JPH11233868A - Wavelength-selecting type laser oscillator and wavelength selecting method in laser oscillator - Google Patents

Wavelength-selecting type laser oscillator and wavelength selecting method in laser oscillator

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JPH11233868A
JPH11233868A JP3156798A JP3156798A JPH11233868A JP H11233868 A JPH11233868 A JP H11233868A JP 3156798 A JP3156798 A JP 3156798A JP 3156798 A JP3156798 A JP 3156798A JP H11233868 A JPH11233868 A JP H11233868A
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wavelength
light
acousto
laser
frequency
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JP3156798A
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Japanese (ja)
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Mitsuyo Igarashi
光世 五十嵐
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PEACE ENGINEERING KK
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PEACE ENGINEERING KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the adverse effect of the high-frequency drift and the instability of diffraction efficiency. SOLUTION: In the interior of the resonator constituted of a total reflection mirror 10 and an output mirror 20 having the specified transmittance, a laser medium 30 with the excitation light source and an acoustooptic variable wavelength filter 50 are arranged on a resonating optical path at the suitable position relationship. Furthermore, an rf-driver 70 has the control computer 60, which selectively varies the frequency of a driving voltage to be applied on the acoustoptic variable wavelength filter 50. By selecting the frequency through this control computer 60, the incident light having a plurality of oscillating lines supplied from the laser medium 30 is separated into diffracted lights λ2 and λ3, which are the oscillating lines in correspondence with that frequency and non-diffracted light λ1, which is the specified oscillating line. Only this non-diffracted light λ1 is resonated, and the laser light having the specified wavelength is outputted. On the resonating optical path in the interior of the resonator, a nonlinear output crystal 40 for generating the second higher harmonic is inserted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、波長選択素子と
して音響光学波長可変フィルターを用いた波長選択式レ
ーザ発振装置およびレーザ発振における波長選択方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength-selective laser oscillation device using an acousto-optic tunable filter as a wavelength selection element, and a wavelength selection method in laser oscillation.

【0002】[0002]

【従来の技術】音響光学波長可変フィルターを利用した
波長選択式レーザ発振装置にあっては、例えばプリズム
を回転させるなど機械要素を駆動する波長選択方式に比
べ、波長選択の高速化および高精度化が図れるととも
に、振動や温度変化など外乱の悪影響や経時変化が少な
い。このため比較的安定した発振波長およびレーザ出力
が得られる。
2. Description of the Related Art In a wavelength-selective laser oscillator using an acousto-optic wavelength tunable filter, wavelength selection is made faster and more accurate than a wavelength-selection method that drives a mechanical element such as rotating a prism. And the adverse effects of disturbance such as vibration and temperature changes and changes with time are small. Therefore, a relatively stable oscillation wavelength and laser output can be obtained.

【0003】このような波長選択式レーザ発振装置の原
理図を図1に示す。全反射鏡10および出力鏡20から
構成される共振器の内部において、励起光源の付帯した
レーザ媒質30、第2高調波発生用の非線形光学結晶4
0、および音響光学波長可変フィルター(図中、音響光
学素子)50が配設されており、互いに適切な配置関係
となっている。音響光学波長可変フィルター50には、
制御コンピューター60の指令信号に応じた所定の高周
波電圧がrfドライバー70から選択的に印加される。
このようなレーザ発振装置にあっては、発振のしきい値
を越える励起エネルギーが励起光源からレーザ媒質30
に供給されると、レーザ発振が始まり出射鏡20を透過
した第2高調波のレーザ光が得られる。
FIG. 1 shows the principle of such a wavelength-selective laser oscillation device. Inside a resonator constituted by the total reflection mirror 10 and the output mirror 20, a laser medium 30 having an excitation light source and a nonlinear optical crystal 4 for generating a second harmonic are provided.
0 and an acousto-optic wavelength tunable filter (acousto-optic element in the figure) 50 are arranged, and have an appropriate arrangement relationship with each other. The acousto-optic wavelength tunable filter 50 includes:
A predetermined high-frequency voltage corresponding to a command signal from the control computer 60 is selectively applied from the rf driver 70.
In such a laser oscillation device, an excitation energy exceeding an oscillation threshold is supplied from the excitation light source to the laser medium 30.
, The laser oscillation starts and the second harmonic laser light transmitted through the emission mirror 20 is obtained.

