JPH0433385A - 波長可変固体レーザー共振器 - Google Patents
波長可変固体レーザー共振器Info
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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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）
本願発明は波長可変固体レーザー共振器に関する。
（従来の技術）
波長可変光源は、同位体分離や高分解能分光、また、ウ
ラン濃縮や使用済み核燃料中の核分裂生成物の分離、回
収等に応用が可能である。しかしながら、そのためには
、レーザー光は広い範囲で波長可変であり、高出力であ
ると同時に、僅かなエネルギー幅を選択的に励起できる
ほどエネルギ幅が狭く、安定なスペクトルが得られなけ
ればならない。
ラン濃縮や使用済み核燃料中の核分裂生成物の分離、回
収等に応用が可能である。しかしながら、そのためには
、レーザー光は広い範囲で波長可変であり、高出力であ
ると同時に、僅かなエネルギー幅を選択的に励起できる
ほどエネルギ幅が狭く、安定なスペクトルが得られなけ
ればならない。
波長可変光源としては、色素レーザーが知られている。
しかしながら、色素レーザーは、波長可変域が１００
ｎｍ以下と狭く、また有機物である色素を用いるために
劣化の問題があり、メインテナンスも面倒である。色素
は、液体であるため、その振動によっても動作が不安定
となり、発振線幅を狭めたり、高出力化を行うことは困
難であった。
ｎｍ以下と狭く、また有機物である色素を用いるために
劣化の問題があり、メインテナンスも面倒である。色素
は、液体であるため、その振動によっても動作が不安定
となり、発振線幅を狭めたり、高出力化を行うことは困
難であった。
（発明が解決しようとする課Ｂ）
本発明の目的は、このような問題点を解決し、同位体分
離や高分解能分光、また、ウラン濃縮や使用済み核燃料
中の核分裂生成物の分離、回収等に適用が可能な波長可
変固体レーザー共振器を提供することにある。
離や高分解能分光、また、ウラン濃縮や使用済み核燃料
中の核分裂生成物の分離、回収等に適用が可能な波長可
変固体レーザー共振器を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本願発明者は、この目的達成のため鋭意研究の結果、レ
ーザー媒質に、幅広い波長可変域（６６０９９０ｎｍ）
を有する固体レーザー結晶を使用して、広い波長域のレ
ーザー光源として使用できることを想到し、本願発明の
波長可変固体レーザー共振器を発明するに到った。
ーザー媒質に、幅広い波長可変域（６６０９９０ｎｍ）
を有する固体レーザー結晶を使用して、広い波長域のレ
ーザー光源として使用できることを想到し、本願発明の
波長可変固体レーザー共振器を発明するに到った。
本願発明の波長可変固体レーザー共振器は、また、レー
ザー媒質が固体であるため、メインテナンスが容易であ
りコンパクトである。レーザー媒質が、無機物の結晶で
あり０、色素のような有機物を用いていないため、高出
力のレーザー光を照射しても劣化せず、高出力化も可能
である。
ザー媒質が固体であるため、メインテナンスが容易であ
りコンパクトである。レーザー媒質が、無機物の結晶で
あり０、色素のような有機物を用いていないため、高出
力のレーザー光を照射しても劣化せず、高出力化も可能
である。
本発明の波長可変固体レーザー共振器においては、励起
用光源として、半導体励起のＹＡＧやＧＳＧＧレーザー
の第２高調波を使用している。また、結晶への損傷なく
高いゲインを得るために、２ケ所またはそれ以上の箇所
から同時に結晶に入射し、励起する。
用光源として、半導体励起のＹＡＧやＧＳＧＧレーザー
の第２高調波を使用している。また、結晶への損傷なく
高いゲインを得るために、２ケ所またはそれ以上の箇所
から同時に結晶に入射し、励起する。
励起光強度が低ければ、十分なゲインを得られず、発振
