JPH02129987A - パルスレーザ発振装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、パルスレーザ発振装置に係り、特にインジェ
クションロック方式によるパルスレーザ発振装置に関す
る。

（従来の技術） 従来より、高品質のレーザ光を得る方法として学術分野
ではインジェクションロックによる方法が知られている
。

これは、親となるレーザと子となるレーザを組合せ、こ
の親となるレーザから弱い種となるレーザ光を子となる
レーザに導入し、子となるレーザの強力なレーザ励起領
域のゲインを用いて、親となるレーザ光と同質の強力な
レーザ光を得る方法である。

ここで、学術用語として親となるレーザをマスターレー
ザ、またその発振器をマスターオシレータと呼ぶ。そこ
で、以後はマスターレーザ、また。

その発振器をマスターオシレータと呼ぶ。そこで。

以後はマスターレーザ、マスターオシレータと呼ぶこと
にする。そして、同様に子となるレーザは、スレーブレ
ーザ、スレーブオシレータと呼ぶこととする。

第３図に、従来の学術研究の分野で用いられてきたイン
ジェクションロック方式によるレーザ発振器を示す。

図において、構成を説明する。マスターオシレータ１か
ら出射したレーザ光はインジェクションミラー５を介し
てスレーブオシレータ２の共振器長制御に導入される。

インジェクションミラー５から導入されたマスターレー
ザ光はスレーブオシレータ２の内部にある強力なレーザ
励起領域を通過する。

このスレーブオシレータ２はこのインジェクションミラ
ー５と励起領域を挟んで出力ミラー３とリアミラー４か
らなる共振器を持っている。またこの出力ミラー３また
はりアミラー４には導入したマスターオシレータ１のレ
ーザ光とスレーブオシレータ２の共振器長との縦モード
の同調のための共振器長制御のためピエゾ素子７が設け
られている。

出力ミラー３から発振したレーザ光の軸上にはレーザ光
を二分割にするビームスプリッタ８があり、ビームスプ
リッタ８がら洩れ出るレーザ光の波形を高速光センサー
９でモニターする。

次に動作について説明する。マスタレーザ１においては
グレーティングを用いる、エタロンを用いる等、種々の
方法により微弱ではあるが、非常に高品質のレーザ光が
作り出される。しかし、ここでは非常に微妙な光学素子
が用いられ、それらは大出力なレーザ光に対する耐力が
ないため、大きな出力を得ることが出来ない。

そこで、この微弱なレーザ光を強力な励起領域を持つス
レーブオシレータ２に導入し、スレーブオシレータ２の
共振器中でその励起領域のゲインを用いて成長させ、強
力なレーザ光を得るものである。

（発明が解決しようとする課題） マスターオシレータからの微弱なレーザ光をスレーブオ
シレータに導入し、スレーブオシレータを発振させると
、マスターオシレータ光とスレーブオシレータの発振光
と縦モードは通常合わず、わずかにずれて、ビーティン
グ波形となって、発振する。この波形はビームスプリッ
タから洩れ出るレーザ光を高速光センサーでモニターす
ることによって得られる。ビーティング波形からインジ
ェクションロックのかかった波形にするためには、スレ
ーブオシレータの共振器長制御のためのピエゾ素子に電
圧を印加し、マスターオシレータとスレーブオシレータ
の縦モードが合うように、共振器長を動かす。ところが
、室温の変化やスレーブオシレータの熱的影響によって
、マスターオシレータの共振器長が動き、マスターオシ
レータとスレーブオシレータの縦モードがずれてくると
、再とビーティング波形となる。インジェクションロッ
ク波形を得るためにはピエゾ素子に電圧をがけて、共振
器長を動かす。この間、得られる出方波形はビーティン
グ波形であり、インジェクションロックのかかった波形
は得られない。

本発明は、上記のような課題を解消し、一般工業レベル
で用いることの出来るインジェクション方式によるパル
スレーザ発振装置を得ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明によるインジェクション方式によるパルスレーザ
発振装置は、マスターオシレータから出射したレーザ光
はインジェクションミラーを介してスレーブオシレータ
の共振器光軸上に導入される。インジェクションミラー
から導入されたマスターレーザ光はスレーブオシレータ
の内部にある強力なレーザ励起領域を通過する。

