JPH0634430B2 - レ−ザ発振器 - Google Patents
レ−ザ発振器Info
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- JPH0634430B2 JPH0634430B2 JP16960586A JP16960586A JPH0634430B2 JP H0634430 B2 JPH0634430 B2 JP H0634430B2 JP 16960586 A JP16960586 A JP 16960586A JP 16960586 A JP16960586 A JP 16960586A JP H0634430 B2 JPH0634430 B2 JP H0634430B2
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- JP
- Japan
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- laser
- resonator
- short
- pulse
- laser light
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Links
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 23
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 9
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N chembl402140 Chemical compound Cl.C1=2C=C(C)C(NCC)=CC=2OC2=C\C(=N/CC)C(C)=CC2=C1C1=CC=CC=C1C(=O)OCC VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/082—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光学計測への応用上有用なナノ秒以下の時間
幅の光パルスを発生し得るレーザ発振器に関する。
幅の光パルスを発生し得るレーザ発振器に関する。
（従来の技術） １ｎｓ（１０-9秒）以下の時間幅を有するような光パル
ス（以下光短パルスと略す）は、高速現象の計測、測定
を行うために広く用いられている。このような光短パル
スを発生させるためには通常固体レーザや気体レーザ、
またレーザ媒質が溶液である色素レーザのモード同期発
振を利用する。この方法を用いると容易に１ｎｓ以下、
時に１ps（１０-12秒）以下の時間幅を有する光パルス
が得られる。また、物性測定で多用される色素レーザで
は、非常に短い共振器のレーザを数ｎｓから数十ｎｓの
時間幅の光パルスで励起し、緩和発振を利用してｐｓオ
ーダの光短パルスを得るという方法も試みられている。
ス（以下光短パルスと略す）は、高速現象の計測、測定
を行うために広く用いられている。このような光短パル
スを発生させるためには通常固体レーザや気体レーザ、
またレーザ媒質が溶液である色素レーザのモード同期発
振を利用する。この方法を用いると容易に１ｎｓ以下、
時に１ps（１０-12秒）以下の時間幅を有する光パルス
が得られる。また、物性測定で多用される色素レーザで
は、非常に短い共振器のレーザを数ｎｓから数十ｎｓの
時間幅の光パルスで励起し、緩和発振を利用してｐｓオ
ーダの光短パルスを得るという方法も試みられている。
（発明が解決しようとする問題点） 上述したモード同期発振レーザは、長年にわたり技術改
良が続けられた結果、信頼性も高まり汎用装置として広
く使用されるようになつたが、なおいくつかの問題点が
ある。１つには、精密な装置構成と正確な動作条件の制
御とを要するから、装置コストが非常に高くなることで
ある。また、モード同期発振では、光パルスはレーザ共
振器内を光が往復する時間間隔でくり返されるパルス列
として得られるので、単一の光パルスのみをとり出す必
要がある場合には、やはりそのための高度な技術と高価
な装置が必要となる。
良が続けられた結果、信頼性も高まり汎用装置として広
く使用されるようになつたが、なおいくつかの問題点が
ある。１つには、精密な装置構成と正確な動作条件の制