は不安定になり、また、大き過ぎると結晶や光学素子に
損傷を生じる。従って、本発明の波長可変固体レーザー
共振器においては、レーザ光のパワーの評価を行なうこ
とにより、入射励起光強度を１．２ Ｊ／ｃｍ”〜３
Ｊ／ｃｍ２の範囲に限ることにより、高ゲインで、かつ
結晶や光学素子に対して損傷のないレーザー発振を可能
としている。
は不安定になり、また、大き過ぎると結晶や光学素子に
損傷を生じる。従って、本発明の波長可変固体レーザー
共振器においては、レーザ光のパワーの評価を行なうこ
とにより、入射励起光強度を１．２ Ｊ／ｃｍ”〜３
Ｊ／ｃｍ２の範囲に限ることにより、高ゲインで、かつ
結晶や光学素子に対して損傷のないレーザー発振を可能
としている。
同位体分離や高分解能分光に用いるためには、幅広い発
振波長域から、狭いエネルギー幅の光を選択する必要が
ある。その手法として、従来、回折格子にビームエクス
パンターにより広げた光を入射させる方式が知られてい
る。しかしながら、この方式では共振器内の光学素子が
増加し、損失が大きくなり過ぎ、また、損傷の問題も生
じた。
振波長域から、狭いエネルギー幅の光を選択する必要が
ある。その手法として、従来、回折格子にビームエクス
パンターにより広げた光を入射させる方式が知られてい
る。しかしながら、この方式では共振器内の光学素子が
増加し、損失が大きくなり過ぎ、また、損傷の問題も生
じた。
本発明の波長可変固体レーザー共振器においては、斜入
射方式を用いることにより、反射による損失や、光学素
子への損傷がなく、レーザー光のエネルギー幅を狭める
ことが可能となった〔第３図（ａＪタイプ（１）〕。ま
た、回回折子から圧た０次光を反射鏡により回折格子に
戻すセルフイソゼクション（ｓｅｌｆ １ｎｊｅｃｔｉ
ｏｎ）方式を用いることによって、さらに３〜５倍程度
ライン幅を狭くすることが可能となった〔第３図ｆｂｌ
タイプ（２）〕。
射方式を用いることにより、反射による損失や、光学素
子への損傷がなく、レーザー光のエネルギー幅を狭める
ことが可能となった〔第３図（ａＪタイプ（１）〕。ま
た、回回折子から圧た０次光を反射鏡により回折格子に
戻すセルフイソゼクション（ｓｅｌｆ １ｎｊｅｃｔｉ
ｏｎ）方式を用いることによって、さらに３〜５倍程度
ライン幅を狭くすることが可能となった〔第３図ｆｂｌ
タイプ（２）〕。
発振レーザー光が多重モードであるならば、ライン幅は
広がり、同位体分離や分光には不適である。そのため、
発振線幅の単一モード化が必要とされる。本発明の波長
可変固体レーザー共振器では、波長掃引時にモードホッ
プが生じ難いピボット点を有する波長掃引機構（リット
マンＬｉｔｔｍａｎタイプ）が用いられる。
広がり、同位体分離や分光には不適である。そのため、
発振線幅の単一モード化が必要とされる。本発明の波長
可変固体レーザー共振器では、波長掃引時にモードホッ
プが生じ難いピボット点を有する波長掃引機構（リット
マンＬｉｔｔｍａｎタイプ）が用いられる。
斜入射型回折格子の透過波長幅は次の式で与えられる。
（Ｋ、Ｌｉｕ ＆ Ｍ、Ｇ、Ｌｉｔｔｍａｎ、 Ｏｐ
ｔ、Ｌｅｔｔ、、 ５Δλ／λ〜２λ／πＬ （ｓｉ
ｎ θ＋ｓｉｎ φ）ここに、λ：波長、Ｌ二回折格子
の長さ、θ：入射ビーム角、ψ：回折ビーム角 である。
ｔ、Ｌｅｔｔ、、 ５Δλ／λ〜２λ／πＬ （ｓｉ
ｎ θ＋ｓｉｎ φ）ここに、λ：波長、Ｌ二回折格子
の長さ、θ：入射ビーム角、ψ：回折ビーム角 である。
また、共振器のモード間隔 ΔｆはＣ／２ｄとなる。こ
こで、Ｃ：光速、ｄ ：共振器長である。
こで、Ｃ：光速、ｄ ：共振器長である。
共振器長ｄが大きいと、レーザー光のモード間隔Δｆが
狭くなり、回折格子の透過波長域に多数のモードが生じ
、単一縦モード発振は出来ない。
狭くなり、回折格子の透過波長域に多数のモードが生じ
、単一縦モード発振は出来ない。
本発明の波長可変固体レーザー共振器では、共振器長ｄ
を十分狭くすることにより、回折格子の透過波長域に単
一のモードしか存在しないようにしており、単一モード
