JPH04192577A - Laser frequency sweeping apparatus - Google Patents

Laser frequency sweeping apparatus

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JPH04192577A
JPH04192577A JP32117490A JP32117490A JPH04192577A JP H04192577 A JPH04192577 A JP H04192577A JP 32117490 A JP32117490 A JP 32117490A JP 32117490 A JP32117490 A JP 32117490A JP H04192577 A JPH04192577 A JP H04192577A
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JP
Japan
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laser
frequency
crystal
frequency sweeping
laser beam
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Application number
JP32117490A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuki Okamoto
達樹 岡本
Akihiko Iwata
明彦 岩田
Yasutoshi Takeda
保敏 武田
Hiroshi Ito
寛 伊藤
Tadashi Fukami
正 深見
Shigeo Eguri
成夫 殖栗
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To sufficiently ensure the frequency sweeping amount of a laser beam by using a voltage signal having a low voltage value by a method wherein a frequency sweeping means is provided with a plurality of power amplifiers used to apply a plurality of voltage signals to a crystal and the action timing operation of the plurality of power amplifiers is controlled individually by using a timing control means. CONSTITUTION:Voltage signals Ea to Ec from power amplifiers 32a to 32c which are actuated by a frequency from an oscillator 40 are applied to a crystal 31; a laser beam L1 which is passed through the crystal 31 is phase-modulated by a change in the refractive index of the crystal 31; a frequency is swept. The amplification timing operation of a laser beam L2 by an excitation source 52 for amplification use and by a laser amplification medium 51 is adjusted by a delay circuit 60d. When a plurality of voltage signals Ea to Ec are applied to the crystal 31 at a frequency sweeping means 3OA in this manner, a frequency sweeping amount can be ensured sufficiently by a comparatively low voltage.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、レーザ光の発振スペクトルが照射対象粒子
(以下、単に照射対象という)の光吸収スペクトル幅を
覆うようにしたレーザ周波数掃引装置に関し、特に電圧
値の低い電圧信号を用いて周波数掃引量(周波数変化量
)を確保できるレーザ周波数掃引装置に関するものであ
る。    □[従来の技術] 一般に、色素レーザ媒質を用いたレーザ光は、可視領域
を中心とする前後の紫外領域及び近赤外領域で連続的に
波長を変更できるため、分光学の分野で用いられており
、例えば、照射対象が有する光の吸収作用を利用して照
射対象の選択励起又は同位体分離等に用いられている。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a laser frequency sweep device in which the oscillation spectrum of laser light covers the light absorption spectrum width of particles to be irradiated (hereinafter simply referred to as irradiation target). In particular, the present invention relates to a laser frequency sweep device that can ensure a frequency sweep amount (frequency change amount) using a voltage signal with a low voltage value. □ [Prior art] Laser light using a dye laser medium is generally used in the field of spectroscopy because its wavelength can be changed continuously in the ultraviolet and near-infrared regions around the visible region. For example, it is used for selective excitation or isotope separation of an irradiation target by utilizing the light absorption effect of the irradiation target.

このとき、照射対象の光吸収特性は、光の周波数に対し
である程度の幅を有しているので、高効率な選択励起を
行うためには、照射対象の光吸収スペクトルを十分に覆
う発振スペクトルからなるレーザ光が要求される。
At this time, the light absorption characteristics of the irradiation target have a certain range with respect to the frequency of light, so in order to perform highly efficient selective excitation, it is necessary to have an oscillation spectrum that sufficiently covers the light absorption spectrum of the irradiation target. A laser beam consisting of

従来より、周波数掃引された色素レーザ光は、照射対象
の光吸収スペクトルを覆うことにより、照射対象のエネ
ルギ状態において断熱反転を作ることができ、特に高効
率な選択励起及び同位体分離ができるため、ウラン濃縮
用等に用いられている。
Conventionally, frequency-swept dye laser light can create an adiabatic inversion in the energy state of the irradiation target by covering the light absorption spectrum of the irradiation target, which enables particularly highly efficient selective excitation and isotope separation. , used for uranium enrichment, etc.

第8図は、例えばバイク他(Pike et al)に
よる米国特許第4,636,287号明細書に記載され
た、従来のレーザ周波数掃引装置を示す構成図である。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a conventional laser frequency sweep device, as described, for example, in U.S. Pat. No. 4,636,287 by Pike et al.

図において、(10)は狭スペクトル幅のレーザ光L1
を放射するレーザ発振器であり、例えば、CW(連続発
振)タイプの色素レーザ媒質(11)と、色素レーザ媒
質(11)と同軸上に配列された波長選択素子(12)
と、色素レーザ媒質(11)及び波長選択素子(12)
を両側から挟み込むように配置された全反射ミラー(1
3)及び部分反射ミラー(14)とを備えている。
In the figure, (10) is the laser beam L1 with a narrow spectrum width.
It is a laser oscillator that emits, for example, a CW (continuous wave) type dye laser medium (11) and a wavelength selection element (12) arranged coaxially with the dye laser medium (11).
, a dye laser medium (11) and a wavelength selection element (12)
A total reflection mirror (1
3) and a partially reflecting mirror (14).

