JPH11274666A - レーザ出力方法及びレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、少ない設備投資・設置面積で２波長
の以上のレーザ光を得ること。 【解決手段】２つのレーザ発振器１、２から出力された
各波長の異なる各色素レーザ光の各ビーム広がり角を各
ビーム広がり角調整光学系２０、２１により調整し、こ
れら光学系２０、２１から出力された各レーザ光をダイ
クロイックミラー１０により同一光軸上に合成し、この
合成されたレーザ光を１つのレーザ増幅系により増幅出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばそれぞれ波
長の異なる少なくとも２つの色素レーザ発振器から出力
される各色素レーザ光を合成して増幅出力するレーザ出
力方法及びレーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、パルス発振の色素レーザ光は、
その波長可変性と高いレーザ光強度を有していることか
ら分光分析や同位体分離の用途に適用されている。この
ような用途に適用な場合、色素レーザ光としては、２色
以上の波長が必要な場合がしばしばある。

【０００３】このような色素レーザ光を得る通常の方法
としては、波長の異なる２つの色素レーザ発振器を備
え、これら色素レーザ発振器別に各増幅器を用いて必要
な出力の各色素レーザ光を得、この後にこれら色素レー
ザ光をダイクロイックミラー等のレーザ光合成光学系に
より合成して得ている。

【０００４】そして、このようにして得た色素レーザ光
は、光反応を起こす装置等に導かれている。図４はかか
る色素レーザ装置の構成図である。

【０００５】２台の色素レーザ発振器１、２は、発振周
波数幅が非常に狭くかつ平均出力が非常に高いパルス発
振のヘンシュ型色素レード発振器が用いられている。こ
れら色素レーザ発振器１、２は、分光分析を行うために
それぞれ発振波長５７０ｎｍ、５８０ｎｍを有し、かつ
発振周波数幅１ＧＨｚ、平均出力１０Ｗ以上となってい
る。

【０００６】このうち色素レーザ発振器１、２の各レー
ザ光軸上には、それぞれ別のレーザ増幅系として多段に
各色素レーザ増幅器３−１〜３−ｎ、４−１〜４−ｎが
配置されている。

【０００７】なお、各色素レーザ増幅器３−１〜３−
ｎ、４−１〜４−ｎの各前段側には、各段間光学系５−
１〜５−ｎ、６−１〜６−ｎが配置されている。又、２
台の色素レーザ発振器１、２、及び各色素レーザ増幅器
３−１〜３−ｎ、４−１〜４−ｎには、別途備えられた
各励起レーザ発振器からの各励起レーザ光ｐ１、ｐ２が
各ミラー７−１〜７−ｍ、８−１〜８−ｍを介して入射
するようになっている。

【０００８】そして、一方の色素レーザ増幅器３−ｎの
出力側光軸上には、時間調整光学系９を介してダイクロ
イックミラー１０が配置され、他方の色素レーザ増幅器
４−ｎの出力側光軸は、ミラー１１を介してダイクロイ
ックミラー１０の光軸に合わされている。

【０００９】このような構成であれば、各励起レーザ光
ｐ１、ｐ２が、同期して各色素レーザ発振器１、２及び
各色素レーザ増幅器３−１〜３−ｎ、４−１〜４−ｎに
入射すると、各色素レーザ発振器１、２は、それぞれ色
素セルに流れる色素溶液が励起されてレーザ共振を発生
し、それぞれ異なる波長５７０ｎｍ、５８０ｎｍの各色
素レーザ光を出力する。

【００１０】このうち一方の色素レーザ発振器１から出
力された色素レーザ光は、各段間光学系５−１〜５−ｎ
を経ながら各段の色素レーザ増幅器３−１〜３−ｎで順
次増幅され、時間調整光学系９を経てダイクロイックミ
ラー１０に入射する。

