JPH0734492B2 - 異波長同時モ−ド同期レ−ザ−発振装置 - Google Patents
異波長同時モ−ド同期レ−ザ−発振装置Info
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- JPH0734492B2 JPH0734492B2 JP62017757A JP1775787A JPH0734492B2 JP H0734492 B2 JPH0734492 B2 JP H0734492B2 JP 62017757 A JP62017757 A JP 62017757A JP 1775787 A JP1775787 A JP 1775787A JP H0734492 B2 JPH0734492 B2 JP H0734492B2
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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
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/1068—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using an acousto-optical device
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波光変調器とレーザー発振装置を組み合わ
せた異波長同時モード同期レーザー発振装置に関する。
せた異波長同時モード同期レーザー発振装置に関する。
一般にレーザーの発振スペクトルは多数のモードから成
り立っているが、これらモード間に特定の位相関係がで
きると干渉効果によって鋭い光パルス列が発生する。こ
のようなモード同期による単一波長モード同期レーザー
発振装置について、本件出願人は先に特願昭60−48892
号、特願昭61−70341号として出願している。
り立っているが、これらモード間に特定の位相関係がで
きると干渉効果によって鋭い光パルス列が発生する。こ
のようなモード同期による単一波長モード同期レーザー
発振装置について、本件出願人は先に特願昭60−48892
号、特願昭61−70341号として出願している。
先ず、既に出願している単一波長モード同期レーザー発
振装置について、図面を参照して概略を説明する。
振装置について、図面を参照して概略を説明する。
第４図、第５図は単一波長モード同期レーザー発振装置
を示す図であり、図中、10は全反射光変調器、11は全反
射ミラー、12は超音波トランスジューサ、13は音響光学
媒体、14はレーザー管、15は出力ミラー、16は駆動部で
ある。
を示す図であり、図中、10は全反射光変調器、11は全反
射ミラー、12は超音波トランスジューサ、13は音響光学
媒体、14はレーザー管、15は出力ミラー、16は駆動部で
ある。
図において、全反射光変調器10の音響光学媒体13は音響
光学特性を有する石英で形成され、入射面に対向する面
には全反射ミラー11が形成されている。この音響光学媒
体13の入射面及び全反射ミラー面に垂直な側面には超音
波トランスジューサ12が接合され、光の経路に垂直な方
向に超音波定在波（S.W）を発生する。
光学特性を有する石英で形成され、入射面に対向する面
には全反射ミラー11が形成されている。この音響光学媒
体13の入射面及び全反射ミラー面に垂直な側面には超音
波トランスジューサ12が接合され、光の経路に垂直な方
向に超音波定在波（S.W）を発生する。
このレーザー発振装置において、全反射光変調器10の点
Ｏを含む入射面にブリュースター角で入射したＰ偏光の
光Ｌは全反射ミラー11に垂直に入射し、反射光は入射光
と同一光路を逆行する。
Ｏを含む入射面にブリュースター角で入射したＰ偏光の
光Ｌは全反射ミラー11に垂直に入射し、反射光は入射光
と同一光路を逆行する。
今、超音波トランスジューサ12を動作させていないと
き、音響光学媒体13に入射して全反射ミラー11に垂直に
入射する波長成分の光のみが光路の可逆性により入射経
路と全く同一の経路をたどって入射方向に返される。し
たがって音響光学媒体13は分光プリズムを形成してい
る。
き、音響光学媒体13に入射して全反射ミラー11に垂直に
入射する波長成分の光のみが光路の可逆性により入射経
路と全く同一の経路をたどって入射方向に返される。し
たがって音響光学媒体13は分光プリズムを形成してい
る。
次に超音波トランスジューサ12を動作させて、定在波を
発生させると光を回折させて強度変調させることができ
る。即ち、第６図に示すように、超音波トランスジュー
サ12により発生した超音波定在波により屈折率が正弦波
的に空間で交互に存在する媒質が形成され光波に対して
回折格子として働く。この媒質中に波面W1の平面波が入
射した場合、Ｒのようにその一部が回折される。したが
って、入射経路と全く同一の経路をたどって入射方向に
返される光は弱められ、光シャッタとして動作させるこ
とができる。