発振を可能にしている。
を十分狭くすることにより、回折格子の透過波長域に単
一のモードしか存在しないようにしており、単一モード
発振を可能にしている。
このように得られたレーザー波長は、非線形光学素子を
用いて、第２、第３、第４高調波およびポンプ光の基本
波や第２高調波との和周波に変換することにより、発振
基本波に加えて、より短波長光を得ることが出来る。
用いて、第２、第３、第４高調波およびポンプ光の基本
波や第２高調波との和周波に変換することにより、発振
基本波に加えて、より短波長光を得ることが出来る。
固体素子としてチタンサファイアを用いるならば、基本
波として６６０〜９９０ｎｍ 、第４高調波として３３
０〜４９５ｎＩ１１、第３高調波として２２０〜３３０
ｎｍ、第４高調波として１６５〜２４８ｎｍが得られる
。
波として６６０〜９９０ｎｍ 、第４高調波として３３
０〜４９５ｎＩ１１、第３高調波として２２０〜３３０
ｎｍ、第４高調波として１６５〜２４８ｎｍが得られる
。
和周波は、ポンプ光源の基本波（１，１μｍ）とチタン
サファイアの基本波とで４１３〜５２１ｎｍ 、第２高
調波とで２５４〜３４１ｎｍ 、第３高調波とで１８３
〜２５４ｎｍとなる。
サファイアの基本波とで４１３〜５２１ｎｍ 、第２高
調波とで２５４〜３４１ｎｍ 、第３高調波とで１８３
〜２５４ｎｍとなる。
ポンプ光源の第２高調波（５３２ｎｍ ）とチタンサフ
ァイアの基本波とでは２９５〜３４６ｎｍ 、第２高調
波とでは２０４〜２５６ｎｍ 、第３高調波とでは１５
６〜２０４ｎｍが得られる。
ァイアの基本波とでは２９５〜３４６ｎｍ 、第２高調
波とでは２０４〜２５６ｎｍ 、第３高調波とでは１５
６〜２０４ｎｍが得られる。
このような短波長領域の光を得ることにより、励起エネ
ルギーの大きい元素の同位体分離や分光が可能となる。
ルギーの大きい元素の同位体分離や分光が可能となる。
本発明の波長可変固体レーザー共振器で得られた狭いエ
ネルギー幅で幅広い波長可変領域の光源により、極めて
狭いエネルギー幅が要求される同位体同位体分離や高分
解能分光、また、ウランやＦＰの分離回収などが可能で
ある。
ネルギー幅で幅広い波長可変領域の光源により、極めて
狭いエネルギー幅が要求される同位体同位体分離や高分
解能分光、また、ウランやＦＰの分離回収などが可能で
ある。
（実施例）
本発明の波長可変固体レーザー共振器の一具体例を図面
によって説明する。
によって説明する。
第１図は、実施例に使用した波長可変固体レザー共振器
の装置の説明図で、固体レーザー素子１にはチタンサフ
ァイア（５ｍｍ ｘ ５ｍｍ ｘ ２０ｍｍ）が用いら
れている。ポンプ光２はＹＡＧレーザーにより２カ所か
ら結晶に入射させる。波長選択は回折格子（１８００１
／ｍｍ） ３とチューニングミラー４によって行われる
。出力光５は０次光を取り出した。
の装置の説明図で、固体レーザー素子１にはチタンサフ
ァイア（５ｍｍ ｘ ５ｍｍ ｘ ２０ｍｍ）が用いら
れている。ポンプ光２はＹＡＧレーザーにより２カ所か
ら結晶に入射させる。波長選択は回折格子（１８００１
／ｍｍ） ３とチューニングミラー４によって行われる
。出力光５は０次光を取り出した。
すなわち、励起光はＹＡＧレーザ−（１０Ｈｚ）の第２
高調波を用い、チタンサファイアロッドに対して発振光
とほとんど同一軸上に、２ケ所から入射させた。回折格
子は１８００零／ｍ−のものを用い、レーザー光の入射
角を斜入射にしである。波長選択はチューニングミラー
を用いて行っている。発振レザー光をファプリーペロー
干渉計により測定したところ、第２図に示すような単一
縦モードの良質の光が確認された。線幅は９００ＭＨｚ
であ、３ｍＪの出力が得られた。
高調波を用い、チタンサファイアロッドに対して発振光
とほとんど同一軸上に、２ケ所から入射させた。回折格
子は１８００零／ｍ−のものを用い、レーザー光の入射
角を斜入射にしである。波長選択はチューニングミラー
を用いて行っている。発振レザー光をファプリーペロー
干渉計により測定したところ、第２図に示すような単一