波長選択素子(12)は、例えば、複屈折フィルタ、エ
タロン、回折格子等で構成されており、必要に応じて設
けられている。
The wavelength selection element (12) is composed of, for example, a birefringence filter, an etalon, a diffraction grating, etc., and is provided as necessary.

(20)はレーザ発振器(10)を励起するための励起
レーザであり、例えばエキシマレーザやアルゴンレーザ
等の励起レーザ光LOを色素レーザ媒質(11)に放射
するようになっている。
(20) is an excitation laser for exciting the laser oscillator (10), and is adapted to emit excitation laser light LO, such as an excimer laser or an argon laser, to the dye laser medium (11).

(30)はレーザ発振器(10)から放射されたレーザ
光L1の周波数を掃引するための周波数掃引手段であり
、レーザ光L1が通過するように配置された結晶(31
)と、結晶(31)に電圧信号Eを印加するための電力
増幅器(32)とを備えている。
(30) is a frequency sweeping means for sweeping the frequency of the laser beam L1 emitted from the laser oscillator (10), and is a crystal (31) arranged so that the laser beam L1 passes through.
) and a power amplifier (32) for applying a voltage signal E to the crystal (31).

結晶(31)は、電気光学素子からなり、例えば、L!
NbO3、LiTa0:+、KDP、^DP、 DKD
P、DADP等で構成されている。又、電力増幅器(3
2)は、半導体素子からなり直接スイッチングできるよ
うになっている。電力増幅器(32)は、電圧信号Eの
振幅EO及び周波数ω等を決定している。
The crystal (31) consists of an electro-optical element, for example L!
NbO3, LiTa0:+, KDP, ^DP, DKD
It is composed of P, DADP, etc. In addition, a power amplifier (3
2) is made of a semiconductor element and is capable of direct switching. The power amplifier (32) determines the amplitude EO, frequency ω, etc. of the voltage signal E.

(40)は電力増幅器(32)を駆動するための周波数
信号を生成する発振器である。
(40) is an oscillator that generates a frequency signal for driving the power amplifier (32).

(50)は周波数掃引手段(30)を介したレーザ光L
2を増幅するためのレーザ増幅手段であり、レーザ光L
2が通過するように配置された色素溶液等からなるレー
ザ増幅媒質(51)と、レーザ増幅媒質(51)を励起
するための増幅用励起源(52)とを備えている。
(50) is the laser beam L passing through the frequency sweeping means (30).
It is a laser amplification means for amplifying the laser beam L.
The laser amplification medium (51) made of a dye solution or the like is arranged so that the laser amplification medium (51) passes through the laser amplification medium (51), and an amplification excitation source (52) for exciting the laser amplification medium (51).

増幅用励起源(52)は、例えば、銅蒸気レーザ、エキ
シマレーザ、アルゴンレーザ、クリプトンレーザ、窒素
レーザ、YAGレーザの高調波、又は、フラッシュラン
プ等から構成されており、レーザ増幅媒質(51)を励
起できるものなら何でもよい。
The amplification excitation source (52) is composed of, for example, a copper vapor laser, an excimer laser, an argon laser, a krypton laser, a nitrogen laser, a harmonic of a YAG laser, a flash lamp, etc., and the laser amplification medium (51) Anything that can excite

L3は周波数掃引され且つ増幅されて最終的に出力され
るレーザ光である。
L3 is a laser beam that is frequency swept, amplified, and finally output.

(60)は発振器(40)に接続された検波器であり、
発振器(40)と共にタイミング制御手段を構成し、レ
ーザ光L2の増幅タイミングを周波数掃引タイミングに
同期させている。
(60) is a detector connected to the oscillator (40),
Together with the oscillator (40), it constitutes a timing control means, and synchronizes the amplification timing of the laser beam L2 with the frequency sweep timing.

次に、第9図の電圧信号波形図及び第10図の周波数変
化量波形図を参照しながら、第8図に示した従来のレー
ザ周波数掃引装置の動作について説明する。
Next, the operation of the conventional laser frequency sweep device shown in FIG. 8 will be described with reference to the voltage signal waveform diagram in FIG. 9 and the frequency variation waveform diagram in FIG. 10.

レーザ発振器(10)内の色素レーザ媒質(11)は、
励起レーザ(20)からの励起レーザ光LOにより励起
され、波長選択素子(12)、全反射ミラー(13)及
び部分反射ミラー(14)により、単一の縦モードのス
ペクトルで発振する。
The dye laser medium (11) in the laser oscillator (10) is
It is excited by the excitation laser beam LO from the excitation laser (20), and oscillates in a single longitudinal mode spectrum by the wavelength selection element (12), the total reflection mirror (13), and the partial reflection mirror (14).

レーザ発振器(10)から放射されたレーザ光L1は、
周波数掃引手段(30)内の結晶(31)を通過する。
The laser beam L1 emitted from the laser oscillator (10) is
It passes through the crystal (31) in the frequency sweep means (30).