発生させると光を回折させて強度変調させることができ
る。即ち、第６図に示すように、超音波トランスジュー
サ12により発生した超音波定在波により屈折率が正弦波
的に空間で交互に存在する媒質が形成され光波に対して
回折格子として働く。この媒質中に波面W1の平面波が入
射した場合、Ｒのようにその一部が回折される。したが
って、入射経路と全く同一の経路をたどって入射方向に
返される光は弱められ、光シャッタとして動作させるこ
とができる。
そこで、超音波トランスジューサ12のシャッタ作用を利
用して、各レーザー発振モードの位相を強制的に同期さ
せることによって、鋭い光パルス列を発生させることが
可能となる。
用して、各レーザー発振モードの位相を強制的に同期さ
せることによって、鋭い光パルス列を発生させることが
可能となる。
ところで、第４図、第５図に示したレーザー発振装置の
場合は、第７図（イ）に示すように全反射ミラー11と超
音波トランスジューサ12により生ずる超音波定在波部分
との間に間隔Ｄが存在するため、光学的には第７図
（ロ）に示すように全反射ミラー11を挟んで対称的な位
置に分離して超音波定在波が生じていることとなる。そ
のため、図の媒質Ａで回折された光Ｒが媒質Ｂにおける
回折を再度受けてＳのような入射経路方向の成分を生
じ、したがって超音波トランスジューサ12が完全な光シ
ャッタとして機能しなくなり、鋭い光パルスを得られな
い可能性が生ずる。
場合は、第７図（イ）に示すように全反射ミラー11と超
音波トランスジューサ12により生ずる超音波定在波部分
との間に間隔Ｄが存在するため、光学的には第７図
（ロ）に示すように全反射ミラー11を挟んで対称的な位
置に分離して超音波定在波が生じていることとなる。そ
のため、図の媒質Ａで回折された光Ｒが媒質Ｂにおける
回折を再度受けてＳのような入射経路方向の成分を生
じ、したがって超音波トランスジューサ12が完全な光シ
ャッタとして機能しなくなり、鋭い光パルスを得られな
い可能性が生ずる。
第８図、第９図はこの点を解決したものであり、第４
図、第５図と基本的構成は同じであり、図中同一番号は
同一内容を示している。なお17は音響連続体である。
図、第５図と基本的構成は同じであり、図中同一番号は
同一内容を示している。なお17は音響連続体である。
第８図、第９図のものにおいては、音響光学媒体13に、
これと音響的に連続した音響連続体17を接続させ、この
両者に跨がって側面にトランスジューサ12を接合させ
て、超音波定在波を発生させている。
これと音響的に連続した音響連続体17を接続させ、この
両者に跨がって側面にトランスジューサ12を接合させ
て、超音波定在波を発生させている。
この場合、第10図（イ）に示すように全反射ミラー11の
両側に連続して超音波定在波が形成されることとなり、
したがって第７図の場合のように２つの分離した超音波
定在波が存在するのとは異なり、第10図（ロ）に示すよ
うに１つの超音波定在波が存在することとなり、入射光
Ｉはこの媒質中で１回だけ回折を受けてＲのように発散
する。
両側に連続して超音波定在波が形成されることとなり、
したがって第７図の場合のように２つの分離した超音波
定在波が存在するのとは異なり、第10図（ロ）に示すよ
うに１つの超音波定在波が存在することとなり、入射光
Ｉはこの媒質中で１回だけ回折を受けてＲのように発散
する。
したがって第８図のような構成にすることにより、全反
射光変調器10をより完全な光シャッタとして機能させる
ことができ、鋭い光パルスを得ることが可能となる。
射光変調器10をより完全な光シャッタとして機能させる
ことができ、鋭い光パルスを得ることが可能となる。
ところで前述した超音波変調レーザー発振装置では、全
反射光変調器10に分光特性をもたせているのでレーザー
発振が行われる可能性のある光のうち、１つの波長しか
レーザー発振が行われず、その結果、単一波長のレーザ
ー光についてしか強制モード同期してパルス化できな
い。
反射光変調器10に分光特性をもたせているのでレーザー
発振が行われる可能性のある光のうち、１つの波長しか
レーザー発振が行われず、その結果、単一波長のレーザ
ー光についてしか強制モード同期してパルス化できな
い。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、異なった
波長を持つレーザー光を単一レーザー装置により発振さ
せると同時に、それらのレーザー光を強制モード同期し
て短パルス化させることのできる異波長同時モード同期
レーザー発振装置を提供することを目的とする。
波長を持つレーザー光を単一レーザー装置により発振さ
せると同時に、それらのレーザー光を強制モード同期し
て短パルス化させることのできる異波長同時モード同期
レーザー発振装置を提供することを目的とする。
そのために本発明の異波長同時モード同期レーザー発振
装置は、出力ミラーと全反射光変調器間にレーザー発振
管を配置して強制モード同期を行うレーザー発振装置に
おいて、前記全反射光変調器は、入射面に無反射膜が形
成され、入射面に垂直に入射した光が垂直に入射する他