【0004】このとき、所望の波長のレーザ光を得るに
あたり、まずレーザ媒質30から供給される入力光に含
まれている複数の発振線のうち該当の波長成分を有した
発振線を音響光学波長可変フィルターによって回折光λ
1として取り出す。取り出す回折光の出射方向に対して
全反射鏡を正確に位置決めするとともに反射角度を精密
に調整しておく。このことで回折光を共振させ、その第
2高調波をレーザ光として取り出すのである。これが音
響光学波長可変フィルターによる波長の選択原理であ
る。
At this time, in order to obtain a laser beam having a desired wavelength, an oscillation line having a corresponding wavelength component among a plurality of oscillation lines included in input light supplied from the laser medium 30 is first converted to an acousto-optic wavelength. Diffracted light λ by variable filter
Take out as 1. The total reflection mirror is accurately positioned with respect to the exit direction of the diffracted light to be extracted, and the reflection angle is precisely adjusted. This causes the diffracted light to resonate, and the second harmonic is extracted as laser light. This is the principle of wavelength selection by the acousto-optic tunable filter.

【0005】この音響光学波長可変フィルターの動作に
ついて簡単に説明する。よく知られているように、音響
光学波長可変フィルターの内部ではrfドライバーから
印加される高周波電圧に応じた波長の超音波が発生す
る。この超音波の波長に応じて励起光は回折光λ1と非
回折光(0次光)λ2,λ3とに分離されて音響光学波
長可変フィルターから出射される。得られた1次回折光
が共振の対象となる。
The operation of the acousto-optic tunable filter will be briefly described. As is well known, an ultrasonic wave having a wavelength corresponding to a high-frequency voltage applied from an rf driver is generated inside an acousto-optic tunable filter. The excitation light is separated into diffracted light λ1 and undiffracted light (zero-order light) λ2 and λ3 according to the wavelength of the ultrasonic wave, and is emitted from the acousto-optic tunable filter. The obtained first-order diffracted light becomes a target of resonance.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述したような音響光
学波長可変フィルターの波長選択原理にあっては、所望
の波長成分を回折光として取り出そうとする。このため
いくつかの問題が生じていた。まず、高周波ドリフトの
問題が挙げられる。音響光学波長可変フィルターに印加
される高周波電圧、すなわち超音波の周波数分だけ回折
光が通過する度にドップラーシフトされてしまう。この
ため、得られるレーザ光の周波数帯域が広がり狭帯域化
が図れないのである。また、回折効率が100%には至
らないため回折による損失が生じており、レーザ発振の
しきい値が高くなってしまう。
According to the wavelength selection principle of the acousto-optic tunable filter as described above, an attempt is made to extract a desired wavelength component as diffracted light. This has caused some problems. First, there is the problem of high frequency drift. Each time the diffracted light passes by the high frequency voltage applied to the acousto-optic tunable filter, that is, the frequency of the ultrasonic wave, the Doppler shift occurs. For this reason, the frequency band of the obtained laser light is widened and the band cannot be narrowed. Further, since the diffraction efficiency does not reach 100%, a loss due to diffraction occurs, and the threshold value of laser oscillation increases.

【0007】次に回折効率の不安定さの問題が挙げられ
る。音響光学波長可変フィルターに高周波電圧を印加す
れば発熱してその温度が通電時間とともに上昇する。こ
の温度の上昇によって回折効率が劣化する。反対に温度
が下がれば回折効率は回復する。すなわち、温度ドリフ
トにより回折効率が変動する。また、この温度ドリフト
の悪影響により音響光学波長可変フィルター内の屈折率
が不均一となり、回折効率の変動の他にレーザ光の変形
および位置ずれまで引き起こす。以上のような問題によ
って発振波長やレーザ出力が不安定となる結果を招く。
Next, there is a problem of instability of diffraction efficiency. When a high-frequency voltage is applied to the acousto-optic tunable filter, heat is generated and the temperature increases with the energization time. The diffraction efficiency is degraded by the rise in the temperature. Conversely, when the temperature decreases, the diffraction efficiency recovers. That is, the diffraction efficiency fluctuates due to the temperature drift. In addition, due to the adverse effect of the temperature drift, the refractive index in the acousto-optic tunable filter becomes non-uniform, which causes not only a change in diffraction efficiency but also deformation and displacement of laser light. Due to the above problems, the oscillation wavelength and the laser output become unstable.

