JPH0513862A - レーザー装置 - Google Patents

レーザー装置

Info

Publication number
JPH0513862A
JPH0513862A JP16131691A JP16131691A JPH0513862A JP H0513862 A JPH0513862 A JP H0513862A JP 16131691 A JP16131691 A JP 16131691A JP 16131691 A JP16131691 A JP 16131691A JP H0513862 A JPH0513862 A JP H0513862A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etalon
oscillation
laser
laser device
etalons
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP16131691A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichiro Okada
淳一郎 岡田
Yoshihiko Yamamoto
吉彦 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP16131691A priority Critical patent/JPH0513862A/ja
Publication of JPH0513862A publication Critical patent/JPH0513862A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エタロンをスペクトル狭帯域化素子として利
用するレーザー装置の、発振、停止にともなうエタロン
熱変形を防止し、レーザーのスペクトル変化を抑制する
レーザー装置を提供する。 【構成】 発振と停止期間を示す指令により、たとえ
ば熱ビーム発生装置と反射ミラーからなる加熱装置で、
停止中のみエタロンに熱を加える、エタロンホルダー
内に、発熱素子と温度センサーを設け発振停止中のみ発
熱素子でホルダー内の気体を加熱し、温度センサーで温
度を検知する、構成として、発振中と停止中のエタロン
の変形量を同一にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のエタロンにより
狭帯域化されたレーザービームの波長および出力を安定
化する方法に関する。さらに詳しくは、発振および停止
を繰り返す運転モードにおいても速やかに安定化できる
手段を有するレーザー装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、たとえば雑誌カナディアン ジ
ャーナル オブ フィジックス(CAN.J. PHY.)第63巻、1
985、第214〜219頁の「エキシマレーザ発振器のスペク
トル狭帯域化技術(Spectral-narrowing tech-niques fo
r excimer laser oscillators)」に記載された、一般的
な狭帯域レーザー装置の構成を示す説明図である。
【0003】図において、1はレーザー媒質、2はレー
ザー媒質1の一端側に設けられた全反射鏡、3はレーザ
ー媒質1の他端側に設けられた部分反射鏡であり、これ
らにより光共振器(レーザー発振器)を構成している。
【0004】4および5はレーザー光路中に配置された
ファブリペローエタロン(Fabry-Perot etaron)であり、
4は粗調用のファブリペローエタロン(以下、単に粗調
エタロンという)、5は微調用のファブリペローエタロ
ン(以下、単に微調エタロンという)である。粗調エタ
ロン4および微調エタロン5は、それぞれ石英ガラスの
鏡面を対向させたものであり、粗調エタロン4は微調エ
タロン5よりも鏡面間隔が狭く設定されている。6は部
分反射鏡3から放射されるレーザービームである。
【0005】つぎに、図3に示したレーザー装置の動作
について説明する。電圧の印加によりレーザー媒質1が
励起されると、励起および遷移の繰り返しによってコヒ
ーレント光が発生し、この光は、全反射鏡2および部分
反射鏡3からなる光共振器中を何度も往復するあいだに
増幅され、最終的に所定出力のレーザービーム6として
取り出される。
【0006】このようなレーザー装置のうち、エキシマ
レーザ、半導体レーザ、色素レーザまたは一部の固体レ
ーザなどは発振波長幅が広いが、光共振器中に分光素子
を挿入することにより発振波長幅を狭くできることが知
られている。したがって、図示したように、複数のエタ
ロンすなわち粗調エタロン4および微調エタロン5を挿
入すれば、限りなく単色に近い所望波長のレーザービー
ム6を取り出すことができる。
【0007】図4〜7は波長λに対する各分光特性図で
あり、図4は粗調エタロン4による透過特性図、図5は
微調エタロン5による透過特性図、図6はレーザー媒質