御とを要するから、装置コストが非常に高くなることで
ある。また、モード同期発振では、光パルスはレーザ共
振器内を光が往復する時間間隔でくり返されるパルス列
として得られるので、単一の光パルスのみをとり出す必
要がある場合には、やはりそのための高度な技術と高価
な装置が必要となる。
一方、数mm長以下の非常に短い共振器（以下短共振器と
略す）を有する色素レーザでは、ＱスイツチＹＡＧレー
ザの高調波のような高ピーク強度の数ｎｓ〜数十ｎｓの
時間幅の光パルスを励起源とした場合、緩和発振により
１００ｐｓ以下の時間幅の光短パルスが１ｎｓ程度の間
隔で発生する。このレーザ光出六を実際の計測，測定に
利用するためにはやはり単一の光短パルスをとり出すこ
とが望ましい。これを実現するため短共振器色素レーザ
から最初の光短パルスが発生した直後に、他の色素レー
ザ発振器からのレーザ光を短共振器色素レーザの光増幅
部に入射させて利得を減少させ、以後の短共振器色素レ
ーザの発振を阻止するという方法が提案されている。こ
の方法の欠点は２台のレーザ発振器で構成し、１つのレ
ーザ発振器からの出力を正確に他方のレーザ発振器の光
増幅部に導くという方式であるためコンポーネントが多
くなり光学系が複雑になることである。
略す）を有する色素レーザでは、ＱスイツチＹＡＧレー
ザの高調波のような高ピーク強度の数ｎｓ〜数十ｎｓの
時間幅の光パルスを励起源とした場合、緩和発振により
１００ｐｓ以下の時間幅の光短パルスが１ｎｓ程度の間
隔で発生する。このレーザ光出六を実際の計測，測定に
利用するためにはやはり単一の光短パルスをとり出すこ
とが望ましい。これを実現するため短共振器色素レーザ
から最初の光短パルスが発生した直後に、他の色素レー
ザ発振器からのレーザ光を短共振器色素レーザの光増幅
部に入射させて利得を減少させ、以後の短共振器色素レ
ーザの発振を阻止するという方法が提案されている。こ
の方法の欠点は２台のレーザ発振器で構成し、１つのレ
ーザ発振器からの出力を正確に他方のレーザ発振器の光
増幅部に導くという方式であるためコンポーネントが多
くなり光学系が複雑になることである。
このモード同期法によらない光短パルス発生のためのレ
ーザについては、ボア（Ｂｏｒ）とシエーフアー（Sch
fer）による、アブライド・フイジクス（Appl．Phy
s．）誌の１９８３年、第Ｂ３１巻、の２０９頁〜２１
３頁にわたつて掲載された論文の中で原理、装置構成の
詳細が述べられている。
ーザについては、ボア（Ｂｏｒ）とシエーフアー（Sch
fer）による、アブライド・フイジクス（Appl．Phy
s．）誌の１９８３年、第Ｂ３１巻、の２０９頁〜２１
３頁にわたつて掲載された論文の中で原理、装置構成の
詳細が述べられている。
この発明の目的は、上述した従来法の欠点を除去したよ
り簡便に単一の光短パルスを発生することが可能なレー
ザ発振器を提供することにある。
り簡便に単一の光短パルスを発生することが可能なレー
ザ発振器を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供するレーザ
発振器は、第１のレーザ共振器と、該第１のレーザ共振
器と異なる光軸を有し該第１のレーザ共振器よりも共振
器長が大きくかつ共振器損失が小さな第２のレーザ共振
器とが、単一のレーザ光増幅部を共有することを特徴と
する。
発振器は、第１のレーザ共振器と、該第１のレーザ共振
器と異なる光軸を有し該第１のレーザ共振器よりも共振
器長が大きくかつ共振器損失が小さな第２のレーザ共振
器とが、単一のレーザ光増幅部を共有することを特徴と
する。
（作用） 本発明は、光軸と共振器長、および共振器損失が異なる
２つのレーザ共振器で単一のレーザ媒質を共有すること
を特徴としている。このような構成によりレーザ媒質を
パルス的に強く励起した際、一方の単共振器長でかつ共
振器損失が大きなレーザ共振器で緩和発振による最初の
光短パルスが発生した後、長共振器長でかつ共振器損失
の小さい他方のレーザ共振器による発振が立ち上がるよ
うにすることができる。後者の共振器によるレーザ発振
のためレーザ媒質の利得が減少するので、以後の前者の
共振器によるレーザ発振を阻止することができる。この
結果、前者のレーザ共振器からは単一の光短パルスガレ
ーザ光出力として取り出される。
２つのレーザ共振器で単一のレーザ媒質を共有すること