縦モードの良質の光が確認された。線幅は９００ＭＨｚ
であ、３ｍＪの出力が得られた。
ここに、第２図は、ファプリーペロー干渉計を走査して
得られたチタンサファイアレーザーの発振光スペクトル
の周波数分布を示す。共振器長が長いと回折格子の透過
波長幅に複数のモードが存在して多重縦モード発振が見
られるが（ａ）、本発明の波長可変固体レーザー共振器
では、共振器長を透過幅に対して十分短くすることによ
り、単一モード発振が得られている（ｂ）ことが判る。
得られたチタンサファイアレーザーの発振光スペクトル
の周波数分布を示す。共振器長が長いと回折格子の透過
波長幅に複数のモードが存在して多重縦モード発振が見
られるが（ａ）、本発明の波長可変固体レーザー共振器
では、共振器長を透過幅に対して十分短くすることによ
り、単一モード発振が得られている（ｂ）ことが判る。
さらに、第３図によって、本発明の波長可変固体レーザ
ー共振器を概念的に説明する。
ー共振器を概念的に説明する。
レーザー媒質として波長可変域の広い固体レーザー素子
１が用いられている。半導体レーザー２によって励起さ
れたポンプ用光源３には、ＹＡＧやＧＳＧＧの第２高調
波が用いられている。
１が用いられている。半導体レーザー２によって励起さ
れたポンプ用光源３には、ＹＡＧやＧＳＧＧの第２高調
波が用いられている。
タイプ（１）では、ポンプ光を、チタンサファイア結晶
の両側か、レーザー光とほぼ同軸上に入射し、励起効率
を高めている。分散素子として回折格子４が用いられて
いる。出力として、０次の回折光５が取り出されている
。波長選択は、チュニングミラ−６を回折格子中心軸に
対して回転させることにより行われる。
の両側か、レーザー光とほぼ同軸上に入射し、励起効率
を高めている。分散素子として回折格子４が用いられて
いる。出力として、０次の回折光５が取り出されている
。波長選択は、チュニングミラ−６を回折格子中心軸に
対して回転させることにより行われる。
タイプ（２）では、レーザー光を１ケ所から入射励起し
、回折格子からの０次光５を反射鏡８により回折格子へ
戻すことによりライン幅を狭くしている。出力は出力鏡
９により取り出す。
、回折格子からの０次光５を反射鏡８により回折格子へ
戻すことによりライン幅を狭くしている。出力は出力鏡
９により取り出す。
さらに、波長可変固体レーザーの波長変換部を第４図に
よって説明する。
よって説明する。
固体レーザー１から得られた基本波２は、非線形結晶に
より第２高調波３、第３高調波４、第４高調波５に変換
される。また、ポンプ光源６の基本波７および第２高調
波８との和周波９．１０も得られる。
より第２高調波３、第３高調波４、第４高調波５に変換
される。また、ポンプ光源６の基本波７および第２高調
波８との和周波９．１０も得られる。
本発明の波長可変固体レーザー共振器は、１）一般の同
位体の分離回収 ２）高分解能分光用光源 ３）ウラン濃縮 ４）核燃料再処理の廃棄物から長寿命半減期の核種また
は有用核分裂生成物の分離回収 などに応用することができる。
位体の分離回収 ２）高分解能分光用光源 ３）ウラン濃縮 ４）核燃料再処理の廃棄物から長寿命半減期の核種また
は有用核分裂生成物の分離回収 などに応用することができる。
第１図は、本発明の波長可変固体レーザー共振器の一興
体例の説明図である。 図において、 １は固体レーザー素子（チタンサファイア）、２はポン
プ光（ＹＡＧ）、 ３は回折格子、 ４はチューニングミラー ５は発振レーザー光、 ６は全反射ミラー である。 第２図は、ファブリペロ−干渉計により得られた多重縦
モード（ａ）及び単一縦モード発振山）の発振周波数分
布を示す図である。 第３図は、波長可変固体レーザー共振器、タイプ（１）
およびタイプ（２）の概念図である。 図において、 １は固体レーザー素子、 ２は励起用半導体レーザー ３はポンプ用光源（ＹＡＧやＧＳＧＧ）、４は回折格子
、 ５はＯ次回折光、 ６はチューニングミラー ７は全反射ミラー ８はセルフイソゼクション反射鏡、 ９は出力鏡 である。 第４図は、波長可変固体レーザー共振器の波長可変換部