このとき、結晶(31)には、発振器(40)の周波数
(例えば、数kHz)で駆動される電力増幅器(32)
により、所定振幅EO及び所定周波数ωの電圧信号Eが
印加されている。従って、結晶(31)の屈折率が変化
し、これにより、レーザ光L1は位相変調を受けて周波
数が掃引され、照射対象の光吸収スペクトルを覆うよう
なレーザ光L2となる。このときのレーザ光L2の周波
数掃引量(周波数変化量ΔΩ)は、結晶(31)の大き
さ、並びに、電圧信号Eの立ち上がり速度即ち電力増幅
器(32)の容量に比例する。
At this time, the crystal (31) is equipped with a power amplifier (32) driven by the frequency (for example, several kHz) of the oscillator (40).
Accordingly, a voltage signal E having a predetermined amplitude EO and a predetermined frequency ω is applied. Therefore, the refractive index of the crystal (31) changes, and as a result, the laser beam L1 undergoes phase modulation and frequency is swept, becoming a laser beam L2 that covers the light absorption spectrum of the irradiation target. The frequency sweep amount (frequency change amount ΔΩ) of the laser beam L2 at this time is proportional to the size of the crystal (31) and the rising speed of the voltage signal E, that is, the capacity of the power amplifier (32).

こうして周波数掃引されたレーザ光L2は、続いて、レ
ーザ増幅手段(50)内のレーザ増幅媒質(51)を通
過する。このとき、レーザ増幅媒質(51)は増幅用励
起源(52)により励起されており、増幅用励起源(5
2)は、発振器(40)の周波数信号を検波した検波器
(60)の出力により発光タイミングが制御されている
。従って、レーザ光L2は、周波数掃引と同期して、線
形掃引に近い部分がレーザ増幅媒質(51)により増幅
され、最終的なレーザ光L3となって出力される。
The laser light L2 frequency-swept in this way then passes through the laser amplification medium (51) in the laser amplification means (50). At this time, the laser amplification medium (51) is excited by the amplification excitation source (52), and the amplification excitation source (52)
2), the light emission timing is controlled by the output of the detector (60) which detects the frequency signal of the oscillator (40). Therefore, in synchronization with the frequency sweep, a portion of the laser beam L2 that is close to a linear sweep is amplified by the laser amplification medium (51), and is output as the final laser beam L3.

例えば、結晶(30)に印加される電圧信号Eが時間t
に対して第9図のように変化する場合、電圧信号E’(
t)は、 E (t )= −Eo ・cos(ωt)     
−■で表わされる。但し、Eoは電圧信号E (t)の
振幅、ωは電圧信号E (t )の角周波数である。こ
のとき、周波数掃引されるレーザ光L2の周波数変化量
ΔΩは、時間tの関数として、 ΔΩ(t)=dE(t)/dt =ωEo−sin(ωt)    −■により与えられ
、第10図のようになる。
For example, if the voltage signal E applied to the crystal (30) is
When the voltage signal E'(
t) is E (t) = −Eo ・cos(ωt)
-Represented by ■. However, Eo is the amplitude of the voltage signal E (t), and ω is the angular frequency of the voltage signal E (t). At this time, the frequency change amount ΔΩ of the frequency-swept laser beam L2 is given by ΔΩ(t)=dE(t)/dt=ωEo−sin(ωt)−■ as a function of time t, and FIG. become that way.

従って、検波器(60)により増幅用励起源(52)の
励起タイミングを調整すれば、時刻t1からt2までの
周波数変化領域のみを増幅し、最終的なレーザ光L3と
して取り出すことができる。
Therefore, by adjusting the excitation timing of the amplification excitation source (52) using the detector (60), only the frequency change region from time t1 to t2 can be amplified and extracted as the final laser beam L3.

[発明が解決しようとする課題] 従来のレーザ周波数掃引装置は以上のように、結晶(3
1)に対して単一の電圧信号Eを印加しているので、レ
ーザ光L3の周波数掃引量を十分に確保するためには、
電圧信号Eの振幅Eoや角周波数ωを高くするか又は結
晶(31)を大きくする必要があり、装置が大形化する
という問題点があった。
[Problem to be solved by the invention] As described above, the conventional laser frequency sweep device uses a crystal (3
Since a single voltage signal E is applied to 1), in order to ensure a sufficient frequency sweep amount of the laser beam L3,
It is necessary to increase the amplitude Eo and angular frequency ω of the voltage signal E, or to increase the size of the crystal (31), resulting in a problem that the device becomes larger.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、低い電圧値の電圧信号を用いてレーザ光の周
波数掃引量を十分に確保できるレーザ周波数掃引装置を
得ることを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a laser frequency sweep device that can secure a sufficient frequency sweep amount of laser light using a voltage signal with a low voltage value. .

[課題を解決するための手段] この発明に係るレーザ周波数掃引装置は、結晶に対して
複数の電圧信号を印加するための複数の電力増幅器を設
けたものである。
[Means for Solving the Problems] A laser frequency sweep device according to the present invention is provided with a plurality of power amplifiers for applying a plurality of voltage signals to a crystal.