を特徴としている。このような構成によりレーザ媒質を
パルス的に強く励起した際、一方の単共振器長でかつ共
振器損失が大きなレーザ共振器で緩和発振による最初の
光短パルスが発生した後、長共振器長でかつ共振器損失
の小さい他方のレーザ共振器による発振が立ち上がるよ
うにすることができる。後者の共振器によるレーザ発振
のためレーザ媒質の利得が減少するので、以後の前者の
共振器によるレーザ発振を阻止することができる。この
結果、前者のレーザ共振器からは単一の光短パルスガレ
ーザ光出力として取り出される。
（実施例） この発明の実施例について図面を参照しながら詳細な説
明を行う。
明を行う。
第１図は、この発明を適用した一実施例の模式的構成を
示すものである。この例では薄い色素セル１に満たした
色素溶液２がレーザ媒質であり、セルの両面に施した低
反射率の反射膜が１つのレーザ共振器を構成する短共振
器ミラー１１となつている。色素溶液２が励起レーザ光
３によつて励起されると、短共振器のレーザ発振器から
短パルスレーザ光１０１が発生する。励起レーザ光３に
よる励起部分はまた高反射率の長共振器ミラー２１と長
共振器出力ミラー２２で構成される長共振器のレーザ発
振器のレーザ光増幅部にもなつており、短パルスレーザ
光１０１の発振に対し時間的遅延を持つて長パルスレー
ザ光２０１の発振が生じる。
示すものである。この例では薄い色素セル１に満たした
色素溶液２がレーザ媒質であり、セルの両面に施した低
反射率の反射膜が１つのレーザ共振器を構成する短共振
器ミラー１１となつている。色素溶液２が励起レーザ光
３によつて励起されると、短共振器のレーザ発振器から
短パルスレーザ光１０１が発生する。励起レーザ光３に
よる励起部分はまた高反射率の長共振器ミラー２１と長
共振器出力ミラー２２で構成される長共振器のレーザ発
振器のレーザ光増幅部にもなつており、短パルスレーザ
光１０１の発振に対し時間的遅延を持つて長パルスレー
ザ光２０１の発振が生じる。
本実施例では、色素セル１の実効長を２mmとし、色素溶
液２には１０-3mol／のローダミン６Ｇのメタノール
溶液を用いた。
液２には１０-3mol／のローダミン６Ｇのメタノール
溶液を用いた。
また励起レーザ光３には時間幅が約１０ｎｓの、Ｑ−ス
イツチＹＡＧレーザの第２の高調波光（波長５３２ｎ
ｍ）を使用し、色素セル１にビーム径２mmで集光し、１
パルスあたり１０ｍＪのエネルギーで励起を行つた。短
共振器ミラー１１としては波長５８０ｎｍ付近で２０％
の反射率を有する誘電体多層膜を使用した。長共振器ミ
ラー２１には波長５８０ｎｍ付近で９９％以上の反射率
と５０cmの曲率半径を有する球面鏡を用い、長共振器出
力ミラー２２には反射率９０％の平面鏡を使用した。両
者間の光学長は１５cmとし、長共振器出力ミラー２２と
色素セル１の励起部との距離は約３cmに設定した。ま
た、短共振器ミラー１１の役目をする誘電体多層膜は、
長共振器のレーザ発振器の光軸では波長５８０ｎｍ付近
の光に対して反射防止膜となるようにしている。
イツチＹＡＧレーザの第２の高調波光（波長５３２ｎ
ｍ）を使用し、色素セル１にビーム径２mmで集光し、１
パルスあたり１０ｍＪのエネルギーで励起を行つた。短
共振器ミラー１１としては波長５８０ｎｍ付近で２０％
の反射率を有する誘電体多層膜を使用した。長共振器ミ
ラー２１には波長５８０ｎｍ付近で９９％以上の反射率
と５０cmの曲率半径を有する球面鏡を用い、長共振器出
力ミラー２２には反射率９０％の平面鏡を使用した。両
者間の光学長は１５cmとし、長共振器出力ミラー２２と
色素セル１の励起部との距離は約３cmに設定した。ま
た、短共振器ミラー１１の役目をする誘電体多層膜は、
長共振器のレーザ発振器の光軸では波長５８０ｎｍ付近
の光に対して反射防止膜となるようにしている。
以上に述べた条件でレーザ発振の動作を行つた結果を図
を参照して説明する。第２図は、各レーザ光パルスの強
度の時間変化を表わしている。本図（ｂ）〜（ｄ）の横
軸は同図（ａ）の励起レーザ光時間波形３０１の時間を
基準にとつて示されている。第２図（ｂ）は、第１図に
おいて長共振器ミラー２１と長共振器出力ミラー２２と
の間に遮光物を挿入した時に得られる短パルスレーザ光
１０１の強度の時間変化を示している。この場合の短パ
ルスレーザ光１０１は、長パルスレーザ光の発振を阻止
