JPH022190A

JPH022190A - レーザ装置

Info

Publication number: JPH022190A
Application number: JP14603088A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Hirano; 達平野
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1990-01-08

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】「産業上の利用分野」本発明は１個の励起光源で複数個のレーザ発振素子を光
励起することのできるレーザ装置に関するものである。

「従来の技術」まず色素レーザ装置の原理を簡単に説明する。

色素レーザ装置は、色素を溶媒によって所定の濃度に溶
解し、これによってできた溶液を容器に収容して得られ
た色素セルを用いる。この色素セルの両端延長線上に、
互いに反射面が対向するようにしてそれぞれ反射鏡を配
置する。そしてこの色素セルの側面から励起光源で発生
した励起光を照射して色素を発光させる。前記１対の反
射鏡間で多重反射によりレーザ発振を起こさせ、前記色
素の種類に対応した輝線スペクトルを反射鏡の一方より
レーザ光として取り出すものである。

従来、クセノンランプ系のフラッシュランプで励起され
て発振する色素レーザ装置として第６図および第７図に
示すような構造のものが知られている。ここで（１）は
内面が反射鏡の楕円筒からなるレーザヘッドで、このレ
ーザヘッド（１）の２つの焦線（２ａ）（２ｂ）上にそ
れぞれフラッシュランプ（３）と色素セル（４）が配置
されている。前記レーザヘッド（１）が楕円筒反射鏡か
らなるのは一方の焦線（２ａ）上の点から出た光は、他
方の焦線（２ｂ）上の点に集まる性質があるからである
。具体的には第７図に示すように、一方の焦線（２ａ）
上に配置されたフラッシュランプ（３）の１点から出た
励起光が他方の焦線（２ｂ）上に配置した色素セル（４
）に低損失で集光する。したがってレーザの発振効率向
上に役立つ。色素セル（４）はレーザヘッド（１）の外
部に用意された色素溶液溜め（リザーバ）と色素溶液循
環ポンプ（ともに図示せず）に接続されて、色素セル（
４）内部を色素溶液が流れるようになっている。

レーザ光はフラッシュランプ（３）で励起されて色素セ
ル（４）の色素が発する蛍光が色素セル（４）の両端外
部に配置した２つの反射鏡（５）　（６）間を多重反射
する間に増幅されて、その一部が反射鏡（６）を透過し
て外部にレーザ光（７）として放出される。

また、第８図に示すように、レーザヘッド（１）が２つ
の楕円筒（ｌａ）　（ｌｂ）の一方の焦線（２ｂ）を重
ねて２重楕円筒としたものがあり、この例では共通焦線
上（２ｂ）に色素セル（４）を設置し、他方の２つの焦
線（２ａ）　（２ｃ）上にそれぞれフラッシュランプ（
３ａ）　（３ｂ）を設置したものであるにのようにする
ことによりランプ１本当りの注入エネルギーを半分にし
てランプ寿命を大巾に延ばすことができる。

「発明が解決しようとする課題」しかるに、以上のようなレーザ装置ではいずれの場合も
１色素セル（４）がら放出されるのは１つのレーザ光だ
けである。

ところで、１つの装置で波長の異なる２つのレーザ光を
必要とする場合がある。例えば、水出原人等が既に提案
したレーザパルスを用いた癌の診断装置（特公昭６３−
９４６４号公報参照）では、癌病巣の発見に利用される
４０５ｎｍと、癌病巣の治療に利用される６３０ｎｍの
レーザ光パルスが用いられる。

さらに詳しくは、癌組織と親和性の大きい光感受性物質
であるＨｅｍａｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎ　Ｄｅｒｉｖａ
ｔｉｖｅ（ＨｐＤ）を体内に投与し、その後に４０５ｎ
ｍレーザ光を癌病巣に照射すると、癌組織部から発生す
る）ＩｐＤ特有の赤色蛍光を発生する。これを検出する
ことにより癌病巣のある場所をみつける。つぎに、みつ
け出した癌病巣部に６３０ｎｍレーザ光を照射して）ｌ
ｐＤを励起する。すると、）ＩＰＤは励起され、そのと
き得られたエネルギーを癌病巣部内の酸素に伝達して酸
素を活性化し、その結果この活性酸素により癌組織を壊
死させるものである。

このような４０５ｎｍと６３０ｎｍの異なる２つの波長
のレーザ光を必要とする場合、従来は、それぞれ４０５
ｎｍと６３０ｎｍの２台のレーザ装置が使用されるか、
４０５ｒ＋＋＋＋と６３０ｎｍを発振できる色素レーザ
装置とこれを励起するに必要な紫外線レーザの装置の２
式のレーザ装置が使用されていたため、高価格で、かつ
設置スペースも広く必要であるという問題があった。