【0008】この発明は、このような事情を鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、高周波ドリフトおよび回
折効率の不安定さの悪影響を回避できる波長選択式レー
ザ発振装置および発振波長選択方法を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a wavelength-selective laser oscillation device and an oscillation wavelength selection method that can avoid the adverse effects of high-frequency drift and instability of diffraction efficiency. To provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明のレーザ発振装置では、全反射鏡と所定の
透過率を有する出力鏡とから構成される共振器の内部に
おいて励起光源の付帯したレーザ媒質および音響光学素
子が共振光路上に適切な位置関係をもって配置されると
ともに、前記音響光学素子に印加する駆動電圧の周波数
を選択的に可変する駆動電圧制御手段を備え、この駆動
電圧制御手段によって前記周波数を選択することにより
前記レーザ媒質から供給される複数の発振線を有した入
力光を前記音響光学素子で当該周波数に応じた前記発振
線たる回折光と所定の前記発振線たる非回折光とに分離
し、この分離された光を共振させて既定の波長のレーザ
光を選択的に出力するレーザ発振装置であって、前記全
反射鏡は前記非回折光のみを共振対象として前記出力鏡
に向けて反射すべく配置されている。ここで、音響光学
波長可変フィルターとは、AOTF(acoustoo
ptical tuned filter)のことであ
り、「音響光学波長同調フィルター」または「音響光学
素子」とも呼ばれる。
In order to achieve the above object, in a laser oscillation apparatus according to the present invention, an excitation light source is provided inside a resonator constituted by a total reflection mirror and an output mirror having a predetermined transmittance. The laser medium and the acousto-optic element are arranged on the resonance optical path with an appropriate positional relationship, and the drive medium further comprises drive voltage control means for selectively varying the frequency of the drive voltage applied to the acousto-optic element. By selecting the frequency by means, the input light having a plurality of oscillation lines supplied from the laser medium is converted by the acousto-optic element into the diffracted light as the oscillation line corresponding to the frequency and the predetermined oscillation line. A laser oscillation device that separates the light into a diffracted light and resonates the separated light to selectively output a laser light having a predetermined wavelength. Only it is arranged to reflect toward the output mirror as a resonant object. Here, the acousto-optic wavelength tunable filter is an AOTF (acoustooo).
Optical Tunable Filter, also called “acousto-optic wavelength tuning filter” or “acousto-optic element”.

【0010】好ましくは、前記音響光学素子は音響光学
波長可変フィルターとする。さらに好ましくは、前記レ
ーザ発振装置において、前記共振器の内部における共振
光路上に第2高調波発生用の非線形光学結晶を挿入して
おく。
[0010] Preferably, the acousto-optic device is an acousto-optic wavelength tunable filter. More preferably, in the laser oscillation device, a nonlinear optical crystal for generating a second harmonic is inserted on a resonance optical path inside the resonator.

【0011】また、前記レーザ発振装置において、前記
駆動電圧制御手段が前記駆動電圧の前記周波数を高速に
可変することにより、前記レーザ光の前記既定波長を高
速に切り換えることが望ましい。さらに、ネオジウム
(Nd)イオンを発光中心とした結晶をレーザ媒質とす
れば、ここから900nm帯、1000nm帯、および
1300nm帯を含む前記入力光を得ることができる。
In the laser oscillator, it is preferable that the drive voltage control means changes the frequency of the drive voltage at a high speed, thereby switching the predetermined wavelength of the laser light at a high speed. Further, when a crystal having a neodymium (Nd) ion as a light emission center is used as a laser medium, the input light including a 900 nm band, a 1000 nm band, and a 1300 nm band can be obtained therefrom.

【0012】さらにまた、前記レーザ媒質をGYAG
(Gdx 3-X Al5 12)をホストとした結晶で構成
すれば、900nm帯、1000nm帯、および130
0nm帯といった3原色の基となる発振線すべてにおい
て出力に必要な一定以上の利得を得ることができ、3原
色発振のレーザ装置として実用化できる。特に900n
m帯にあっては、1000nm帯および1300nm帯
により近い利得を得ることが可能となる。つまり、従来
の単なるYAGレーザーのように、900nm帯の発振
強度が小さ過ぎるあまり、3原色発振のレーザ装置とし
て実用化できなかった課題を解決できる。
Further, the laser medium is GYAG
(Gd x Y 3-x Al 5 O 12 ) as a host, a 900 nm band, a 1000 nm band, and a 130 nm band can be used.
A gain equal to or higher than a certain level required for output can be obtained in all the oscillation lines that are the basis of the three primary colors such as the 0 nm band, and can be practically used as a laser device of three primary colors. Especially 900n
In the m band, gains closer to the 1000 nm band and the 1300 nm band can be obtained. That is, the problem that the oscillation intensity in the 900 nm band is too small like a conventional simple YAG laser and cannot be practically used as a laser device of three primary color oscillations can be solved.