1によるレーザゲインプロフィール特性図、図7は狭帯
域化されたレーザービーム6の出力特性図である。
【0008】こうして、もともと図6のような分光特性
のレーザービームは、各エタロン4、5を透過すること
により、各ピーク波長λmおよびλm が重なる設
定波長λを中心とする図7のような狭い波長範囲で発
振する。実際には、発振中に各エタロン4、5を何度も
通るため、レーザービーム6の線幅は各エタロン4、5
で決定する波長幅の1/2〜1/10となる。
【0009】しかし、前述の雑誌にも記載されているよ
うに、レーザービーム6の短期間の安定性については、
光共振器を改良したり各エタロン4、5に対する入射角
θを小さくすることにより改善できるが、長期的には、
熱的な問題、とくにレーザービーム6が各エタロン4、
5を透過するときの発熱による波長シフトが大きな問題
である。
【0010】図8〜10は発熱による波長シフトを示す各
分光特性図であり、図8は粗調エタロン4のピーク波長
λm、図9は微調エタロン5のピーク波長λm、図
10はレーザービーム6の出力のばあいをそれぞれ示し、
実線は発振直後の分光特性、破線は経時変化後の分光特
性である。
【0011】図8〜10から明らかなように、発振直後
(実線)は各ピーク波長λmおよびλmが設定波長
λと一致しているが、発熱によりエタロンが変形する
と、各ギャップ長(鏡面間隔)dおよびdが変化し
て、ピーク波長λmおよびλmは破線のようにシフ
トし、それぞれΔλ、Δλだけ変化する。
【0012】このように、発熱により各ピーク波長λm
およびλmがシフトすると、 λm≠λm となり、かつ、両者を重ねたときの光透過量は、 λm=λm のばあいと比べて減少する。したがって、レーザービー
ム6は、図10に示すように、中心波長が設定波長λ
ら微調エタロン5のピーク波長λmにシフトすると共
に、出力がΔPだけ減少する。
【0013】この波長シフトは、レーザー発振時エタロ
ンを透過するレーザービームによりエタロン自身のロス
で発熱し、エタロンが変形して透過スペクトル特性が変
化することによる。これを補正するため粗調エタロン4
と微調エタロン5のギャップ間に存在する気体(たとえ
ば窒素ガス)の圧力を変えることにより、当気体の屈折
率を変化させて両エタロンの中心波長を目的の波長に合
致させる制御を行っている。しかしながら発振が停止し
たとき、エタロンの発熱もなくなるのでエタロンは元の
形状に復帰する。この復帰過程で再び発振が始まると、
両エタロンのギャップ間隔が不明であるため、両エタロ
ンの気体の圧力制御の方法が非常に複雑になる。
【0014】この制御方法の一例は、特開平2-111090号
公報に詳細に述べられている。すなわち、通常の運転状
態でレーザービームの波長情報に基づいて微調エタロン
5を調整してレーザーの波長を安定化すると共に、レー
ザービームの出力情報に基づいて、粗調エタロン4を調
整してビーム出力を安定にする制御を行う。この他に、
レーザーシステムが運転を開始するとき、各種パラメ
ーターを初期化すること、レーザー発振を開始したと
き、停止または発振開始時を意味するコールド状態また
は発振中を意味するホット状態を表すパラメーターKに
基づきコールドスタートであるか、否かを判定するこ
と、コールドスタートなら一定の印加電圧で発振させ
ながら波長制御を実行して暖気運転し、かつ、粗調エタ
ロンの最適位置をサーチ処理すること、レーザービー
ムの波長と出力がそれぞれ設定値に対して所定範囲内に
なったときに、前記パラメーターKをホット状態の値に
設定すること、発振が停止すると停止後の時間を計算
し、設定以上の停止時間になると前記パラメーターKを
コールド状態の値に設定すること、波長制御、出力制
御の制御量を記憶しておき、発振開始時、停止時間を想
定したエタロンの機械的熱時定数から両エタロンの制御
開始気体圧力を決定すること、など多くの制御方法をマ
イクロコンピューターで実現させている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したとおり、
従来のレーザー装置では、発振中のエタロンの自己発熱
による変形と、停止時の元の形状に復帰することによる
エタロンのスペクトル特性の変化を越えて、発振と停止
の繰り返し、さらに発振と停止時間の変化を考慮して、
必要なスペクトル特性がえらえるように両エタロン4、
5を最適に制御するには、非常に複雑な制御を必要とす
る問題があった。
【0016】本発明は、上記のような問題を解消するた
めになされたもので、発振と停止の繰り返し、またその
発振時間や停止時間の変化があっても、発振開始から所
定のスペクトル性能を有するレーザービームがえられる
レーザー装置をうることを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザー装
置は、発振時のエタロン自身の発熱量に相当する熱源を
有する加熱手段を具備し、この加熱手段を発振中は動作
させず、停止中に動作させて、停止中のエタロンを加熱
し、エタロンの変形量を発振中も停止中も同じ状態に維