本発明は１台のレーザ装置で複数のレーザ光を放出でき
る装置を得ることを目的とするものである。

「課題を解決するための手段」本発明は内面を励起光反射面とした複数個の楕円筒を、
それぞれの１つの焦線が共通となるように重合して多重
楕円筒を形成し、この多重楕円筒からなるレーザヘッド
の前記共通焦線上に励起光源を配置し、他の複数個の焦
線上にそれぞれレーザ発振素子を配置してなるものであ
る。

「作用」フラッシュランプなどの励起光源で発生した励起光は色
素セルからなる複数個のレーザ発振素子のそれぞれの目
的の波長のレーザ光を発生する色素を励起して、これら
から必要なレーザ光を発生させる。レーザヘッドは内面
が励起光反射鏡とした多重楕円筒であるから、励起光源
からの励起光を効率よくレーザ発振素子に照射する。

「実施例」以下１本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図において、（１）はレーザヘッドである。

このレーザヘッド（１）は、内面を励起光反射鏡とした
４分割の湾曲板体を接合して２つの楕円筒（ｌａ）　（
ｌｂ）を重合したような形状の多重楕円筒に形成され、
それぞれの焦線（２ａ）　（２ｂ）、（２ｂ）　（２ｃ
）のうち、１つの焦線（２ｂ）を共通としている。これ
ら２つの楕円筒（ｌａ）　（ｌｂ）の離心率は同一でも
よいし、また異なるものでもよく、要するに１つの焦線
（２ｂ）を共通とするものであればよい、このような多
重楕円筒のレーザヘッド（１）の共通焦線（２ｂ）上に
は励起光源としてのフラッシュランプ（３）が配置され
、また他の２つの焦線（２ａ）　（２ｃ）上にはそれぞ
れ目的波長のレーザ光を発生するレーザ発振素子とじて
の色素セル（４ａ）　（４ｂ）が配置される。この色素
セル（４ａ）（４ｂ）は、例えば第２図に示すように内
径４ｍｍ。

外径６ｍの透明石英管（８）の両端に石英窓板（９）　
（９）を接着し、途中には色素溶液の流入口（１ｏ）と
流出口（１１）を設け１図示しない色素溶液溜（リザー
バ）に貯められた色素溶液（色素を溶媒によって所定濃
度に溶解したもの）を図示しない循環ポンプで前記透明
石英管（８）内に循環させるものである。

以上第１図のような構成において、励起光源であるフラ
ッシュランプ（３）で発生した励起光は２つの色素セル
（４ａ）　（４ｂ）内の目的波長のレーザ光を発生する
色素を励起して、これらから必要なレーザ光を発生させ
る。レーザヘッド（１）を構成する２つの楕円筒（１ａ
）　（ｌｂ）は内部が励起光反射鏡であり、色素セル（
４ａ）（４ｂ）は焦線（２ａ）（２ｃ）上に配置されて
いるので、フラッシュランプ（３）からの励起光を効率
良く色素セル（４ａ）　（４ｂ）に照射する。

つぎに、第２図は本発明の具体的応用例を示すもので、
色素セル（４ａ）　（４ｂ）のそれぞれの両端に互、い
に反射面を対向させて反射鏡（５ａ）　（６ａ）、（５
ｂ）　（６ｂ）を配置する。また、出力光側にはそれぞ
れシャッタ（１２ａ）（１２ｂ）、集光レンズ（１３ａ
）　（１３ｂ）を介して光ファイバ（１４ａ）　（１４
ｂ）に導びかれるように配置され、前記シャッタ（１２
ａ）　（１２ｂ）はシャッタ制御回路（１５）で開閉が
制御される。

この第２図における装置を前述の癌の診断装置に用いた
場合の作用を説明する。

一方の色素セル（４ａ）内には色素Ｄ　Ｐ　Ｓ　（Ｄｉ
ｐｈｅｎｙｌ　５ｔｉｌｂｅｎ）のジオキサン飽和溶液
が流入されているものとすると、フラッシュランプ（３
）によって励起されたとき、ＤＰＳ色素より得られる蛍
光が反射鏡（５ａ）　（６ａ）間で多重反射する結果増
強されて波長がほぼ４０５ｎｍのレーザ光（７ａ）とし
て外部に取出される。他方の色素セル（４ｂ）内にはロ
ーダミン６４０のエチルアルコール溶液（濃度０．１ｍ
Ｍ）が流入され、ローダミン６４０からの蛍光が反射鏡
（５ｂ）　（６ｂ）間で多重反射して増強され、その結
果波長がほぼ６３０ｎｍのレーザ光（７ｂ）として外部
に取出される。