【0013】加えて、前記音響光学波長可変フィルター
をQスイッチ用の音響光学素子で構成すれば、Qスイッ
チ発振のレーザ装置においてQスイッチ用音響光学素子
が波長可変フィルターの機能を兼ね備える。このため波
長選択用の部品を新たに加えることなく従前同様の部品
点数で波長選択式レーザ発振装置を実現できる。
In addition, if the acousto-optic tunable filter is constituted by an acousto-optic device for a Q switch, the acousto-optic device for a Q switch also has the function of a tunable filter in a laser device of Q-switch oscillation. Therefore, a wavelength-selective laser oscillation device can be realized with the same number of components as before without newly adding a component for wavelength selection.

【0014】また前記目的を達成するため、この発明に
よる波長選択方法にあっては、前記レーザ発振装置にお
ける前記音響光学素子に印加する前記駆動電圧における
既定の複数の前記周波数のうちで任意の周波数を選択す
ることにより、前記レーザ媒質から供給される複数の発
振線を有した入力光を前記音響光学素子によって前記回
折光と前記非回折光とに分離するに際し、前記選択周波
数に応じた前記発振線を前記回折光として除去すること
により所望の発振線を非回折光として取り出し、この非
回折光を共振させて既定の波長のレーザ光を選択的に出
力する。
In order to achieve the above object, in the wavelength selecting method according to the present invention, there is provided a method for selecting an arbitrary frequency from among a plurality of predetermined frequencies in the driving voltage applied to the acousto-optical element in the laser oscillation device. When the input light having a plurality of oscillation lines supplied from the laser medium is separated into the diffracted light and the undiffracted light by the acousto-optic element, the oscillation according to the selected frequency is performed. A desired oscillation line is extracted as undiffracted light by removing the line as the diffracted light, and the undiffracted light is resonated to selectively output laser light having a predetermined wavelength.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】=====概 略===== 前述した従来技術に対するこの発明の根本的な相違点
は、音響光学素子による波長の選択原理にある。つま
り、音響光学素子から得られる回折光あるいは非回折光
(0次の透過光)の中でいずれを共振の対象とするかが
相違する。従来においては、回折された光を共振の対象
としていた。これに対し、本発明では共振対象を非回折
光とした。つまり図2に示すように、励起光のうちの不
要な周波数成分を回折光λ2,λ3として除去し、残存
した非回折光λ1に対して全反射鏡を設置した。この点
以外については従来の技術と基本的に共通する。よっ
て、共振の対象を非回折光とした相違点を中心に説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS ===== Outline ===== A fundamental difference of the present invention from the above-mentioned prior art lies in the principle of wavelength selection by an acousto-optic element. That is, which of the diffracted light and the undiffracted light (zero-order transmitted light) obtained from the acousto-optic element is to be subjected to resonance is different. Conventionally, diffracted light has been the object of resonance. In contrast, in the present invention, the object to be resonated is undiffracted light. That is, as shown in FIG. 2, unnecessary frequency components of the excitation light were removed as diffracted lights λ2 and λ3, and a total reflection mirror was provided for the remaining undiffracted light λ1. Except for this point, it is basically common to the conventional technology. Therefore, the following description will focus on the difference between the object of resonance and the non-diffracted light.

【0016】=====レーザ装置の構成例===== この発明に係る波長選択式固体レーザ発振装置の構成を
図2に示す。これは、「半導体レーザ励起第2高調波N
d:YAGレーザ」と呼ばれるタイプである。前述した
ように、音響光学素子としての音響光学波長可変フィル
ターから得られる非回折光を反射するように全反射鏡を
設置している。この構成例では、共振して出射するレー
ザ光の光軸となる直線上に全反射鏡および出射鏡を位置
決めし、互いの鏡面同士を完全に対向させて軸合わせを
している。もちろん、2枚以上の全反射鏡を組み合わせ
た、いわゆるZ形の共振器も構成可能である。
===== Configuration Example of Laser Device ===== FIG. 2 shows a configuration of a wavelength-selective solid-state laser oscillation device according to the present invention. This is because "the semiconductor laser pumped second harmonic N
d: YAG laser ". As described above, the total reflection mirror is installed so as to reflect the undiffracted light obtained from the acousto-optic tunable filter as the acousto-optic element. In this configuration example, the total reflection mirror and the emission mirror are positioned on a straight line that is the optical axis of the laser light that is emitted at resonance, and the mirrors are completely opposed to each other for axis alignment. Of course, a so-called Z-shaped resonator in which two or more total reflection mirrors are combined can also be configured.