した場合の短パルスレーザ光時間波形３０２の時間変化
を示し、いくつかの緩和発振による光短パルスの繰り返
しとなつている。同図（ｃ）の長パルスレーザ光時間波
形３０３は長共振器によるレーザ発振で得られる長パル
スレーザ光２０１の強度の時間変化を示している。これ
ら図（ｂ）および（ｃ）は、長パルスレーザ光２０１の
発振の立上りのタイミングが、短パルスレーザ１０１の
発振の立上りより１〜２ｎｓ秒程度遅れることを示して
いる。また第２図（ｄ）は、同図（ｅ）に示す長パルス
レーザ光２０１も発振させた時に得られる短パルスレー
ザ光１０１の強度の時間変化を表わしている。この場合
の短パルスレーザ光１０１は長パルスレーザの発振があ
る場合の短パルスレーザ光時間波形３０４に示すよう
に、単一の緩和発振光短パルスのみとなる。このような
光短パルスが得られるのは、先に説明したように、短共
振器による最初の緩和発振の後に長共振器によるレーザ
発振が立ち上がり以後短共振器でのレーザ光の増幅利得
が減少してしまうから、後続の緩和発振が抑制されるこ
とによつている。第２図に示す波形観測よりもつと時間
分解能の高い測定から、（ｄ）に示すような短共振器に
よつて得られる単一の光短パルスの時間幅は３０ｐｓ〜
ｐｓであることが分つた。また、そのエネルギーは約１
００μＪであつた。
を参照して説明する。第２図は、各レーザ光パルスの強
度の時間変化を表わしている。本図（ｂ）〜（ｄ）の横
軸は同図（ａ）の励起レーザ光時間波形３０１の時間を
基準にとつて示されている。第２図（ｂ）は、第１図に
おいて長共振器ミラー２１と長共振器出力ミラー２２と
の間に遮光物を挿入した時に得られる短パルスレーザ光
１０１の強度の時間変化を示している。この場合の短パ
ルスレーザ光１０１は、長パルスレーザ光の発振を阻止
した場合の短パルスレーザ光時間波形３０２の時間変化
を示し、いくつかの緩和発振による光短パルスの繰り返
しとなつている。同図（ｃ）の長パルスレーザ光時間波
形３０３は長共振器によるレーザ発振で得られる長パル
スレーザ光２０１の強度の時間変化を示している。これ
ら図（ｂ）および（ｃ）は、長パルスレーザ光２０１の
発振の立上りのタイミングが、短パルスレーザ１０１の
発振の立上りより１〜２ｎｓ秒程度遅れることを示して
いる。また第２図（ｄ）は、同図（ｅ）に示す長パルス
レーザ光２０１も発振させた時に得られる短パルスレー
ザ光１０１の強度の時間変化を表わしている。この場合
の短パルスレーザ光１０１は長パルスレーザの発振があ
る場合の短パルスレーザ光時間波形３０４に示すよう
に、単一の緩和発振光短パルスのみとなる。このような
光短パルスが得られるのは、先に説明したように、短共
振器による最初の緩和発振の後に長共振器によるレーザ
発振が立ち上がり以後短共振器でのレーザ光の増幅利得
が減少してしまうから、後続の緩和発振が抑制されるこ
とによつている。第２図に示す波形観測よりもつと時間
分解能の高い測定から、（ｄ）に示すような短共振器に
よつて得られる単一の光短パルスの時間幅は３０ｐｓ〜
ｐｓであることが分つた。また、そのエネルギーは約１
００μＪであつた。
本実施例の場合、光短パルスの発振波長幅は５８０ｎｍ
と中心として約３ｎｍと広いが、単色性にすぐれた出力
を得るには分光器により狭帯域成分のみを選び出して、
時間的に同期をもつて励起した色素レーザ増幅器で増幅
すれば良い。
と中心として約３ｎｍと広いが、単色性にすぐれた出力
を得るには分光器により狭帯域成分のみを選び出して、
時間的に同期をもつて励起した色素レーザ増幅器で増幅
すれば良い。
（実施例の変形） 第１図の実施例では、色素レーザの場合について述べロ
ーダミン６Ｇ溶液の使用時について詳細に説明を行つた
が、他の色素溶液でも波長を考慮して、共振器の構成部
品、励起光源を適切に選択すれば実施例と同様に容易に
光単パルスを得ることができる。また、本発明はレーザ
媒質が色素のみならず、ｎｓオーダの反転分布寿命を有
する他の材料、例えば半導体結晶や、カラーセンサを有
するアルカリハライド結晶である場合にも広く適用する
ことができる。
ーダミン６Ｇ溶液の使用時について詳細に説明を行つた
が、他の色素溶液でも波長を考慮して、共振器の構成部
品、励起光源を適切に選択すれば実施例と同様に容易に
光単パルスを得ることができる。また、本発明はレーザ