の概念図である。 図において、 １は固体レーザー発振部、 ２は固体レーザーの発生基本波、 ３は固体レーザーの第２高調波、 ４は固体レーザーの第３高調波、 ５は固体レーザーの第４高調波、 ６はポンプ用光源、 ７はポンプ光基本波、 ８はポンプ光第２高調波、 ９はポンプ光基本波との和周波、 １０はポンプ光第２高調波との和周波 である。 第 １ 図 ◆ 特許出願人 日本原子力研究所 （？Ｊ） 第 凹 （ト） 第 凹 Ｃｂ）
体例の説明図である。 図において、 １は固体レーザー素子（チタンサファイア）、２はポン
プ光（ＹＡＧ）、 ３は回折格子、 ４はチューニングミラー ５は発振レーザー光、 ６は全反射ミラー である。 第２図は、ファブリペロ−干渉計により得られた多重縦
モード（ａ）及び単一縦モード発振山）の発振周波数分
布を示す図である。 第３図は、波長可変固体レーザー共振器、タイプ（１）
およびタイプ（２）の概念図である。 図において、 １は固体レーザー素子、 ２は励起用半導体レーザー ３はポンプ用光源（ＹＡＧやＧＳＧＧ）、４は回折格子
、 ５はＯ次回折光、 ６はチューニングミラー ７は全反射ミラー ８はセルフイソゼクション反射鏡、 ９は出力鏡 である。 第４図は、波長可変固体レーザー共振器の波長可変換部
の概念図である。 図において、 １は固体レーザー発振部、 ２は固体レーザーの発生基本波、 ３は固体レーザーの第２高調波、 ４は固体レーザーの第３高調波、 ５は固体レーザーの第４高調波、 ６はポンプ用光源、 ７はポンプ光基本波、 ８はポンプ光第２高調波、 ９はポンプ光基本波との和周波、 １０はポンプ光第２高調波との和周波 である。 第 １ 図 ◆ 特許出願人 日本原子力研究所 （？Ｊ） 第 凹 （ト） 第 凹 Ｃｂ）
Claims (7)
- （１）レーザー同位体分離用光源として使用することを
特徴とする波長可変固体レーザー共振器。 - （２）励起光源として、半導体励起のＹＡＧやＧＳＧＧ
の第２高調波を用い、結晶に２ヶ所、またはそれ以上の
箇所から入射、励起させ、結晶や光学素子への損傷を少
なくしつつ、高いゲインをうることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の波長可変固体レーザー共振器。 - （３）励起光入力を１．２Ｊ／ｃｍ＾２から３Ｊ／ｃｍ
＾２に制限することにより結晶損傷を少なくし、かつ、
高いゲインを得ることを特徴とする特許請求の範囲第１
項及び第２項に記載の波長可変固体レーザー共振器。 - （４）斜入射タイプの共振器を有する特許請求の範囲第
１〜３項に記載の波長可変固体レーザー共振器。 - （５）単一縦モードが得られるように、回折格子の透過
波長域に比べ、共振器の縦モード間隔が大きくなるよう
、十分に共振器長を短くした特許請求の範囲第１〜４項
に記載の波長可変固体レーザー共振器。 - （６）回折格子から出た０次光を反射鏡により回折格子
に戻すセルフイソゼクション方式を用いることにより、
３〜５倍程度ライン幅を狭くしたことを特徴とする特許
請求の範囲第１〜５項に記載の波長可変固体レーザー共
振器。 - （７）非線形光学素子を用いることにより、基本発振波
長に加え、その第２、第３、第４高調波、また、それら
とポンプ用光源の基本波や第２高調波との和周波を発生
させることを特徴とする特許請求の範囲第１〜６項に記
載の波長可変固体レーザー共振器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2138424A JPH0433385A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 波長可変固体レーザー共振器 |