又、この発明の別の発明に係るレーザ周波数掃引装置は
、結晶を複数の電圧信号で駆動するための複数の制御回
路を設けたものである。
Further, a laser frequency sweep device according to another aspect of the present invention is provided with a plurality of control circuits for driving a crystal with a plurality of voltage signals.

[作用コ この発明においては、比較的低い電圧値の複数の電圧信
号を結晶に印加して、レーザ光の周波数掃引量及び掃引
速度を制御し、所定時間内に照射対象の光吸収スペクト
ルを覆うだけの十分な周波数掃引量を確保する。
[Operation] In this invention, a plurality of voltage signals with relatively low voltage values are applied to the crystal to control the frequency sweep amount and sweep speed of the laser beam, and cover the light absorption spectrum of the irradiation target within a predetermined time. ensure sufficient frequency sweep amount.

[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明の一実施例を示す構成国であり、(30A
)は周波数掃引手段(30)に対応しており、(10)
、(31)、(40)及び(50)〜<bz>は前述と
同様のものである。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. 1st
The figure shows the constituent countries of an embodiment of this invention (30A
) corresponds to the frequency sweep means (30), and (10)
, (31), (40) and (50) to <bz> are the same as described above.

(20A)は励起レーザ(20)に対応するレーザ励起
源であり、例えば、銅蒸気レーザ、アルゴンレーザ、ク
リプトンレーザ、エキシマレーザ、窒素レーザ、YAG
レーザの高調波、又は、フラッシュランプ等から構成さ
れている。ここては、レーザ励起源(20A)が励起レ
ーザ光LOを放射する場合を示している。
(20A) is a laser excitation source corresponding to the excitation laser (20), for example, copper vapor laser, argon laser, krypton laser, excimer laser, nitrogen laser, YAG
It consists of harmonics of lasers, flash lamps, etc. Here, a case is shown in which the laser excitation source (20A) emits excitation laser light LO.

(32a)〜(32c)は周波数掃引手段(30A)内
に設けられた複数の電力増幅器であり、結晶(31)に
対して個別の電圧信号Ea〜Ecを印加するようになっ
ている。
(32a) to (32c) are a plurality of power amplifiers provided in the frequency sweep means (30A), and are adapted to apply individual voltage signals Ea to Ec to the crystal (31).

(60a)〜(63d)はタイミング制御手段となる遅
延回路であり、発振器(40)により同期的に駆動制御
されている。このうち、遅延回路(60a)〜(60c
)は又雷±m帆興(”49.)、/F?、)箇齢什々ノ
≧ソ〃曲仁電圧信号Ea〜Ecの印加タイミングを制御
し、遅延回路(60d)は増幅用励起源(52)の動作
タイミング即ちレーザ光L2の増幅タイミングを制御す
るようになっている。
Delay circuits (60a) to (63d) serve as timing control means, and are synchronously driven and controlled by an oscillator (40). Among these, delay circuits (60a) to (60c
) also controls the application timing of the voltage signals Ea to Ec, and the delay circuit (60d) is used for excitation for amplification. The operation timing of the source (52), that is, the amplification timing of the laser beam L2 is controlled.

尚、ここでは、電力増幅器が3個の場合を示しているが
、電力増幅器は任意数だけ配設することができ、電力増
幅器数に対応した数の遅延回路を同様に設ければよい。
Note that although a case in which there are three power amplifiers is shown here, any number of power amplifiers may be provided, and a number of delay circuits corresponding to the number of power amplifiers may be similarly provided.

次に、第2図〜第5図の波形図を参照しながら、第1図
に示したこの発明の一実施例の動作について説明する。
Next, the operation of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be explained with reference to the waveform diagrams of FIGS. 2 to 5.

レーザ励起源(20A)からの励起用レーザ光1.0に
より励起されたレーザ発振器(10)は、前述と同様に
狭スペクトル幅で例えば単一縦モードのレーザ光L1を
放射する。
The laser oscillator (10) excited by the excitation laser beam 1.0 from the laser excitation source (20A) emits, for example, a single longitudinal mode laser beam L1 with a narrow spectral width as described above.

一方、結晶(31)には、発振器(40)の周波数によ
って動作する電力増幅器(32a)〜(32c)からの
電圧信号Ea〜Ecが印加されており、結晶(31)を
通過するレーザ光L1は、結晶〈31)の屈折率変化に
より位 ・相変調を受け、周波数が掃引される。このと
き、各電力増幅器(32a)〜(32c)からの電圧信
号Ea〜Eeにより、レーザ光L2の周波数掃引量(周
波数変化量Δω)及び周波数掃引速度(周波数掃引時間
)が制御される。
On the other hand, the crystal (31) is applied with voltage signals Ea to Ec from power amplifiers (32a) to (32c) that operate according to the frequency of the oscillator (40), and the laser beam L1 passing through the crystal (31) is applied to the crystal (31). undergoes phase modulation due to the change in the refractive index of the crystal <31), and the frequency is swept. At this time, the frequency sweep amount (frequency change amount Δω) and frequency sweep speed (frequency sweep time) of the laser beam L2 are controlled by the voltage signals Ea to Ee from the respective power amplifiers (32a) to (32c).