【0017】=====具体的なレーザ発振の一例==
=== <<<波長の選択肢>>>音響光学波長可変フィルター
によって選択する具体的な発振波長(発振線)として
は、例えば900nm帯,1000nm帯,および13
00nm帯の3波長帯のうちから一つまたは二つを選択
する。各帯域における具体的な波長としては947n
m,1064nm,および1318nmとする。これら
3波長に対応した各第2高調波は可視領域における青、
緑、および赤の各発光色に対応している。この中から例
えば任意の2波長を同時選択すれば、可視領域における
すべての発光色を自在に取り出すことが可能となる。こ
の場合、コンピュータ制御でもって音響光学波長可変フ
ィルターに印加する駆動電圧の周波数を高速に切り換え
ることにより、発振波長を高速に可変できる。このこと
で、材料加工や計測などの産業応用および学術研究に限
らず、表示デバイスであるディスプレイの走査用光源と
しても実用化が図れる。
===== Example of Specific Laser Oscillation ==
=== << Selection of Wavelength >>>> As specific oscillation wavelengths (oscillation lines) selected by the acousto-optic wavelength tunable filter, for example, 900 nm band, 1000 nm band, and 13
One or two of the three wavelength bands of the 00 nm band are selected. The specific wavelength in each band is 947n
m, 1064 nm, and 1318 nm. Each second harmonic corresponding to these three wavelengths is blue in the visible region,
It corresponds to each emission color of green and red. If, for example, any two wavelengths are simultaneously selected from among them, all the emission colors in the visible region can be freely extracted. In this case, the oscillation wavelength can be varied at high speed by switching the frequency of the drive voltage applied to the acousto-optic wavelength tunable filter under computer control at high speed. This enables not only industrial applications such as material processing and measurement and academic research but also practical use as a scanning light source for a display as a display device.

【0018】<<<各構成部品の設定>>>音響光学波
長可変フィルターとしては従来同様の周知および慣用の
ものを利用できる。また、前述した三つの波長選択肢に
合わせて全反射鏡および出力鏡は、947nm,106
4nm,および1318nmの各波長に対して99%の
反射率とする。出力鏡の鏡面には、それぞれ第2高調波
として473nm,532nm,および659nmの各
波長に対する反射防止膜が施してある。非線形光学結晶
は947nm,1064nm,および1318nmの各
波長の第2高調波を発生させるためにそれぞれ一つずつ
光軸上に順次配置している。レーザ媒質としては商用電
源で発振可能な慣用のNd:YAGレーザ結晶が用いら
れる。このレーザ媒質には連続モードで発振する適宜な
半導体レーザが励起光源として付帯している。947n
m,1064nm,および1318nmの各波長を回折
させて除去するにあたり、音響光学波長可変フィルター
に印加する駆動電圧の最適な周波数はそれぞれ114M
Hz,92MHz,および83MHzである。
<<<< Setting of Each Constituent Component >>>> As the acousto-optic wavelength tunable filter, a conventional well-known and commonly used one can be used. In addition, the total reflection mirror and the output mirror are 947 nm and 106 nm in accordance with the three wavelength options described above.
The reflectance is 99% for each wavelength of 4 nm and 1318 nm. The mirror surface of the output mirror is provided with an antireflection film for each of the wavelengths of 473 nm, 532 nm, and 659 nm as the second harmonic. One nonlinear optical crystal is sequentially arranged on the optical axis to generate the second harmonic of each wavelength of 947 nm, 1064 nm, and 1318 nm. As the laser medium, a conventional Nd: YAG laser crystal that can oscillate with a commercial power supply is used. An appropriate semiconductor laser that oscillates in a continuous mode is attached to the laser medium as an excitation light source. 947n
In diffracting and removing each of the wavelengths of m, 1064 nm, and 1318 nm, the optimum frequencies of the driving voltages applied to the acousto-optic wavelength tunable filter are each 114 M.
Hz, 92 MHz, and 83 MHz.

【0019】<<<1波長選択>>>音響光学波長可変
フィルターに対して83MHzおよび114MHzの二
つの周波数の駆動電圧を同時に印加した。すると、音響
光学波長可変フィルターにおいて1318nmおよび9
47nmの波長がともに回折される一方、1064nm
の波長のみが透過した。この結果、532nmの緑色レ
ーザ光が発振した。同様に、駆動電圧の周波数を83M
Hzおよび92MHzとすれば473nmの青色レーザ
光、または92MHzおよび114MHzとすれば65
9nmの赤色レーザ光を得ることができる。このよう
に、任意の二つの周波数の駆動電圧を同時に印加するこ
とで残りの一つの周波数に対応する各第2高調波の単色
レーザ光を選択することができる。
<<< Selection of One Wavelength >>>> Two driving voltages of 83 MHz and 114 MHz were simultaneously applied to the acousto-optic tunable filter. Then, in the acousto-optic tunable filter, 1318 nm and 9
The 47 nm wavelength is diffracted together while the 1064 nm
Only the wavelengths of. As a result, green laser light of 532 nm oscillated. Similarly, the frequency of the driving voltage is set to 83M
Hz and 92 MHz, 473 nm blue laser light, or 92 MHz and 114 MHz, 65
9 nm red laser light can be obtained. As described above, by simultaneously applying drive voltages of arbitrary two frequencies, it is possible to select monochromatic laser light of each second harmonic corresponding to the remaining one frequency.