このスレーブオシレータはこのインジェクションミラー
と励起領域を挟んで出力ミラーと＋４アミラーからなる
共振器を持っている。またこの出力ミラーまたはりアミ
ラーには導入したマスターオシレータのレーザ光とスレ
ーブオシレータの共振器長との縦モードの同調のための
共振器長制御のためピエゾ素子が設けられている。ピエ
ゾ素子はピエゾドライバに接続し、更に、Ｄ／Ａコンバ
ータを介して、コンピュータに接続している。

スレーブオシレータからのレーザ光を出力ミラーから発
振し、スレーブオシレータの共振器の軸上に、レーザ光
を二分割するビームスプリッタをおき、ビームスプリッ
タから洩れ出るレーザ光は高速光センサーによるモニタ
ー信号が得られること。

スレーブオシレータの電源装置は磁気圧縮回路からかっ
ており、その回路部品には可飽和リアクトルがあり、可
飽和リアクトルには発振によって磁化したコイルに逆向
きに電流を流して残留磁束密度を一定に保つ役目を持っ
たリセット電源が備わっている。このリセット電源電流
値をモニターする信号が得られること。

更に、スレーブオシレータの電源装置の設定電圧値のモ
ニター信号が得られること。

（作　用） 以上のような構成を有する本発明のパルスレーザ発振装
置は、高速光センサーから得られるモニター信号で次の
状態が得られる。■インジェクションロックになると、
スレーブオシレータにはマスターオシレータからのレー
ザ光の種が常にあるため、スレーブオシレータの励起領
域でのレーザ光の立ち上がりが速くなる。■インジェク
ションロックがはずれ、ビーティング波形になると、マ
スターオシレータからのレーザ光の種と異なる縦モード
になるため、スレーブオシレータの励起領域でのレーザ
光の立ち上がりがインジェクションロックの状態よりも
遅くなる。この条件をコンピュータ等のデータにいれて
おく。

リセット電源の電流値が少なくなってくると、スレーブ
オシレータのレーザ光の立ち上がりが速くなってくる。

この条件をコンピュータ等のデータにいれておく。

スレーブオシレータの電源の設定電圧を高くすると、ス
レーブオシレータのレーザ光の立ち上がりが速くなる。

この条件をコンピュータ等のデータにいれておく。

ピエゾ素子に印加する電圧はマスターオシレータから発
振するレーザ波長のλ／２以上にスキャンするように、
コンピュータ等から制御できるようにする。

（実施例） 本発明の実施例を図を用いて説明する。第１図は本発明
の一実施例によるインジェクションロツタ方式によるパ
ルスレーザ発振装置である。

ここでは、マスターオシレータ１として連続発振のＣＯ
□　レーザ、スレーブオシレータ２としてＴＥＡＣＯ２
レーザが用いられている。

スレーブオシレータの電源回路として、磁気圧縮回路の
概略図を第２図に示す。磁気圧縮回路の回路構成部品と
して、可飽和リアクトル１８とリセット電′ｇ１９を磁
気圧縮回路構成部品として、可飽和リアクトル１８とリ
セット電源１９をそれぞれ示す。

マスターオシレータ１は内部にグレーティングをもち波
長選択が行われる。さらに発振縦モードはシングルであ
り縦モードの安定化機悔としてスタビライザ６が設けら
れている。

スレーブオシレータ２の共振器は平面のりアミラー４と
曲率をもった出力ミラー３とから構成され、リアミラー
４にはピエゾ素子７が設けられており、ピエゾドライバ
１０により駆動される。ピエゾドライバＩＯはＤ／Ａコ
ンバータ１１と接続し、更にコンピュータ１２と接続し
ている。

スレーブオシレータ光の高速光センサーのモ二ター信号
１３とリセット電源電流値のモニター信号１４とスレー
ブオシレータの電源装置の設定電圧値のモニター信号１
５とをコンピュータ等１２に入力し。

コンピュータ等はそのデータを基にして、Ｄ／Ａコンバ
タータ１１に接続しているピエゾドライバ１０を介して
、ピエゾ素子７に信号を送り、共振器の軸上の長さを変
える。

ピエゾ素子は印加する電圧を変化させることによって、
スレーブオシレータの共振器長を変化させることができ
る。共振器長が変化する割合は、ピエゾ素子の印加電圧
がＯから１０ｋＶまで変化させると、０から１０／ｆｆ
ｉまでリニアーに変化する。