ここでシャッタ制御回路（１５）からの制御信号により
シャッタ（１２ａ）（１２ｂ）は開閉制御される。シャ
ッタ（１２ａ）　（１２ｂ）を通過したレーザ光（７ａ
）　（７ｂ）は集光レンズ（１３ａ）　（１３ｂ）によ
り集光されて、光ファイバ（１４ａ）　（１４ｂ）に入
射され、光ファイバ（１４ａ）　（１４ｂ）中を通過し
てレーザ光を必要とする目的対象物まで伝送する。シャ
ッタ（１２ａ）　（１２ｂ）を通過する２つのレーザ光
（７ａ）　（７ｂ）はシャッタ制御回路（１５）の制御
信号により同時刻の開閉、交互の開閉など目的によって
開閉制御する。例えば、癌診断時にはまず一方のシャッ
タ（１２ａ）を開き、他′方のシャッタ（１２ｂ）を閉
じて４０５ｎｍのレーザ光パルスだけを送って癌病巣の
発見に利用し、つぎに、シャッタ（１２ａ）を閉じ、シ
ャッタ（１２ｂ）を開いて６３０ｎｍのレーザ光パルス
を送って癌病巣の治療に利用する。

つぎに、第３図は本発明によるレーザ装置の他の応用例
を示すものである。この例では色素セル（４ａ）　（４
ｂ）は、異なる波長のレーザ光を発生させるためのもの
ではなくて、同一波長レーザ光の発振用および増幅用に
使用される。例えば色素セル（４ａ）（４ｂ）には波長
６３０ｎｍレーザ光を発生させるために、ローダミン６
４０色素のエチルアルコール溶液が０．１１ＩＩＭ濃度
で流入されているものとする。フラッシュランプ（３）
からの励起光は色素セル（４ａ）　（４ｂ）中の色素を
照射して励起する。一方の色素セル（４ａ）で発生した
ローダミン６４０の蛍光は反射鏡（５ａ）、凹レンズ（
１６）、凸レンズ（１７）　、回折格子（１８）の組合
せの共振器中を往復する間に増強され、反射鏡（５ａ）
の外部にレーザ光（７ａ）として取出される。ここでフ
ラッシュランプ（３）と色素セル（４ａ）間のフィルタ
（１９）はフラッシュランプ（３）からの励起光強度を
調整するためのもので、回折格子（１８）が色素レーザ
光のエネルギーにより損傷しない程度にレーザ光強度を
低減するために使われる。また組合せレンズ（１６）　
（１７）は回折格子（１８）への入射レーザビームサイ
ズを大きくして波長分解能を大きくし、かつ単位面積当
りのレーザエネルギー密度を小さくして回折格子（１８
）を損傷から保護するためのビームエキスパンダである
。

回折格子（１８）の刻線に対して垂直な面内にレーザ光
を入射し、刻線に平行な回転軸の回りに回折格子（１８
）を回転すると、この回転によって定められ回折光波長
がレーザ波長として定められる。すなわち回折格子（１
８）はレーザ波長を変化させるために使用する。なお、
回折格子（１８）の代りに波長可変素子としてプリズム
を使用することも可能である。この場合にはプリズムを
通して分散された光が再度色素セル（４ａ）側に戻るた
めにプリズムの後に反射鏡が必要となる。

前記反射ｆｉ（５ａ）から出力したレーザ光（７ａ）は
反射鏡（２０）　（２１）で反射され、他方の色素セル
（４ｂ）中に入射して増幅される。フラッシュランプ（
３）の照射により色素セル（４ｂ）中の色素ローダミン
６４０は上準位に励起される。この時一方の色素セル（
４ａ）で発生したレーザ光（７ａ）が入射して誘導放出
を起こすので、結局他方の色素セル（４ｂ）から得られ
るレーザ光（７ｂ）は一方のレーザ光（７ａ）が増幅さ
れたものとなる。

前記実施例においては２波長発振の装置を説明したが、
３波長、４波長、・・・のレーザ光を得ることができる
。例えば３波長を得る場合には第４図に示すように、３
つの楕円筒（ｌａ）　（ｌｂ）　（ｌｃ）を用意し、そ
れぞれの１つの焦線（２ｂ）が共通となるように合体し
、共通となった焦線（２ｂ）上にフラッシュランプ（３
）を、他の３つの焦線（２ａ）　（２ｃ）　（２ｄ）上
に色素セル（４ａ）　（４ｂ）　（４ｃ）を配置する。