【0020】<<<2波長同時選択>>>音響光学波長
可変フィルターに印加する駆動電圧の周波数を114M
Hzのみとした。すると、音響光学波長可変フィルター
において947nmの波長のみが回折される一方、10
64nmおよび1318nmの波長が透過された。この
結果、532nmの緑色レーザ光および659nmの赤
色レーザ光が同時に発振した。同様に、駆動電圧の周波
数を83MHzとすれば473nmの青色レーザ光およ
び532nmの緑色レーザ光の組み合わせ、または92
MHzとすれば473nmの青色レーザ光および659
nmの赤色レーザ光の組み合わせを得ることができる。
このように、任意の一つの周波数の駆動電圧を印加する
ことで残りの二つの周波数に対応する各第2高調波のレ
ーザ光を同時に得ることができる。
<<<< Simultaneous Selection of Two Wavelengths >>>> The frequency of the drive voltage applied to the acousto-optic wavelength tunable filter is set to 114M.
Hz only. Then, only the wavelength of 947 nm is diffracted by the acousto-optic tunable filter, while 10
Wavelengths of 64 nm and 1318 nm were transmitted. As a result, green laser light of 532 nm and red laser light of 659 nm oscillated simultaneously. Similarly, if the driving voltage frequency is 83 MHz, a combination of a 473 nm blue laser beam and a 532 nm green laser beam, or 92
MHz, blue laser light of 473 nm and 659
A combination of nm red laser light can be obtained.
In this way, by applying a drive voltage of any one frequency, laser beams of each second harmonic corresponding to the remaining two frequencies can be obtained at the same time.

【0021】=====その他===== (イ)この発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の設計
変更が考えられる。例えば、よく知られているように第
2高調波発生用結晶を共振器の外部に設置してもよい。
また、第2高調波発生用の非線形光学結晶を設けずに、
共振した基本波をレーザ光として取り出すタイプもこの
発明に含まれる。 (ロ)全反射鏡を設置するにあたり、共振して出射する
レーザ光の直線的な光軸上に位置決めすればよく、従来
のように回折光の微妙な回折角度に合わせて精密に調整
するといった作業負担が軽減される。また従来では、一
定の角度に調整されたままの全反射鏡でもって異なる波
長の回折光をすべて反射させていた。各波長毎に微妙に
異なる回折角度を持った回折光を反射させるとなれば、
極めて正確な反射は望めないし、許容できる波長領域は
限られてくる。これに対して本発明では、音響光学波長
可変フィルターを常に直進して透過してくる非回折光を
共振対象とするため、反射鏡による極めて正確な反射を
実現できるとともに許容できる波長領域が広がる。
===== Others ===== (a) Various design changes can be made without departing from the gist of the present invention. For example, as is well known, the second harmonic generation crystal may be provided outside the resonator.
Also, without providing a nonlinear optical crystal for second harmonic generation,
A type in which a resonated fundamental wave is extracted as laser light is also included in the present invention. (B) When installing the total reflection mirror, it is only necessary to position the laser beam on the linear optical axis of the laser beam emitted in resonance, and to precisely adjust it to the subtle diffraction angle of the diffracted light as in the past. Work burden is reduced. Further, conventionally, all the diffracted lights of different wavelengths are reflected by the total reflection mirror which is adjusted to a fixed angle. If it were to reflect diffracted light with slightly different diffraction angles for each wavelength,
Very accurate reflections cannot be expected and the acceptable wavelength range is limited. On the other hand, in the present invention, since the undiffracted light transmitted straight through the acousto-optic wavelength tunable filter is always set as the resonance target, extremely accurate reflection by the reflecting mirror can be realized and the allowable wavelength range is widened.