例えば、各電力増幅器(32a)〜(32c)から第9
図と同様の電圧信号Eを発生させ、 Ea= Eb= Ec= E として、結晶(31)にそれぞれ印加すると、レーザ光
L2の周波数掃引量は従来の3倍になる。従って、各電
圧信号Eの振幅Eoは従来の1“/3でよく、低い電圧
信号Ea〜Ecにより所要の掃引量を確保することがで
きる。
For example, from each power amplifier (32a) to (32c)
When a voltage signal E similar to that shown in the figure is generated and applied to the crystal (31) as Ea=Eb=Ec=E, the frequency sweep amount of the laser beam L2 becomes three times that of the conventional one. Therefore, the amplitude Eo of each voltage signal E may be 1"/3 of the conventional value, and the required sweep amount can be secured with the low voltage signals Ea to Ec.

又、2個の電力増幅器(32a)及び(32b)を用い
て、それぞれ第2図のような電圧信号Ea(破線)及び
Eb(−点鎖線)をそれぞれ発生させた場合、時間tに
関する各電圧信号Ea(t)及びEb(t)は、E a
(t)= −E o°C05(ωt)E b(t)= 
E o −cos(2ωt)/ 2となる。この場合、
実際に結晶(31)に印加される電圧信号Eは、電圧信
号Ea及びEbを合成した電圧信号Eab(実線)とな
り、時間tの関数として、E ab(t)= −Eo・
cos(ωt)+ Eo・cos(2ωt)/2・・・
■ で表わされる。
Furthermore, when two power amplifiers (32a) and (32b) are used to generate voltage signals Ea (broken line) and Eb (-dotted chain line), respectively, as shown in FIG. 2, each voltage with respect to time t The signals Ea(t) and Eb(t) are E a
(t)= −E o°C05(ωt)E b(t)=
E o −cos(2ωt)/2. in this case,
The voltage signal E actually applied to the crystal (31) is a voltage signal Eab (solid line) that is a combination of the voltage signals Ea and Eb, and as a function of time t, E ab(t) = -Eo・
cos(ωt)+Eo・cos(2ωt)/2...
■ Represented by.

従って、この場合の周波数掃引後のレーザ光L2の周波
数変化量ΔΩab(t)は、 ΔΩab(t)=ΔΩa(t)+ΔΩb(t)=ωEO
°5in(ωt) −ωE olsin(2ωt)・・
・■ となり、第3図の波形図のように表わされる。第3図に
おいて、周波数変化量ΔΩa(破線)は電圧信号Eaに
対応し、周波数変化量ΔΩb(−点鎖線)は電圧信号E
bに対応し、周波数変化量ΔΩab(実線)は電圧信号
Eabに対応している。
Therefore, the frequency change amount ΔΩab(t) of the laser beam L2 after frequency sweeping in this case is ΔΩab(t)=ΔΩa(t)+ΔΩb(t)=ωEO
°5in(ωt) -ωE olsin(2ωt)...
・■, which is expressed as the waveform diagram in Figure 3. In FIG. 3, the frequency change amount ΔΩa (broken line) corresponds to the voltage signal Ea, and the frequency change amount ΔΩb (−dot-dashed line) corresponds to the voltage signal Ea.
Corresponding to b, the frequency change amount ΔΩab (solid line) corresponds to the voltage signal Eab.

更に、3個目の電力増幅器(32c)を用いて、第4図
のような電圧信号Ec(二点鎖線)を発生させ、この電
圧信号Ec(t)を、 E c(t)−−E o−cos(3ωt)/ 3とす
ると、実際に結晶(31)に印加される電圧信号Eab
c(実線)は、各電圧信号Ea〜Ecの合成により得ら
れる。このとき、時間tの関数からなる電圧信号Eab
c(t)は、 E abc(t) = −Eo−cos(ωt)+ E
o−eos(2ωt)/2− Eo−cos(3ωt)
/3  −■で表わされる。
Furthermore, using the third power amplifier (32c), a voltage signal Ec (double-dashed line) as shown in FIG. 4 is generated, and this voltage signal Ec(t) is expressed as E c(t)−E If o-cos(3ωt)/3, then the voltage signal Eab actually applied to the crystal (31)
c (solid line) is obtained by combining each voltage signal Ea to Ec. At this time, a voltage signal Eab consisting of a function of time t
c(t) is E abc(t) = −Eo−cos(ωt)+E
o-eos(2ωt)/2-Eo-cos(3ωt)
/3 - Expressed as ■.