面に全反射ミラーが形成された音響光学媒体と、音響光
学媒体の全反射ミラー面に接続された音響連続体と、超
音波トランスデューサ駆動部により駆動され、音響光学
媒体と音響連続体の前記全反射ミラー面に垂直な側面に
前記全反射ミラーを跨いで接合された超音波トランスデ
ューサとからなり、前記超音波トランスジューサを駆動
することにより、前記全反射ミラーの両面で滑らかに波
面が連続した超音波定在波を発生させることを特徴とす
る。
装置は、出力ミラーと全反射光変調器間にレーザー発振
管を配置して強制モード同期を行うレーザー発振装置に
おいて、前記全反射光変調器は、入射面に無反射膜が形
成され、入射面に垂直に入射した光が垂直に入射する他
面に全反射ミラーが形成された音響光学媒体と、音響光
学媒体の全反射ミラー面に接続された音響連続体と、超
音波トランスデューサ駆動部により駆動され、音響光学
媒体と音響連続体の前記全反射ミラー面に垂直な側面に
前記全反射ミラーを跨いで接合された超音波トランスデ
ューサとからなり、前記超音波トランスジューサを駆動
することにより、前記全反射ミラーの両面で滑らかに波
面が連続した超音波定在波を発生させることを特徴とす
る。
本発明の異波長同時モード同期レーザー発振装置は、音
響光学媒体と音響連続体に跨いで接合した超音波トラン
スジューサを駆動し、両媒質中の全反射ミラーの両面で
波面が滑らかに連続した超音波定在波を発生させること
により、音響光学媒体の無反射膜を通して入射した光
を、全反射ミラーで反射させたときに超音波定在波部分
で１回だけ回折させるようにして、任意波長光に対して
より完全な光シャッタ作用を行わせ、これによりレーザ
ー発振光のモード同期を行うようにしたので、異なる波
長のそれぞれに対してモード同期をとることができ、任
意波長の短パルス化を行うことが可能となる。
響光学媒体と音響連続体に跨いで接合した超音波トラン
スジューサを駆動し、両媒質中の全反射ミラーの両面で
波面が滑らかに連続した超音波定在波を発生させること
により、音響光学媒体の無反射膜を通して入射した光
を、全反射ミラーで反射させたときに超音波定在波部分
で１回だけ回折させるようにして、任意波長光に対して
より完全な光シャッタ作用を行わせ、これによりレーザ
ー発振光のモード同期を行うようにしたので、異なる波
長のそれぞれに対してモード同期をとることができ、任
意波長の短パルス化を行うことが可能となる。
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明による異波長同時モード同期レーザー発
振装置の全反射光変調器を示す図で、同図（イ）は入射
光と全反射光変調器の関係を示す側面図、同図（ロ）は
底面図で、第２図は本発明による異波長同時モード同期
レーザー発振装置の全体構成を示す図であり、第４図〜
第９図と同一番号は同一内容を示している。なお、18は
無反射膜である。
振装置の全反射光変調器を示す図で、同図（イ）は入射
光と全反射光変調器の関係を示す側面図、同図（ロ）は
底面図で、第２図は本発明による異波長同時モード同期
レーザー発振装置の全体構成を示す図であり、第４図〜
第９図と同一番号は同一内容を示している。なお、18は
無反射膜である。
この実施例ではアルゴンレーザー管を使用し、アルゴン
放電光のうち、4200〜5200Åの範囲内の光をすべてレー
ザー発振させ、しかもそれらレーザー発振光をすべて超
音波により強度変調を受けるようにしたものである。
放電光のうち、4200〜5200Åの範囲内の光をすべてレー
ザー発振させ、しかもそれらレーザー発振光をすべて超
音波により強度変調を受けるようにしたものである。
石英ガラスから形成されている音響光学媒体13は、入射
するレーザー光の進行方向と垂直に無反射膜18と、誘電
体多層膜で形成された全反射ミラー11が設けられてお
り、波長4200〜5200Åの光にたいして無反射膜18と全反
射ミラー11の反射率はそれぞれほぼ０％および100％で
ある。
するレーザー光の進行方向と垂直に無反射膜18と、誘電
体多層膜で形成された全反射ミラー11が設けられてお
り、波長4200〜5200Åの光にたいして無反射膜18と全反
射ミラー11の反射率はそれぞれほぼ０％および100％で
ある。
全反射ミラー11には層の厚さが１μｍ程度のインジウム
により石英ガラスでできた板状の音響連続体17が張りつ
けられている。音響連続体17は音響光学媒体13と共に、
その相対する２面が互いに平行であり、光ビームの経路
に対しても平行となっている。
により石英ガラスでできた板状の音響連続体17が張りつ
けられている。音響連続体17は音響光学媒体13と共に、
その相対する２面が互いに平行であり、光ビームの経路
に対しても平行となっている。
それらの平行な面のうちの一方の面に、音響光学媒体13
と音響連続体17の両方に跨がって超音波トランデューサ
12が張りつけられている。超音波トランデューサ12は駆
動部16からの高周波駆動信号により励振されて超音波を
発生する。この超音波トランデューサ12により発生させ
られた超音波により、音響光学媒体中には定在波（S.
