verfahren zur stabilisierung der laserwellenlänge und so stabilisierte laseranordnung. |
| US07/381,723 US5107511A (en) | 1987-10-28 | 1988-10-28 | Method of stabilizing laser wavelength and laser device with stabilized wavelength |
| PCT/JP1988/001102 WO1989004075A1 (fr) | 1987-10-28 | 1988-10-28 | Procede de stabilisation de la longueur d'onde d'un laser et laser a longueur d'onde stabilisee |
| KR1019890701213A KR890702304A (ko) | 1987-10-28 | 1989-06-29 | 레이저파장의 안정화 방법 및 파장 안정화 레이저 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27457987A JPH01115183A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | レーザ波長の安定化方法及び波長安定化レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01115183A true JPH01115183A (ja) | 1989-05-08 |
Family
ID=17543710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27457987A Pending JPH01115183A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | レーザ波長の安定化方法及び波長安定化レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01115183A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01191489A (ja) * | 1988-01-27 | 1989-08-01 | Komatsu Ltd | 狭帯域エキシマレーザの起動方法及び装置 |
| JPH01251769A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-06 | Komatsu Ltd | エキシマレーザの制御方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6453589A (en) * | 1987-08-25 | 1989-03-01 | Komatsu Mfg Co Ltd | Wavelength controller for excimer laser |
| JPS6457776A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-06 | Komatsu Mfg Co Ltd | Wavelength controller for laser |
-
1987
- 1987-10-28 JP JP27457987A patent/JPH01115183A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6453589A (en) * | 1987-08-25 | 1989-03-01 | Komatsu Mfg Co Ltd | Wavelength controller for excimer laser |
| JPS6457776A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-06 | Komatsu Mfg Co Ltd | Wavelength controller for laser |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01191489A (ja) * | 1988-01-27 | 1989-08-01 | Komatsu Ltd | 狭帯域エキシマレーザの起動方法及び装置 |
| JPH01251769A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-06 | Komatsu Ltd | エキシマレーザの制御方法 |
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