スレーブオシレータから発振したレーザ光をビームスプ
リッタから洩れ出た光を高速光センサーで計測し、スレ
ーブオシレータの電源回路の構成部品であるＧＴＯ（ゲ
ートターンオフ）素子のトリガー信号からレーザ光が立
ち上がるまでの時間を計測する。この時間はスレーブオ
シレータの電源電圧値やリセット電源の電流値によって
も変化するのでこの条件を取り込んでおく、リセット電
流が少なくなると、スレーブオシレータのレーザの立ち
上がりが早くなる。また、スレーブオシレータの電源電
圧はパルス発振の繰返し数が多くなると、電源電圧は下
がってくるので、レーザ光の立ち上がり時間は遅れてく
る。これらの条件をコンピュータで計算し、インジェク
ションロックのかかったときの立ち上がり時間と比較す
る。この比較した時間より遅れていれば、ピエゾ素子の
印加電圧を増加させる。この時更に遅れると共振器長の
ずらす方向が逆と判断し、ピエゾ素子の印加電圧を減少
するようにコンピュータから信号がくる。そうする。そ
うすると、レーザ光の立ち上がり時間が早くなってくる
。更にピエゾ素子の印加電圧を減少させると、レーザ光
の立ち上がり時間が更に早くなり、予め設定しておいた
レーザ光の立ち上がり時間になったところで、ピエゾへ
の印加電圧を固定すると、スレーブオシレータのレーザ
光の波形はインジェクションロックのかかった波形が得
られた。共振器長が熱等の外部の影響によって動いても
、上記の方法でインジェクションロックの常にかかった
波形が得られた。

なお、前記実施例においては、スレーブオシレータの軸
上にビームスプリッタをおいている構成となっているが
、インジェクションミラーの所でスレーブオシレータの
レーザ光の波形を計測しても良い。またピエゾ素子をリ
アミラーに設置したがこ出力ミラーに設置しても良い。

〔発明の効果〕

以上のよう、に本発明によると、インジェクションロッ
クが安定してかかったレーザ波形のパルスレーザ発振装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図心は本発明によるパルスレーザ発振装置の回路図
、第２図へはそのスレーブオシレータ側の磁気圧縮回路
図、第３図は従来から用いられてきたインジェクション
方式のパルスレーザ発振装置の回路図である。 １・・・マスターオシレータ　　　２・・・スレーブオ
シレータ３・・・出力ミラー　　　　　　　４・・・リ
アミラー５・・・インジェクションミラー　６・・・ス
タビライザ７・・・ピエゾ素子 ９・・・高速光センサー １１・・・Ｄ／Ａコンバータ １３・・・Ａ／Ｄ変換器 １５・・・磁気圧縮回路の設定電圧値 １６・・・充電電源 １８．１８’・・・可飽和リアクトル ８・・・ビームスプリッタ １０・・・ピエゾドライバ １２・・・コンピュータ １４・・・リセット電源電流値 １７・・・ＧＴＯトリガー電源 １９．１９’　・・・リセット電源 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　第子丸　　　健

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 親となるレーザと子となるレーザを持ち、親となるレー
   ザから弱い種となるレーザ光を子となるレーザに導入し
   、子となるレーザの強力なレーザ励起領域のゲインを用
   いて、親となるレーザ光と同質の強力なレーザ光を得る
   インジェクション方式によるパルスレーザ発振装置にお
   いて、 子となるレーザ光を子となる出力ミラーから発振し、子
   となる共振器の軸上に、レーザ光を二分割するビームス
   プリッタミラーをおき、子となるレーザ光の高速光セン
   サーによるモニター信号が得られること、 子となるレーザの電源装置は磁気圧縮回路からなってお
   り、その回路部品には可飽和リアクトルがあり、可飽和
   リアクトルには発振によって磁化したコイルに、逆向き
   に電流を流して残留磁束密度を一定に保つ役目を持った
   リセット電源が備わっている、このリセット電源電流を
   モニターする信号が得られること、 子となるレーザの電源装置の設定電圧のモニター信号が
   得られること。 子となるレーザ共振器には外部信号によってその軸上の
   長さを変えることのできる装置が備えられていること、 子となるレーザ光の高速光センサーのモニター信号とリ
   セット電源電流のモニター信号と子となるレーザの電源
   装置の設定電圧のモニター信号とをコンピュータ等に入
   力し、コンピュータ等はそのデータを基にして、共振器
   の軸上の長さを変えることのできる装置に出力すること
   を特徴としたパルスレーザ発振装置。