JPH0468582A - Device for elongating the pulse width of pulse laser - Google Patents

Device for elongating the pulse width of pulse laser

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JPH0468582A
JPH0468582A JP18055390A JP18055390A JPH0468582A JP H0468582 A JPH0468582 A JP H0468582A JP 18055390 A JP18055390 A JP 18055390A JP 18055390 A JP18055390 A JP 18055390A JP H0468582 A JPH0468582 A JP H0468582A
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laser
resonator
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subresonator
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Ryo Sugiyama
僚 杉山
Yoichiro Maruyama
丸山 庸一郎
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Abstract

PURPOSE:To optionally elongate pulse width by adding a subresonator comprising a small number of optical elements to a laser oscillator comprising a laser tube, a main resonator full reflecting mirror, and a main resonator output mirror, and changing the position of the arrangement of the full reflecting mirror of the subresonator. CONSTITUTION:The light generated in a laser tube 1 is resonated first in a main reflector total reflecting mirror 2 and a main reflector output mirror 3, and then becomes a laser beam and goes out of the main resonator output mirror 3. Some of this laser beam is reflected at the subresonator output mirror 4 inclined 45 deg. to the incidence direction, and the residual laser beam permeates the subresonator output mirror 4, and is turned back at a subresonstor total reflecting mirror 5, and passes the laser tube 1 again, and is turned back at a main resonator total reflecting mirror 2, and is amplified in the laser tube 1, and then it is reflected again from the subresonator output mirror 4. The laser beams obtained from the subresonator output mirror 4 overlap one after another, being shifted by the time required for this repeat.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はパルスレーザ−のパルス幅を延伸する装置に関
する。詳しくは、本発明は、主共振器で発生したレーザ
ーパルスの時間幅を、副共振器光学系により延伸させて
時間幅の長いレーザーパルスを生成する装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a device for stretching the pulse width of a pulsed laser. Specifically, the present invention relates to a device that generates a laser pulse with a long time width by extending the time width of a laser pulse generated in a main resonator using a sub-resonator optical system.

(従来の技術) 従来、パルス幅の長いレーザー光は次のような方法に利
用されている。
(Prior Art) Conventionally, laser light with a long pulse width has been used in the following methods.

(1)色素レーザー光発振スペクトルの狭帯域化ここに
、色素レーザーとは、発色性の高い有機色素をアルコー
ル等の溶媒に溶かし、これを他のポンプレーザーで光励
起することによってレーザ発振を行うレーザーのことで
ある。この光励起に用いられるポンプレーザーが、連続
発振レーザーの場合は、開(連続発振器)色素レーザー
と呼ばれ、またパルス発振レーザーの場合は、パルス色
素レーザーと呼ばれている。パルス色素レーザー光は、
その特徴の一つに、波長精度が高いことが挙げられるが
、一般的には、波長精度を表す値であるスペクトル幅は
、ポンプレーザーのパルス幅の逆数に比例した値となる
。そこで、ポンプレーザーのパルス幅を、延伸すること
により、スペクトル幅のより狭い色素レーザー光を得る
ことが可能になる。
(1) Narrowing of the dye laser light oscillation spectrum Here, a dye laser is a laser that oscillates by dissolving a highly chromogenic organic dye in a solvent such as alcohol and optically exciting it with another pump laser. It is about. When the pump laser used for this optical excitation is a continuous wave laser, it is called an open (continuous oscillator) dye laser, and when it is a pulsed laser, it is called a pulse dye laser. Pulsed dye laser light is
One of its characteristics is high wavelength accuracy, and generally, the spectral width, which is a value representing wavelength accuracy, is a value proportional to the reciprocal of the pulse width of the pump laser. Therefore, by extending the pulse width of the pump laser, it becomes possible to obtain dye laser light with a narrower spectral width.