持するようにしたものである。
【0018】
【作用】本発明によるレーザー装置によれば、レーザー
の発振を停止したときは、加熱手段からの熱を各エタロ
ンに供給し、各エタロンの温度はレーザーの発振中と同
じ温度を維持でき、各エタロンの熱による変形量はレー
ザーの発振中も停止中も同じ状態に維持できるため、発
振、停止を繰り返しても安定した波長と出力のレーザー
ビームをえられる。以下に本発明を図面により説明す
る。
【0019】
【実施例】[実施例1]図1は本発明の一実施例による
レーザー装置の構成を示す説明図で、1〜6は図3と同
一部分を示し、7は熱ビーム発生装置、8は熱ビーム、
9はレーザーの発振、停止を制御する制御系、10は熱ビ
ームを反射するミラーなどの光学部品である。
【0020】この装置において本レーザー装置の発振と
停止を制御する制御系9が、熱ビーム発生装置7と熱ビ
ーム反射ミラーである光学部品10の制御機能を持ってい
る。すなわち、レーザー発振中は熱ビーム発生装置7が
熱ビーム8を出力しないように制御系9により制御され
ると共に、光学部品10が破線で示すようにレーザービー
ム光路と平行の位置にはね上がり、レーザービームの通
過に何らの影響も与えないように制御系9により制御さ
れている。
【0021】一方、レーザー発振が停止すると、制御系
9が熱ビーム発生装置7を制御して熱ビーム8を発生さ
せる。同時に、光学部品10を制御して図1の実線で示す
位置に位置決めする。熱ビーム8は、発振中の両エタロ
ン4、5自身が発熱するのと等しい熱を両エタロン4、
5に与えるように出力が調整されている。光学部品10が
実線の位置になると、熱ビーム8が、光学部品10で方向
を変えられレーザービームの光路系と同一系路を通る。
したがって、熱ビーム8が両エタロン4、5を通過する
ので、両エタロン4、5は熱ビーム8により加熱され、
発振中と同一温度に維持される。したがって両エタロン
4、5の変形量は発振中も停止中も変化がなくなる。よ
って両エタロン4、5の制御気体圧力を発振停止直前の
値でホールドしておき、この圧力で再発振すれば、発振
開始時から正規のレーザービームの波長と出力がえられ
ることになる。
【0022】[実施例2]本発明の他の実施例を図2に
示す。図2はレーザー装置のエタロン部分の構成を示す
説明図である。図1に示したエタロン4、5はエタロン
ホルダー11の中に制御気体を充填され、密閉されて固定
されている。エタロンホルダー11にはレーザービームを
通すためウィンドウ12A、12Bと呼ばれるレーザービーム
に対し透明な材料が取りつけられている。13は、レーザ
ービームの波長あるいは出力を制御するためのエタロン
圧力制御手段で、14はエタロンまわりの気体の圧力を制
御する気体導管である。15は、エタロンホルダー11内の
温度を検出する温度センサー、16はエタロン内の温度を
変えるための発熱素子、17はレーザーの発振、停止に合
わせて温度センサー15の温度にもとづき発熱素子16を制
御する温度制御装置である。
【0023】つぎに、動作について説明する。レーザー
発振中は、この状態を検知して温度制御装置17は発熱素
子16を動作させない。しかし、温度センサー15により発
振中のエタロンホルダー11内の温度を検知している。発
振が停止すると、停止瞬時の温度θLを記憶する。そし
て、温度制御装置17は発熱素子16を動作させてエタロン
ホルダー11内の温度が発振停止時の温度θLと等しくな
るよう発熱素子16の発熱を制御する。発振が開始すると
再び、発熱素子16の動作を止める。
【0024】以上によりエタロン圧力制御手段13は、発
振停止瞬時の圧力をホールドしておき、発振開始時、こ
の圧力値で制御を再開すると、所定のレーザービームの
波長と出力を容易にうることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザー発振状態を検知しレーザー発振の停止中もエタ
ロンの発熱を、発振中と同じになるように加熱する手段
を付加したために、エタロンの温度がレーザーの発振中
も停止中も一定になる。その結果、発振停止瞬時のエタ
ロン制御圧力を記憶しておき発振開始時、この圧力で再
スタートするだけで、複雑な制御を必要とせず、波長、
出力など所定の性能を有するレーザービームを容易にう
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるレーザー装置の構成を
示す説明図である。
【図2】本発明の他の実施例による、レーザー装置のエ
タロン部分の構成を示す説明図である。
【図3】従来の一般的な狭帯域レーザー装置の構成を示
す説明図である。
【図4】粗調エタロンによる波長に対する透過特性図で
ある。
【図5】微調エタロンによる波長に対する透過特性図で
ある。
【図6】レーザー媒質によるレーザーゲインプロフィー
ル特性図である。
【図7】狭帯域化されたレーザービームの出力特性図で
ある。
【図8】粗調エタロンのピーク波長の発熱による波長シ