各色素セル（４ａ）　（４ｂ）　（４ｃ）内の色素はフ
ラッシュランプ（３）による照射で励起され、それぞれ
の色素によるレーザ光を発生させることができる。また
、４波長を得る場合には、第５図に示すように４つの楕
円筒（１ａ）　（ｌｂ）　（ｌｃ）　（ｌｄ）を合体し
て、上記と同様のことを行えばよい。

前記実施例によるレーザ装置は、色素レーザについて記
載したが１本発明の趣旨、本質は色素レーザに限定され
るものではなく１色素セルの代わりに固体レーザ発振素
子を配置すれば、そのまま固体レーザ装置として使用で
きる。例えば第１図および第２図において、２つの色素
セル（４ａ）　（４ｂ）の代わりに、ルビー結晶、Ｎｄ
：ＹＡＧ結晶のレーザ発振素子を配置すればそれぞれか
ら０．６９４μｍ、　１．０６μへのレーザ光が同時に
得られる。この場合、レーザ共振器を構成する結晶に対
向する反射鏡はそれぞれのレーザ光に対して高反射率を
有することが必要となる。

「発明の効果」本発明は上述のように構成したので、従来例えば４０５
ｎｍと６３０ｎｍのレーザ光を必要とする場合、２台の
レーザ装置が使われていたので高価格であり。

また広い設置スペースが必要であったのに対し。

本発明によりこの問題は解消され、安価で、設置スペー
スも少なくて済み、実用上の効果甚大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザ装置の説明図、第２図は本
発明のレーザ装置を応用した装置の説明図、第３図は本
発明の他の応用装置の説明図、第４図および第５図は本
発明の他の実施例の説明図、第６図は従来の色素レーザ
装置の断面図、第７図は第６図を側面からみた説明図、
・第８図は従来の他の例の説明図である。（１）・・・レーザヘッド、（ｌａ）　（ｌｂ）　（ｌ
ｃ）　（ｌｄ）−楕円筒、（２ａ）　（２ｂ）　（２ｃ
）　（２ｄ）　（２ｅ）　”’焦線、　（３）−・・フ
ラッシュランプ（励起光源）、（４）　（４ａ）　（４
ｂ）　（４ｃ）　（４ｄ）−色素セル（レーザ発振素子
）、（５）　（５ａ）　（５ｂ）　（６）　（６ａ）　
（６ｂ）・・・反射鏡、（７）　（７ａ）　（７ｂ）・
・・レーザ光、（８）・・・透明石英管、（９）・・・
石英窓板、（１０）・・・流入口、（１１）・・・流出
口、　（１２ａ）（１２ｂ）−シャッタ、（１３ａ）　
（１３ｂ）　・＝集光レンズ、（１４ａ）　（１４ｂ）
・・・光ファイバ、（１５）・・・シャッタ制御回路、
（１６）・・・凹レンズ、（１７）・・・凸レンズ。（１８）・・・回折格子、（１９）・・・フィルタ。出願人　　浜松ホトニクス株式会社第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内面を励起光反射面とした複数個の楕円筒を、そ
れぞれの１つの焦線が共通となるように重合して多重楕
円筒を形成し、この多重楕円筒からなるレーザヘッドの
前記共通焦線上に励起光源を配置し、他の複数個の焦線
上にそれぞれレーザ発振素子を配置してなることを特徴
とするレーザ装置。
（２）レーザ発振素子は内部に適量濃度の色素溶液を流
入する色素セルである請求項（１）記載のレーザ装置。
（３）一方の色素セルは波長４０５ｎｍのレーザ光を発
生することのできる色素溶液を有し、他方の色素セルは
波長６３０ｎｍのレーザ光を発生することのできる色素
溶液を有するものからなる請求項（２）記載のレーザ装
置。
（４）レーザ発振素子はルビー、Ｎｄ：ＹＡＧ等のレー
ザ光を発生させる固体レーザ発振素子である請求項（１
）記載のレーザ装置。
（５）一方のレーザ発振素子の共振器として、レーザビ
ーム拡大光学系、分散素子、反射鏡の組合せを具備し、
励起光源から発した励起光の光量を調節するためのフィ
ルタを一方のレーザ発振素子と励起光源の間に配置し、
かつ一方のレーザ発振素子から発生したレーザ光を他方
のレーザ発振素子中に導く反射光学系を有する請求項（
１）記載のレーザ装置。