【0022】[0022]

【発明の効果】音響光学波長可変フィルターから得られ
る非回折光を共振の対象とした。よって、共振の対象を
回折光としたことによる従来の種々の問題を回避でき
た。まず、高周波ドリフトの悪影響を配慮しなくても済
むようになった。つまり、非回折光では音響光学波長可
変フィルターによるドップラーシフトは当然ながら発生
しない。したがって、得られるレーザ光の周波数帯域が
広がることがなく狭帯域化が図れる。非回折光に対する
損失は、音響光学素子に用いられる結晶の表面反射だけ
で済む。なおかつ、この表面反射もアンチリフレクショ
ンコートが施された結晶を通常用いるため実質的にはゼ
ロ化できる。したがって、レーザ発振のしきい値を低く
できる。このため消費電力を低減できる。
The non-diffracted light obtained from the acousto-optic tunable filter is subjected to resonance. Therefore, various problems in the related art due to the fact that the object of resonance is diffracted light can be avoided. First, it became unnecessary to consider the adverse effects of high-frequency drift. That is, the undiffracted light does not cause the Doppler shift caused by the acousto-optic wavelength tunable filter. Accordingly, the frequency band of the obtained laser beam does not expand, and the band can be narrowed. The loss for undiffracted light is only the surface reflection of the crystal used for the acousto-optic device. In addition, the surface reflection can be substantially reduced to zero because a crystal to which an anti-reflection coat is applied is usually used. Therefore, the threshold value of laser oscillation can be lowered. Therefore, power consumption can be reduced.

【0023】次に回折効率の不安定さの悪影響を配慮し
なくて済むようになった。つまり、温度ドリフトによっ
て回折効率が変動しても非回折光を共振の対象としてい
る本発明では大きな悪影響を被らない。また、回折効率
を上げるために高価な音響光学波長可変フィルターを用
意しなくて済む。むしろ回折光を共振対象とした場合に
損失となっていた非回折光を本発明では活用するため回
折効率が低くても構わない。この点において、複数(例
えば3原色発振の基となる3種類)の発振波長に対して
回折効果のある通常のAO−Qスイッチを波長選択機能
の兼ね備えたものとして利用できる。
Next, it is not necessary to consider the adverse effect of the instability of the diffraction efficiency. That is, even if the diffraction efficiency fluctuates due to the temperature drift, the present invention in which the undiffracted light is subjected to resonance does not have a significant adverse effect. Further, it is not necessary to prepare an expensive acousto-optic tunable filter to increase the diffraction efficiency. Rather, the diffraction efficiency may be low because the present invention utilizes the undiffracted light that has been lost when diffracted light is subjected to resonance. In this regard, a normal AO-Q switch having a diffraction effect with respect to a plurality of oscillation wavelengths (for example, three types serving as the basis of three primary color oscillations) can be used as a device having a wavelength selection function.

【0024】また、従来では十分な強度の回折光を得る
ために音響光学波長可変フィルターにおける超音波を強
く励振しなくてはならず比較的大きな投入電力が必要だ
った。ところが、本発明における回折光は除去すべき不
要な波長だけを含むためその強度は小さくても構わない
ため投入電力を小さくできる。このように高周波ドリフ
トや回折効率の不安定さの悪影響を回避できたことで発
振波長やレーザ出力の安定化が図れる。
In the past, in order to obtain diffracted light of sufficient intensity, it was necessary to strongly excite ultrasonic waves in the acousto-optic tunable filter, and a relatively large input power was required. However, since the diffracted light in the present invention includes only unnecessary wavelengths to be removed, the intensity of the diffracted light may be small, and the input power can be reduced. As described above, since the adverse effects of the high-frequency drift and the instability of the diffraction efficiency can be avoided, the oscillation wavelength and the laser output can be stabilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の波長選択式レーザ発振装置の波長選択原
理を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a wavelength selection principle of a conventional wavelength selection type laser oscillation device.

【図2】この発明の波長選択式レーザ発振装置の波長選
択原理を示す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a wavelength selection principle of the wavelength selection type laser oscillation device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 全反射鏡 20 出力鏡 30 レーザ媒質 40 非線形光学結晶 50 音響光学波長可変フィルター 60 制御コンピューター(駆動電圧制御手段) 70 rfドライバー(駆動電圧制御手段) Reference Signs List 10 total reflection mirror 20 output mirror 30 laser medium 40 nonlinear optical crystal 50 acousto-optic wavelength tunable filter 60 control computer (drive voltage control means) 70 rf driver (drive voltage control means)