W）が生じ、前述したようにこの定在波により入射光の
一部が回折されるために、もとに戻る光はその分だけ弱
くなる。そして、前述したように超音波定在波が全反射
ミラー11の両側で連続して存在するために、光が出力ミ
ラー15と全反射光変調器10の全反射ミラー11間を往復す
るときに、正確に一回のみ回折による光損失を受けるこ
とになる。
と音響連続体17の両方に跨がって超音波トランデューサ
12が張りつけられている。超音波トランデューサ12は駆
動部16からの高周波駆動信号により励振されて超音波を
発生する。この超音波トランデューサ12により発生させ
られた超音波により、音響光学媒体中には定在波（S.
W）が生じ、前述したようにこの定在波により入射光の
一部が回折されるために、もとに戻る光はその分だけ弱
くなる。そして、前述したように超音波定在波が全反射
ミラー11の両側で連続して存在するために、光が出力ミ
ラー15と全反射光変調器10の全反射ミラー11間を往復す
るときに、正確に一回のみ回折による光損失を受けるこ
とになる。
第２図に示すレーザー発振装置の出力ミラー５は、4000
〜5000Åの波長範囲内で５〜６％の透過率を持ち、その
ために、レーザー管14から出力ミラー15に入射する光の
大部分は反射される。
〜5000Åの波長範囲内で５〜６％の透過率を持ち、その
ために、レーザー管14から出力ミラー15に入射する光の
大部分は反射される。
全反射光変調器10は出力ミラー15により反射され、アル
ゴンレーザー管14の管軸を通ってくる4200〜5200Åの光
を入射させる。
ゴンレーザー管14の管軸を通ってくる4200〜5200Åの光
を入射させる。
従って、超音波トランデューサ12を励振しないときは、
4200〜5200Åの光の全てが取り出され、レーザー発振光
が得られる。
4200〜5200Åの光の全てが取り出され、レーザー発振光
が得られる。
第２図に示した装置で、出力ミラー15と全反射変調器10
の全反射ミラー11間を往復する時間と、定在波超音波の
時間的な強度変化とを同期させることにより、前述した
ように全反射変調器10にあたかも光のシャッタのような
動作をさせることができる。
の全反射ミラー11間を往復する時間と、定在波超音波の
時間的な強度変化とを同期させることにより、前述した
ように全反射変調器10にあたかも光のシャッタのような
動作をさせることができる。
第３図は、約0.5Wの高周波電力を超音波トランデューサ
12に加えることにより得られた異波長光よりなるレーザ
ーのパルス群列のうちの一群のパルスを示したものであ
る。パルストレインの周波数は130MHzであった。
12に加えることにより得られた異波長光よりなるレーザ
ーのパルス群列のうちの一群のパルスを示したものであ
る。パルストレインの周波数は130MHzであった。
表１は、第３図を解析することにより得られた各パルス
の波長パルス半値幅、パルスエネルギー、時間遅れを示
している。
の波長パルス半値幅、パルスエネルギー、時間遅れを示
している。
ここでパルスエネルギーとはパルス１個の強度の時間変
化を時間積分したものであり、時間遅れとは、一群のパ
ルスのうちで最初に現れた（ｄ）を基準にした値であ
る。
化を時間積分したものであり、時間遅れとは、一群のパ
ルスのうちで最初に現れた（ｄ）を基準にした値であ
る。
このように、異なった波長のレーザー光を同時に短パル
ス化できるのは、全反射ミラーでレーザー光が反射を受
ける前後で、連続的に超音波による回折損失を受けるた
めに、4200〜5200Åの範囲内にある任意のレーザー光が
強く光変調されることによるものである。
ス化できるのは、全反射ミラーでレーザー光が反射を受
ける前後で、連続的に超音波による回折損失を受けるた
めに、4200〜5200Åの範囲内にある任意のレーザー光が
強く光変調されることによるものである。
以上のように本発明によれば、任意波長のレーザー光を
同程度に強く強度変調でき、波長が異なっても同時にモ
ード同期させて鋭い光パルス列を発生させることが可能
となる。
同程度に強く強度変調でき、波長が異なっても同時にモ
ード同期させて鋭い光パルス列を発生させることが可能
となる。
第１図は本発明による異波長同時モード同期レーザー発
振装置の全反射光変調器を示す図で、同図（イ）は入射
光と全反射光変調器の関係を示す側面図、同図（ロ）は
底面図、第２図は本発明による異波長同時モード同期レ
ーザー発振装置の全体構成を示す図、第３図は本発明に
よる異波長同時モード同期レーザー発振装置で得られる
短パルス群波形図、第４図は単一波長モード同期レーザ
ー発振装置における全反射光変調器を示す図、第５図は
単一波長モード同期レーザー発振装置の構成を示す図、
第６図は全反射光変調器による回折の様子を示す図、第
７図は第４図の装置における光の回折の様子を示す図、