フトを示す分光特性図である。
【図9】微調エタロンのピーク波長の発熱による波長シ
フトを示す分光特性図である。
【図10】レーザービームの出力の発熱による波長シフ
トを示す分光特性図である。
【符号の説明】
4 粗調用のファブリペローエタロン 5 微調用のファブリペローエタロン 7 熱ビーム発生装置 8 熱ビーム 9 制御系 10 光学部品 11 エタロンホルダー 15 温度センサー 16 発熱素子 17 温度制御装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粗調用のファブリペローエタロンと微調
    用のファブリペローエタロンの二つのスペクトル狭帯域
    化素子を有するレーザー装置において、レーザーの発振
    と停止による前記両エタロンの熱変形によって生じるス
    ペクトル狭帯域化性能変化に対し、発振と停止を制御す
    る制御系からの指令により、発振の停止中のみ前記両エ
    タロンを加熱し前記両エタロンの熱変形を阻止する加熱
    手段を具備することを特徴とするレーザー装置。
  2. 【請求項2】 前記加熱手段が、熱ビーム発生装置と該
    熱ビーム発生装置からの熱ビームを前記両エタロンに導
    くための光学部品とからなる請求項1記載のレーザー装
    置。
  3. 【請求項3】 粗調用のファブリペローエタロンと微調
    用のファブリペローエタロンの二つのスペクトル狭帯域
    化素子を有するレーザー装置において、前記両エタロン
    をそれぞれ収納するエタロンホルダー内の気体温度を検
    出する温度センサーと、前記エタロンホルダー内の気体
    を加熱する加熱素子と、前記温度センサーの情報を元に
    前記エタロンホルダー内の気体温度を発振中も停止中も
    一定に保つための温度制御装置とからなる加熱手段を具
    備することを特徴とするレーザー装置。
JP16131691A 1991-07-02 1991-07-02 レーザー装置 Pending JPH0513862A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16131691A JPH0513862A (ja) 1991-07-02 1991-07-02 レーザー装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16131691A JPH0513862A (ja) 1991-07-02 1991-07-02 レーザー装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0513862A true JPH0513862A (ja) 1993-01-22

Family

ID=15732783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16131691A Pending JPH0513862A (ja) 1991-07-02 1991-07-02 レーザー装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0513862A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001307997A (ja) * 2000-04-26 2001-11-02 Canon Inc レーザ発振装置、露光装置、半導体デバイス製造方法、半導体製造工場、および、露光装置の保守方法
US6909303B2 (en) 2002-08-27 2005-06-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Multichip module and testing method thereof
US7905608B2 (en) 2006-08-31 2011-03-15 Seiko Epson Corporation Light source device and image display device having a wavelength selective element
US8047659B2 (en) 2007-07-12 2011-11-01 Seiko Epson Corporation Light source device, image display apparatus, and monitor apparatus
US8057051B2 (en) 2007-08-30 2011-11-15 Seiko Epson Corporation Light source device, image display device, and monitor device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001307997A (ja) * 2000-04-26 2001-11-02 Canon Inc レーザ発振装置、露光装置、半導体デバイス製造方法、半導体製造工場、および、露光装置の保守方法