従って、この場合の周波数掃引後のレーザ光L2の周波
数変化量ΔΩabc(t)は、 ΔΩabc(t)−ΔΩa(t)+ΔΩb(t)+ΔΩ
c(t)=ωEO°5in(ωt) −ωEo−sin
(2ωt)+ (11Eo−sin(3ωt) ・・・■ となり、第5図の波形図のように表わされる。第5図に
おいて、周波数変化量ΔΩC(二点鎖線)は電圧信号E
cに対応し、周波数変化量ΔΩabc (実線)は電圧
信号E abcに対応している。
Therefore, the frequency change amount ΔΩabc(t) of the laser beam L2 after frequency sweeping in this case is ΔΩabc(t)−ΔΩa(t)+ΔΩb(t)+ΔΩ
c(t)=ωEO°5in(ωt) −ωEo−sin
(2ωt)+(11Eo-sin(3ωt)...■, and is expressed as the waveform diagram in Fig. 5. In Fig. 5, the frequency change amount ΔΩC (two-dot chain line) is the voltage signal E
The frequency change amount ΔΩabc (solid line) corresponds to the voltage signal E abc.

こうして周波数掃引されたレーザ光L2は、増幅″ 用
励起源(52)によって励起されたレーザ増幅媒質(5
1)を通過して増幅され、最終的なレーザ光L3となっ
て放射される。このとき、増幅用励起源(52)乃1に
17−4僧醇靜暑tぺIM、−)スし−ぜ尊1?箇僧鈑
タイミングが遅延回路(60d)により調整されている
ので、レーザ増幅手段(50)は、掃引タイミングと同
期してレーザ光L2の線形掃引に近い部分を増幅する。
The laser beam L2 frequency-swept in this way is pumped by a laser amplification medium (52) excited by an amplification excitation source (52).
1), is amplified, and is emitted as the final laser beam L3. At this time, the excitation source for amplification (52) No. 1 is connected to the 17-4 Buddhist monk 17-4. Since the beam timing is adjusted by the delay circuit (60d), the laser amplification means (50) amplifies the nearly linear sweep portion of the laser beam L2 in synchronization with the sweep timing.

この場合も、増幅タイミングを調整することにより、時
刻t1からt2までの周波数変化領域のみを増幅したレ
ーザ光L3を取得することができる。
Also in this case, by adjusting the amplification timing, it is possible to obtain laser light L3 in which only the frequency change region from time t1 to t2 is amplified.

このように、周波数掃引手段(30^)において結晶(
31)に複数の電圧信号Ea〜Ecを印加することによ
り、比較的低い電圧で周波数掃引量を十分に確保するこ
とができる。又、周波数掃引速度を制御することにより
、所定時間内に照射対象の光吸収スペクトルを覆い、照
射対象のエネルギ状態において断熱反転状態を作り出す
ことができる。
In this way, the crystal (
By applying a plurality of voltage signals Ea to Ec to 31), a sufficient frequency sweep amount can be secured with a relatively low voltage. Furthermore, by controlling the frequency sweep speed, it is possible to cover the light absorption spectrum of the irradiation target within a predetermined time and create an adiabatic inversion state in the energy state of the irradiation target.

尚、上記実施例では、1つの結晶(31)に複数の電圧
信号Ea〜Ecを印加するように構成したが、第6図の
ように、周波数掃引手段(30B)に直列配置された複
数の結晶(31a)〜(31c)を設け、各結晶(31
a)〜(31c)に個別に電圧信号Ea〜Ecを印加し
てもよい。ここでは、3個の結晶(31a)〜(31c
)を設置したが、3個に限らず任意数の結晶を設置でき
、これに対応して電力増幅器及び遅延回路を増設すれば
よい。
In the above embodiment, a plurality of voltage signals Ea to Ec are applied to one crystal (31), but as shown in FIG. Crystals (31a) to (31c) are provided, and each crystal (31
Voltage signals Ea to Ec may be applied individually to a) to (31c). Here, three crystals (31a) to (31c
), but any number of crystals can be installed, not limited to three, and the power amplifiers and delay circuits can be added accordingly.

このように複数の結晶を用いることにより、各電圧信号
Ea〜Ecが分散されて印加されるので、1個の場合と
比べて各結晶(31a)〜(31c)の負担が軽減され
る。
By using a plurality of crystals in this manner, each of the voltage signals Ea to Ec is applied in a distributed manner, so that the burden on each crystal (31a) to (31c) is reduced compared to the case of one crystal.

又、各結晶(31a)〜(31c)の位相変調による周
波数掃引量は、直列配置により合成されるため、最終的
な周波数掃引量は1個の結晶(31)の場合と同様にな
る。従って、第2図又は第4図と同様の電圧信号を印加
することにより、第3図又は第5図と同様の周波数変化
量ΔΩab、又はΔΩabcが得られ、上述の実施例と
同等の効果を奏する。
Moreover, since the frequency sweep amount by phase modulation of each crystal (31a) to (31c) is combined by the series arrangement, the final frequency sweep amount is the same as in the case of one crystal (31). Therefore, by applying the same voltage signal as in FIG. 2 or 4, the same frequency change amount ΔΩab or ΔΩabc as in FIG. 3 or 5 can be obtained, and the same effect as in the above embodiment can be obtained. play.

又、複数の電圧信号Ea〜Ecを印加するための手段と
して複数の電力増幅器(32a)〜(32c)を用いた
が、単一の電力増幅器と結晶との間に複数の制御回路を
それぞれ個別に挿入し、各制御回路に電圧信号Ea〜E
cの波形整形機能及びタイミング制御機能を含ませても
よい。
Furthermore, although a plurality of power amplifiers (32a) to (32c) were used as means for applying a plurality of voltage signals Ea to Ec, a plurality of control circuits were individually installed between a single power amplifier and the crystal. and send voltage signals Ea to E to each control circuit.
It may also include the waveform shaping function and timing control function of c.