このような発振スペクトル幅が狭帯域化された色素レー
ザー光の利用としては、精度の高い分光分析、同位体の
分離等が挙げられる。
Examples of uses of such dye laser light with a narrow oscillation spectrum include highly accurate spectroscopic analysis, isotope separation, and the like.

(2)光ファイバーを用いたパルスレーザ−光の伝播に
ついて 高い尖頭値(ピーク出力)を有するパルスレザー光を光
フアイバー内で伝播させると、光ファイバーの入射面ま
たはファイバー内部でレーザ光による破壊が起こる。こ
れは、パルスレーザ光の尖頭値によってファイバーの材
質であるガラス等を熱的に瞬間に溶かしてしまう為であ
る。この尖頭値は、1パルス当りのレーザー光出力をそ
のパルス幅で割った値であるので、パルス幅を長くすれ
ば、尖頭値は低くなる。従って、パルスレーザ−光のフ
ァイバー利用において、パルス幅を延伸することによっ
てファイバーの損傷が起こり難くなる。
(2) Pulsed laser using optical fiber - When pulsed laser light with a high peak power is propagated within an optical fiber, destruction by the laser light occurs at the entrance surface of the optical fiber or inside the fiber. . This is because the peak value of the pulsed laser beam instantly melts glass, which is the material of the fiber, thermally. This peak value is the value obtained by dividing the laser light output per pulse by its pulse width, so the longer the pulse width, the lower the peak value. Therefore, when using a pulsed laser light in a fiber, stretching the pulse width makes it difficult for the fiber to be damaged.

パルスレーザ−光の伝播において、光ファイン\を用い
ることは、レーザーの取扱いが簡便になるため、医療装
置、及びレーザー加工装置の改善に大いに役立つ。
The use of optical fines in the propagation of pulsed laser light simplifies the handling of the laser, which greatly helps improve medical devices and laser processing equipment.

而して、従来の技術においては、複数個の多重反射ミラ
ーを使用してパルス幅を延伸する方法、或いはレーザー
発振を行わせるための放電を制御することによってパル
ス幅を延伸する方法が用いられている。しかしながら、
複数個の多重反射ミラー等を使用した方法においては、 (11その構成数が多いので使用する装置の調整が難し
い、 (2)レーザー光の伝播距離が長いので、振動等の外力
による光路の変化を受けやすい、 (3)使用する装置に広いスペースが必要である、(4
)使用する装置にコストがかかる などの問題点がある。
Therefore, in the conventional technology, a method of stretching the pulse width using a plurality of multiple reflection mirrors or a method of stretching the pulse width by controlling the discharge for laser oscillation is used. ing. however,
In methods using multiple multi-reflection mirrors, etc., (11) it is difficult to adjust the equipment used due to the large number of mirrors, (2) the propagation distance of the laser beam is long, so the optical path may change due to external forces such as vibrations. (3) The equipment used requires a large space; (4)
) There are problems such as the cost of the equipment used.

また、放電制御によるパルス幅の延伸方法においては、 (1)使用する装置にコストがかかる (2)放電制御部を改造しなければならない、(3)使
用する装置の構成が複雑であるなどの問題点がある。
In addition, in the method of extending the pulse width by discharge control, (1) the equipment used is costly, (2) the discharge control section must be modified, and (3) the configuration of the equipment used is complicated. There is a problem.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は、パルスレーザ−のパルス幅を延伸する
ための装置において、このような問題点を解消した装置
を提供することにある。
(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to provide an apparatus for extending the pulse width of a pulsed laser, which eliminates the above-mentioned problems.

(問題点を解決するための手段) 本願発明者は、この口約達成のため鋭意研究の結果、小
数の光学素子を副共振器に使用することにより、簡素に
してコンパクトであり、副共振器の全反射ミラーの配置
位置を変えることにより、パルス幅を変化させることが
可能であることに想到し、本発明のパルスレーザ−のパ
ルス幅を延伸する装置を発明するに至った。
(Means for solving the problem) As a result of intensive research to achieve this promise, the inventor of the present application has found that by using a small number of optical elements in the sub-resonator, the sub-resonator can be made simple and compact. The inventors came up with the idea that it is possible to change the pulse width by changing the position of the total reflection mirror, and came up with an apparatus for stretching the pulse width of the pulsed laser of the present invention.