媒質が色素のみならず、ｎｓオーダの反転分布寿命を有
する他の材料、例えば半導体結晶や、カラーセンサを有
するアルカリハライド結晶である場合にも広く適用する
ことができる。
（発明の効果） 以上に述べたように、本発明を用いれば、簡単な構成に
よつて容易にｐｓオーダの時間幅を有する光短パルスが
得られ、各種高速過程の計測、測定に応用することが可
能となる。
よつて容易にｐｓオーダの時間幅を有する光短パルスが
得られ、各種高速過程の計測、測定に応用することが可
能となる。
第１図は本発明の一実施例の模式的構成を示す図、第２
図は第１図実施例で得られたレーザ光パルスの強度の時
間変化を示すための説明図である。 １……色素セル、２……色素溶液、３……励起レーザ
光、１１……短共振器ミラー、２１……長共振器ミラ
ー、２２……長共振器出力ミラー、１０１……短パルス
レーザ光、２０１……長パルスレーザ光、３０１……励
起レーザ光時間波形、３０２……長パルスレーザ光の発
振を阻止した場合の短パルスレーザ光時間波形、３０３
……長パルスレーザの光時間波形、３０４……長パルス
レーザ光の発振がある場合の短パルスレーザ光時間波
形。
図は第１図実施例で得られたレーザ光パルスの強度の時
間変化を示すための説明図である。 １……色素セル、２……色素溶液、３……励起レーザ
光、１１……短共振器ミラー、２１……長共振器ミラ
ー、２２……長共振器出力ミラー、１０１……短パルス
レーザ光、２０１……長パルスレーザ光、３０１……励
起レーザ光時間波形、３０２……長パルスレーザ光の発
振を阻止した場合の短パルスレーザ光時間波形、３０３
……長パルスレーザの光時間波形、３０４……長パルス
レーザ光の発振がある場合の短パルスレーザ光時間波
形。
Claims (1)
- 【請求項１】第１のレーザ共振器と、該第１のレーザ共
振器と異なる光軸を有し該第１のレーザ共振器よりも共
振器長が大きくかつ共振器損失が小さな第２のレーザ共
振器とが、単一のレーザ光増幅部を共有することを特徴
とするレーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16960586A JPH0634430B2 (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | レ−ザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16960586A JPH0634430B2 (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | レ−ザ発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6325994A JPS6325994A (ja) | 1988-02-03 |
| JPH0634430B2 true JPH0634430B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=15889594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16960586A Expired - Lifetime JPH0634430B2 (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | レ−ザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634430B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19653546C1 (de) * | 1996-12-20 | 1998-07-16 | Jenoptik Jena Gmbh | Laser mit verschiedenen Emissionsrichtungen |
-
1986
- 1986-07-17 JP JP16960586A patent/JPH0634430B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6325994A (ja) | 1988-02-03 |
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