次に、単一の電力増幅器から複数の制御回路を介して個
別の電圧信号を生成するようにした、この発明の別の発
明の一実施例について説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described in which individual voltage signals are generated from a single power amplifier via a plurality of control circuits.

第7図はこの発明の別の発明の一実施例を示す構成図で
あり、周波数掃引手段(30C)は、直列に配列された
複数の結晶(31a)〜(31c)と、これら複数の結
晶(31a)〜(31c)に電圧信号を印加するための
単一の電力増幅器(32)と、電力増幅器り32)と各
結晶(31a)〜(31e)との間に個別に挿入されて
電圧信号Ea〜Ecを生成するための複数の制御回路(
33a)〜(33c)とを備えている。
FIG. 7 is a configuration diagram showing an embodiment of another invention of the present invention, in which the frequency sweeping means (30C) includes a plurality of crystals (31a) to (31c) arranged in series, and a plurality of crystals arranged in series. A single power amplifier (32) for applying a voltage signal to (31a) to (31c), and a single power amplifier (32) for applying a voltage signal to A plurality of control circuits (
33a) to (33c).

この場合、電力増幅器(32)は、発振器(40)によ
り駆動され、゛各制御回路(33a)〜(33c)を介
した電圧信号Ea〜Ecを各結晶(31m)〜(31c
)にそれぞれ個別に印加するようになっている。
In this case, the power amplifier (32) is driven by the oscillator (40) and transmits the voltage signals Ea to Ec via the control circuits (33a) to (33c) to each crystal (31m) to (31c).
) are applied to each separately.

制御回路(33a)〜(33c)は、電圧信号Ea〜E
cの波形整形機能と共に遅延回路と同様のタイミング制
御機能等を有している。
The control circuits (33a) to (33c) output voltage signals Ea to E
It has a waveform shaping function as well as a timing control function similar to that of a delay circuit.

第7図の構成においても、第2図又は第4図の電圧信号
を印加することにより、第3図又は第5図と同様の周波
数変化量ΔΩab、又はΔΩabcが得られ、上述の発
明の一実施例と同等の効果を奏する。
In the configuration shown in FIG. 7 as well, by applying the voltage signal shown in FIG. 2 or 4, a frequency change amount ΔΩab or ΔΩabc similar to that shown in FIG. 3 or 5 can be obtained. Effects similar to those of the embodiment are achieved.

又、この場合も結晶め数は任意に設定でき、4個以上で
あっても、又は、第1図のように1個の結晶(31)を
用いてもよい。
Also in this case, the number of crystals can be set arbitrarily, and it may be four or more, or one crystal (31) as shown in FIG. 1 may be used.

尚、上記各実施例においては、レーザ増幅手段(50)
を設けた場合を示したが、レーザ発振器(10)を任意
に選択し、例えばパルス発振による大出力のレーザ光L
1を放射するようにすれば、レーザ増幅手段(50)を
特に設ける必要はなく、周波数掃引されたレーザ光L2
を直接出力してもよい。
In each of the above embodiments, the laser amplification means (50)
Although the case where the laser oscillator (10) is arbitrarily selected is shown, for example, a high output laser beam L by pulse oscillation is provided.
1, it is not necessary to provide a laser amplification means (50), and the frequency-swept laser beam L2
may be output directly.

[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、結晶に対して複数の電
圧信号を印加するための複数の電力増幅器を設け、比較
的低い電圧信号を合成して結晶に印加するようにしたの
で、低い電圧信号でレーザ光の周波数掃引量を十分に確
保できると共に、掃引時間の制御により所定時間内に照
射対象の光吸収スペクトルを覆うことができ、この結果
、断熱反転状態を作ることのできるレーザ周波数掃引装
置が得られる効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a plurality of power amplifiers are provided for applying a plurality of voltage signals to the crystal, and relatively low voltage signals are synthesized and applied to the crystal. Therefore, a sufficient amount of frequency sweep of the laser light can be secured with a low voltage signal, and the light absorption spectrum of the irradiation target can be covered within a predetermined time by controlling the sweep time, and as a result, an adiabatic inversion state can be created. This has the effect of providing a laser frequency sweeping device that can perform