次に、本発明の装置を第1図を用いて具体的に説明する
Next, the apparatus of the present invention will be specifically explained using FIG.

本発明のパルスレーザ−のパルス幅を延伸する装置は、
レーザー発振器、主共振器及び副共振器光学系によって
構成される。レーザーチューブ1で発生した光は、まず
主共振器全反射ミラー2及び主共振器出力ミラー3内で
共振した後、レーザ光となって主共振器出力ミラー3か
ら出射する。
The device for stretching the pulse width of a pulsed laser according to the present invention includes:
It consists of a laser oscillator, a main resonator, and a sub-resonator optical system. The light generated in the laser tube 1 first resonates within the main resonator total reflection mirror 2 and the main resonator output mirror 3, and then becomes a laser beam and is emitted from the main resonator output mirror 3.

このレーザー光の一部は、入射方向に対して45度傾け
られた副共振器出力ミラー4で反射され、残りのレーザ
ー光は副共振器出力ミラー4を透過し、副共振器全反射
ミラー5で折返され、再度レザーチューブ1を通過し、
主共振器全反射ミラ2で折返され、レーザーチューブ1
で増幅された後、副共振器出力ミラー4から再度反射さ
れる。
A part of this laser light is reflected by the sub-resonator output mirror 4 tilted at 45 degrees with respect to the incident direction, and the remaining laser light is transmitted through the sub-resonator output mirror 4, and is reflected by the sub-resonator total reflection mirror 5. It is turned back and passes through the leather tube 1 again.
The main cavity is reflected by the total reflection mirror 2, and the laser tube 1
After being amplified by the sub-resonator output mirror 4, it is reflected again from the sub-resonator output mirror 4.

副共振器出力ミラー4から得られるレーザー光は、この
繰返しに必要な時間だけずれて次々に重なり合うことに
なる。これを第2図に示す。すなわち、第2図はパルス
幅の延伸過程を示すもので、図において、(a)、(b
)、fclは、第1図の副共振器出力ミラー4で反射さ
れるレーザー光を示している。すなわち、繰り返しに必
要な時間は、これらのレーザーパルスの間隔で、第1図
における主共振器全反射ミラー2と副共振器全反射ミラ
ー5との間隔りの2倍値を光の速度で割ったものに相当
する。
The laser beams obtained from the sub-resonator output mirror 4 overlap one after another with a time lag required for this repetition. This is shown in FIG. That is, FIG. 2 shows the process of stretching the pulse width, and in the figure, (a) and (b)
), fcl indicate laser light reflected by the sub-resonator output mirror 4 in FIG. In other words, the time required for repetition is the interval between these laser pulses, which is twice the interval between the main cavity total reflection mirror 2 and the sub cavity total reflection mirror 5 in Fig. 1, divided by the speed of light. corresponds to

このため、副共振器全反射ミラー5の配置位置を変える
ことによって、パルス幅を任意に延伸させることが可能
となる。
Therefore, by changing the arrangement position of the sub-resonator total reflection mirror 5, it is possible to arbitrarily extend the pulse width.