US6909303B2 (en) 2002-08-27 2005-06-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Multichip module and testing method thereof
US7905608B2 (en) 2006-08-31 2011-03-15 Seiko Epson Corporation Light source device and image display device having a wavelength selective element
US8038306B2 (en) 2006-08-31 2011-10-18 Seiko Epson Corporation Light source device and image display device having a wavelength selective element
US8047659B2 (en) 2007-07-12 2011-11-01 Seiko Epson Corporation Light source device, image display apparatus, and monitor apparatus
US8057051B2 (en) 2007-08-30 2011-11-15 Seiko Epson Corporation Light source device, image display device, and monitor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1668752B1 (en) Wavelength control of an external-cavity tuneable laser
US4947398A (en) Laser device with wavelength stabilization control and method of operating the same
US5438579A (en) Wavelength stabilizing apparatus
US9728937B2 (en) Method of controlling wavelength tunable laser, control data structure of wavelength tunable laser, and wavelength tunable laser
JP2836566B2 (ja) 波長安定化狭帯域エキシマレーザ装置
US5265115A (en) Solid-state laser device having a feedback loop
EP2058907B1 (en) Frequency-stabilized laser device, laser frequency stabilizing method, and laser frequency stabilizing program
US6735225B2 (en) Chirp compensation method and apparatus
JP2005506686A (ja) ゲイン媒体の両端の電圧によるレーザ損失の評価および調整
JP3320747B2 (ja) レーザーとその操作方法
US20060072634A1 (en) Calibration methods for tunable lasers
WO1989004075A1 (fr) Procede de stabilisation de la longueur d'onde d'un laser et laser a longueur d'onde stabilisee
US11437777B2 (en) Method for tuning emission wavelength of laser device
JPH0513862A (ja) レーザー装置
JPH0797675B2 (ja) 半導体レーザ励起型固体レーザ装置
JP2020107695A (ja) 波長可変レーザ装置の制御方法
Sugiyama et al. Characteristics of a pressure-tuned single-mode dye laser oscillator pumped by a copper vapor laser
JP2003051634A (ja) 放電励起型レーザ装置
JP7573429B2 (ja) レーザ装置、及び波長異常検出方法
JP2939633B2 (ja) 狭帯域発振エキシマレーザの制御装置
JP2000174371A (ja) レーザ装置およびレーザ装置の発振周波数制御方法
JPH02111090A (ja) レーザ安定化方法
JP2003158316A (ja) 固体レーザ装置
JPH05121816A (ja) 周波数安定化パルス発振レーザ
JPH01184888A (ja) レーザ波長の安定化方法