又、この発明の別の発明によれば、結晶を複数の電圧信
号で駆動する複数の制御回路を設け、比較的低い電圧信
号を合成して結晶に印加するようにしたので、低い電圧
信号でレーザ光の周波数掃引量を十分に確保できると共
に、掃引時間の制御により所定時間内に照射対象の光吸
収スペクトルを覆うことができ、この結果、断熱反転状
態を作ることのできるレーザ周波数掃引装置が得られる
効果がある。
According to another invention of the present invention, a plurality of control circuits are provided to drive the crystal with a plurality of voltage signals, and relatively low voltage signals are synthesized and applied to the crystal. A laser frequency sweep device that can secure a sufficient amount of frequency sweep of the laser beam, cover the light absorption spectrum of the irradiation target within a predetermined time by controlling the sweep time, and as a result, create an adiabatic inversion state. There are benefits to be gained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図は2
つの電圧信号の合成によって得られる電圧信号を示す波
形図、第3図は2つの電圧信号による周波数変化量を合
成して得られる周波数変化量を示す波形図、第4図は3
つの電圧信号の合成によって得られる電圧信号を示す波
形図、第5図は3つの電圧信号による周波数変化量を合
成して得られる周波数変化量を示す波形図、第6図はこ
の発明の他の実施例を示す構成図、第7図はこの発明の
別の発明の一実施例を示す構成図、第8図は従来のレー
ザ周波数掃引装置を示す構成図、第9図は従来装置によ
る電圧信号を示す波形図、第10図は従来装置による周
波数変化量を示す波形図である。 (10)・・・レーザ発振器 (30^)〜(30C)・・・周波数掃引手段(31)
、(31a)〜(31c)・・・結晶(32) 、(3
2a)〜(32c)・・・電力増幅器(33a)〜(3
3c)・・・制御回路(60a)〜(60d)・・・遅
延回路(タイミング制御手段)L1〜L3・・・レーザ
光 E、Ea〜Ec・・・電圧信号 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Fig. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a waveform diagram showing the voltage signal obtained by combining two voltage signals, Figure 3 is a waveform diagram showing the frequency change amount obtained by combining the frequency changes due to two voltage signals, and Figure 4 is
5 is a waveform diagram showing the amount of frequency change obtained by combining the amount of frequency change due to three voltage signals, and FIG. 6 is a waveform diagram showing the amount of frequency change obtained by combining the amount of frequency change due to three voltage signals. 7 is a block diagram showing an embodiment of another invention of the present invention; FIG. 8 is a block diagram showing a conventional laser frequency sweep device; FIG. 9 is a block diagram showing a voltage signal by the conventional device. FIG. 10 is a waveform diagram showing the amount of frequency change by a conventional device. (10)... Laser oscillator (30^) ~ (30C)... Frequency sweep means (31)
, (31a) to (31c)...Crystal (32), (3
2a) to (32c)...Power amplifiers (33a) to (3
3c)... Control circuit (60a) to (60d)... Delay circuit (timing control means) L1 to L3... Laser light E, Ea to Ec... Voltage signal. Indicates the same or equivalent part.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)狭スペクトル幅のレーザ光を放射するレーザ発振
器と、 前記レーザ光が通過するように配置された結晶を含み、
この結晶に電圧信号を印加したときの位相変調により前
記レーザ光の周波数を掃引するための周波数掃引手段と
、 前記周波数掃引手段の動作タイミングを制御するタイミ
ング制御手段とを備えたレーザ周波数掃引装置において
、 前記周波数掃引手段は、前記結晶に対して複数の電圧信
号を印加するための複数の電力増幅器を含み、 前記タイミング制御手段は、前記複数の電力増幅器の動
作タイミングを個別に制御することを特徴とするレーザ
周波数掃引装置。
(1) including a laser oscillator that emits laser light with a narrow spectral width, and a crystal arranged so that the laser light passes through;
A laser frequency sweeping device comprising a frequency sweeping means for sweeping the frequency of the laser beam by phase modulation when a voltage signal is applied to the crystal, and a timing control means for controlling the operation timing of the frequency sweeping means. , the frequency sweeping means includes a plurality of power amplifiers for applying a plurality of voltage signals to the crystal, and the timing control means individually controls operation timings of the plurality of power amplifiers. Laser frequency sweep device.
(2)狭スペクトル幅のレーザ光を放射するレーザ発振
器と、 前記レーザ光が通過するように配置された結晶を含み、
この結晶に電圧信号を印加したときの位相変調により前
記レーザ光の周波数を掃引するための周波数掃引手段と
を備えたレーザ周波数掃引装置において、 前記周波数掃引手段は、前記結晶に対して電圧信号を印
加するための電力増幅器と、この電力増幅器と前記結晶
との間に並列に挿入されて複数の電圧信号を生成する複
数の制御回路とを含むことを特徴とするレーザ周波数掃
引装置。
(2) including a laser oscillator that emits laser light with a narrow spectral width, and a crystal arranged so that the laser light passes through;
and a frequency sweeping means for sweeping the frequency of the laser beam by phase modulation when a voltage signal is applied to the crystal, the frequency sweeping means applying a voltage signal to the crystal. A laser frequency sweeping device comprising: a power amplifier for applying voltage; and a plurality of control circuits inserted in parallel between the power amplifier and the crystal to generate a plurality of voltage signals.
(3)周波数掃引手段は、直列配置されて複数の電圧信
号が個別に印加される複数の結晶を含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項又は第2項記載のレーザ周波数
掃引装置。
(3) The laser frequency sweeping device according to claim 1 or 2, wherein the frequency sweeping means includes a plurality of crystals arranged in series and to which a plurality of voltage signals are individually applied.
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