また、副共振器出力ミラー4での反射損失を低下させる
ために、レーザー光の偏光を利用することが可能である
。この場合は、第1図における副共振器出力ミラー4を
偏光キューブ7に換え、さらにその両側に、それぞれ波
長板6及び45度リターデーションプレート8を配置す
る。これによって、偏光キューブ7の前後におけるレー
ザー光の偏光の方向が90度異なるため、破線矢印の方
向のみにレーザー光を反射させることが可能となり、反
射損失を低下させることができる。この方法によって、
パルス幅が延伸されたレーザー光は一方向に偏光される
ので、さらに質の高いレーザビームになる。
Furthermore, in order to reduce the reflection loss at the sub-resonator output mirror 4, it is possible to utilize polarization of the laser beam. In this case, the sub-resonator output mirror 4 in FIG. 1 is replaced with a polarizing cube 7, and a wavelength plate 6 and a 45-degree retardation plate 8 are arranged on both sides of the cube. As a result, the polarization directions of the laser light before and after the polarizing cube 7 differ by 90 degrees, so that the laser light can be reflected only in the direction of the broken line arrow, and reflection loss can be reduced. By this method,
Since the laser light whose pulse width has been extended is polarized in one direction, it becomes a higher quality laser beam.

(実施例) 実施例の実験構図を第3図に示す。レーザーチューブ1
として銅蒸気レーザーを用いた。また、主共振器全反射
ミラー2及び主共振器出力ミラ3として、いずれも拡大
率5倍の不安定共振器を用いた。主共振器全反射ミラー
2から副共振器全反射ミラー5までの距離をLとして、
副共振器出力ミラー3から出射されたレーザー光のパル
ス幅を、各々のしにおいて測定した。その結果、主発振
器で得られたレーザーパルス幅21nsに対してL =
 2.55mでは、パルス幅40ns(半値幅)が、L
 = 3.3 mでは、42ns(半値幅)が得られた
(Example) The experimental configuration of the example is shown in FIG. 3. Laser tube 1
A copper vapor laser was used as the laser. Further, as the main resonator total reflection mirror 2 and the main resonator output mirror 3, unstable resonators with a magnification of 5 times were used. Let the distance from the main resonator total reflection mirror 2 to the sub-resonator total reflection mirror 5 be L,
The pulse width of the laser beam emitted from the sub-resonator output mirror 3 was measured at each end. As a result, for the laser pulse width of 21 ns obtained with the main oscillator, L =
At 2.55 m, the pulse width of 40 ns (half width) is
= 3.3 m, 42 ns (half width) was obtained.

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

第1図は、本発明の装置の概念図である。発振器光学系
を主共振器として用い、この主共振器から得られるレー
ザー光の一部を取り出し、残りのレーザー光を発振器に
戻すために副共振器光学系が用いられている。 第2図は、パルス幅の延伸過程を示したものである。図
中の(a) 、 (b) 、 (c)は、第1図の副共
振器ミラーで反射されるレーザー光を示す。 第3図は、実施例の実験模式図及び延伸されたパルス幅
の測定結果を示す図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of the apparatus of the present invention. An oscillator optical system is used as a main resonator, and a sub-resonator optical system is used to extract a portion of the laser light obtained from the main resonator and return the remaining laser light to the oscillator. FIG. 2 shows the process of stretching the pulse width. (a), (b), and (c) in the figure show laser light reflected by the sub-resonator mirror in FIG. 1. FIG. 3 is a schematic diagram of an experiment and a diagram showing the measurement results of the stretched pulse width.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)レーザーチューブ、主共振器全反射ミラー及び主共
振器出力ミラーから成るレーザー発振器に、副共振器出
力ミラー及び副共振器全反射ミラーを副共振器光学系と
して付加して構成されたパルスレーザーのパルス幅を延
伸させる装置。 2)副共振器出力ミラーの代わりに、偏光キューブを用
い、その両側に波長板及び45度リターデーションプレ
ートを配置して成る第1項に記載のパルスレーザーのパ
ルス幅を延伸させる装置。
[Claims] 1) A sub-resonator output mirror and a sub-resonator total reflection mirror are added as a sub-resonator optical system to a laser oscillator consisting of a laser tube, a main-resonator total-reflection mirror, and a main-resonator output mirror. A device that extends the pulse width of a pulsed laser composed of 2) The device for extending the pulse width of the pulsed laser according to item 1, which uses a polarizing cube instead of the sub-resonator output mirror, and arranges a wavelength plate and a 45-degree retardation plate on both sides of the polarizing cube.
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