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 全反射鏡と所定の透過率を有する出力鏡
とから構成される共振器の内部において励起光源の付帯
したレーザ媒質および音響光学素子が共振光路上に適切
な位置関係をもって配置されるとともに、前記音響光学
素子に印加する駆動電圧の周波数を選択的に可変する駆
動電圧制御手段を備え、この駆動電圧制御手段によって
前記周波数を選択することにより前記レーザ媒質から供
給される複数の発振線を有した入力光を前記音響光学素
子で当該周波数に応じた前記発振線たる回折光と所定の
前記発振線たる非回折光とに分離し、この分離された光
を共振させて既定の波長のレーザ光を選択的に出力する
レーザ発振装置であって、前記全反射鏡は前記非回折光
のみを共振対象として前記出力鏡に向けて反射すべく配
置されていることを特徴とする。
1. A laser medium and an acousto-optic element attached to an excitation light source are arranged on a resonance optical path in a resonator constituted by a total reflection mirror and an output mirror having a predetermined transmittance. And a drive voltage control means for selectively varying a frequency of a drive voltage applied to the acousto-optic element. A plurality of oscillations supplied from the laser medium are selected by selecting the frequency by the drive voltage control means. The input light having a line is separated by the acousto-optic element into diffracted light as an oscillating line corresponding to the frequency and undiffracted light as a predetermined oscillating line, and the separated light is resonated to a predetermined wavelength. A laser oscillation device that selectively outputs laser light, wherein the total reflection mirror is arranged to reflect only the undiffracted light toward the output mirror as a resonance target. Features.
【請求項2】 前記音響光学素子は音響光学波長可変フ
ィルターであることを特徴とする請求項1記載の波長選
択式レーザ発振装置。
2. The wavelength-selective laser oscillation device according to claim 1, wherein said acousto-optic device is an acousto-optic tunable filter.
【請求項3】 前記共振器の内部における前記共振光路
上に第2高調波発生用の非線形光学結晶が挿入されてい
ることを特徴とする請求項1または2に記載の波長選択
式レーザ発振装置。
3. The wavelength-selective laser oscillation device according to claim 1, wherein a nonlinear optical crystal for generating a second harmonic is inserted on the resonance optical path inside the resonator. .
【請求項4】 前記駆動電圧制御手段が前記駆動電圧の
前記周波数を高速に可変することにより、前記レーザ光
の前記既定波長を高速に切り換えることを特徴する請求
項1〜3の何れかに記載の波長選択式レーザ発振装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the drive voltage control means changes the frequency of the drive voltage at a high speed, thereby switching the predetermined wavelength of the laser light at a high speed. Wavelength selective laser oscillator.
【請求項5】 前記レーザ媒質はネオジウムイオンを発
光中心とした結晶で構成されることを特徴とする請求項
1〜4の何れかに記載の波長選択式レーザ発振装置。
5. The wavelength-selective laser oscillation device according to claim 1, wherein said laser medium is formed of a crystal having neodymium ions as emission centers.
【請求項6】 前記レーザ媒質はGYAGをホストとし
た結晶で構成されることを特徴とする請求項5に記載の
波長選択式レーザ発振装置。
6. The wavelength-selective laser oscillation device according to claim 5, wherein said laser medium is composed of a crystal using GYAG as a host.
【請求項7】 前記音響光学波長可変フィルターはQス
イッチ用の音響光学素子で構成されることを特徴とする
請求項2〜6のいずれかに記載の波長選択式レーザ発振
装置。
7. The wavelength-selective laser oscillation device according to claim 2, wherein said acousto-optic tunable filter is constituted by an acousto-optic element for a Q switch.
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載のレーザ
発振装置で用いられる波長選択方法であって、前記音響
光学素子に印加する前記駆動電圧における既定の複数の
前記周波数のうちで任意の周波数を選択することによ
り、前記レーザ媒質から供給される複数の発振線を有し
た入力光を前記音響光学素子によって前記回折光と前記
非回折光とに分離するに際し、前記選択周波数に応じた
前記発振線を前記回折光として除去することにより所望
の前記発振線を非回折光として取り出し、この非回折光
を共振させて既定の波長のレーザ光を選択的に出力する
ことを特徴とする。
8. A wavelength selection method used in the laser oscillation device according to claim 1, wherein the wavelength is arbitrary among a plurality of predetermined frequencies in the drive voltage applied to the acousto-optic element. By selecting the frequency of, when the input light having a plurality of oscillation lines supplied from the laser medium is separated into the diffracted light and the undiffracted light by the acousto-optic element, according to the selected frequency By removing the oscillation line as the diffracted light, the desired oscillation line is extracted as undiffracted light, and the undiffracted light is resonated to selectively output laser light having a predetermined wavelength.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007273558A (en) * 2006-03-30 2007-10-18 Mitsubishi Electric Corp Wavelength conversion laser device
JP2015138938A (en) * 2014-01-24 2015-07-30 三菱電機株式会社 Laser oscillator, and wavelength switching device

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