| US07/688,262 US5216679A (en) | 1990-05-30 | 1991-04-22 | Solid-state tunable laser resonator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2138424A JPH0433385A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 波長可変固体レーザー共振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0433385A true JPH0433385A (ja) | 1992-02-04 |
Family
ID=15221646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2138424A Pending JPH0433385A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 波長可変固体レーザー共振器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5216679A (ja) |
| JP (1) | JPH0433385A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08148743A (ja) * | 1994-11-15 | 1996-06-07 | Korea Atom Energ Res Inst | 回折格子を利用した二重共振器形波長可変レーザーにおいての自己インジェクション−シーディング方法及び装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0128528B1 (ko) * | 1994-03-22 | 1998-04-07 | 신재인 | 쐐기형 프리즘(wedge prism)을 이용한 단일종모드 파장가변 레이저의 정밀파장조정(wavelength tuning) 방법과 장치 |
| DE19517963A1 (de) * | 1995-05-16 | 1996-11-28 | Adlas Gmbh & Co Kg | Longitudinal gepumpter Laser |
| EP0921614B1 (en) * | 1997-12-09 | 2001-03-14 | Hewlett-Packard Company | Low noise and wide power range laser source |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4254348A (en) * | 1979-02-21 | 1981-03-03 | Northrop Corporation | Tunable ultra-violet generator for use in the isotope separation of deuterium |
| US4918395A (en) * | 1988-11-21 | 1990-04-17 | Spectra-Physics | Multipass laser amplifier with at least one expanded pass |
-
1990
- 1990-05-30 JP JP2138424A patent/JPH0433385A/ja active Pending
-
1991
- 1991-04-22 US US07/688,262 patent/US5216679A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08148743A (ja) * | 1994-11-15 | 1996-06-07 | Korea Atom Energ Res Inst | 回折格子を利用した二重共振器形波長可変レーザーにおいての自己インジェクション−シーディング方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5216679A (en) | 1993-06-01 |
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