第８図は単一波長モード同期レーザー発振装置における
全反射光変調器を示す図、第９図は単一波長モード同期
レーザー発振装置の構成を示す図、第10図は第８図の装
置における光の回折の様子を示す図である。 10……全反射光変調器、11……全反射ミラー、12……超
音波トランスジューサ、13……音響光学媒体、14……ア
ルゴンレーザー管、15……出力ミラー、16……駆動回
路、17……音響連続体、18……無反射膜。
振装置の全反射光変調器を示す図で、同図（イ）は入射
光と全反射光変調器の関係を示す側面図、同図（ロ）は
底面図、第２図は本発明による異波長同時モード同期レ
ーザー発振装置の全体構成を示す図、第３図は本発明に
よる異波長同時モード同期レーザー発振装置で得られる
短パルス群波形図、第４図は単一波長モード同期レーザ
ー発振装置における全反射光変調器を示す図、第５図は
単一波長モード同期レーザー発振装置の構成を示す図、
第６図は全反射光変調器による回折の様子を示す図、第
７図は第４図の装置における光の回折の様子を示す図、
第８図は単一波長モード同期レーザー発振装置における
全反射光変調器を示す図、第９図は単一波長モード同期
レーザー発振装置の構成を示す図、第10図は第８図の装
置における光の回折の様子を示す図である。 10……全反射光変調器、11……全反射ミラー、12……超
音波トランスジューサ、13……音響光学媒体、14……ア
ルゴンレーザー管、15……出力ミラー、16……駆動回
路、17……音響連続体、18……無反射膜。
Claims (3)
- 【請求項１】出力ミラーと全反射光変調器間にレーザー
発振管を配置して強制モード同期を行うレーザー発振装
置において、前記全反射光変調器は、入射面に無反射膜
が形成され、入射面に垂直に入射した光が垂直に入射す
る他面に全反射ミラーが形成された音響光学媒体と、音
響光学媒体の全反射ミラー面に接続された音響連続体
と、超音波トランスデューサ駆動部により駆動され、音
響光学媒体と音響連続体の前記全反射ミラー面に垂直な
側面に前記全反射ミラーを跨いで接合された超音波トラ
ンスデューサとからなり、前記超音波トランスジューサ
を駆動することにより、前記全反射ミラーの両面で波面
が滑らかに連続した超音波定在波を発生させることを特
徴とする異波長同時モード同期レーザー発振装置。 - 【請求項２】前記音響光学媒体は、石英ガラスからなる
特許請求の範囲第１項記載の異波長同時モード同期レー
ザー発振装置。 - 【請求項３】前記全反射ミラーは、誘電体多層膜で形成
されている特許請求の範囲第１項記載の異波長同時モー
ド同期レーザー発振装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62017757A JPH0734492B2 (ja) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | 異波長同時モ−ド同期レ−ザ−発振装置 |
| US07/030,974 US4845719A (en) | 1986-03-28 | 1987-03-27 | Ultrasonic laser modulator |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP62017757A JPH0734492B2 (ja) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | 異波長同時モ−ド同期レ−ザ−発振装置 |
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| JPS63186485A JPS63186485A (ja) | 1988-08-02 |
| JPH0734492B2 true JPH0734492B2 (ja) | 1995-04-12 |
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Family Applications (1)
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| JP (1) | JPH0734492B2 (ja) |
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-
1987
- 1987-01-28 JP JP62017757A patent/JPH0734492B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPS63186485A (ja) | 1988-08-02 |
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