【００１１】これと同時に、他方の色素レーザ発振器２
から出力された色素レーザ光は、各段間光学系５−１〜
５−ｎを経ながら各段の色素レーザ増幅器４−１〜４−
ｎで順次増幅され、ミラー１１を経てダイクロイックミ
ラー１０に入射する。そして、このダイクロイックミラ
ー１０に入射した各色素レーザ光は、同一光軸上に合成
されて出力される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな色素レーザ装置では、同一の色素レーザ発振器１、
２を２台以上配置するとともに及び同一のレーザ増幅系
を２組以上配置する必要がある。

【００１３】このため、色素レーザ装置に対する設備投
資・設置面積の観点からは、非常の高価なものとなって
いる。そこで本発明は、少ない設備投資・設置面積で２
波長の以上のレーザ光を得ることができるレーザ出力方
法を提供することを目的とする。又、本発明は、少ない
設備投資・設置面積で２波長の以上のレーザ光を得るこ
とができるレーザ装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、それ
ぞれ波長の異なる少なくとも２つのレーザ発振器から出
力された各レーザ光のそれぞれのビーム広がり角を調整
し、この後にこれらレーザ光を同期して同一光軸上に合
成して１つのレーザ増幅系により増幅出力するようにし
て上記目的を達成しようとするレーザ出力方法である。

【００１５】請求項２によれば、それぞれ波長の異なる
少なくとも２つのレーザ発振器と、これらレーザ発振器
から出力される各レーザ光のビーム広がり角を合わせる
各ビーム広がり角調整光学系と、これらビーム広がり角
調整光学系から出力される各レーザ光を同期して同一光
軸上に合成する合成光学系と、この合成光学系により合
成された各レーザ光を増幅出力する１つのレーザ増幅系
と、を備えて上記目的を達成しようとするレーザ装置で
ある。

【００１６】請求項３によれば、各レーザ発振器から合
成光学系までの各距離を等しくしている。請求項４によ
れば、レーザ増幅系の前段側に、各レーザ光の出力をそ
れぞれ調整する出力調整光学系を配置している。

【００１７】請求項５によれば、出力調整光学系は、各
レーザ光をそれぞれ減光して出力を等しくする減光素子
である。請求項６によれば、レーザ増幅系の前段側に、
各レーザ発振器間の色収差を除去する色消し光学系を配
置した。

【００１８】上記請求項１によれば、少なくとも２つの
レーザ発振器から出力された各波長の異なる各レーザ光
の各ビーム広がり角を調整し、この後にこれらレーザ光
を同期して同一光軸上に合成して１つのレーザ増幅系に
より増幅出力することにより、各波長の異なるレーザ光
を１つのレーザ増幅系により増幅でき、少ない設備投資
・設置面積で２波長の以上のレーザ光を得ることができ
る。

【００１９】上記請求項２によれば、少なくとも２つの
レーザ発振器から出力された各波長の異なる各レーザ光
の各ビーム広がり角を各ビーム広がり角調整光学系によ
り調整し、これら光学系から出力された各レーザ光を合
成光学系により同一光軸上に合成し、この合成されたレ
ーザ光を１つのレーザ増幅系により増幅出力する。

【００２０】上記請求項３によれば、各レーザ発振器か
ら合成光学系までの各距離を等しくすることにより、各
レーザ発振器から出力された各レーザ光が同期して同一
光軸上に合成される。

【００２１】上記請求項４によれば、レーザ増幅系の前
段側に配置された出力調整光学系により各レーザ光の出
力をそれぞれ調整することにより、各レーザ光の割合が
所望の割合に整えられる。

【００２２】上記請求項５によれば、各レーザ光の割合
を調整する場合、減光素子により各レーザ光をそれぞれ
減光することにより行われる。上記請求項６によれば、
レーザ増幅系の前段側に色消し光学系を配置することに
より、各レーザ発振器間の色収差によるビーム広がり角
の合わなくなることがなくなる。

【００２３】

【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第１の実施の
形態について参照して説明する。このレーザ出力方法
は、それぞれ異なる波長５７０ｎｍ、５８０ｎｍの２つ
の色素レーザ発振器から出力された各色素レーザ光のそ
れぞれのビーム広がり角を調整し、この後にこれら色素
レーザ光を同一光軸上に合成して１つのレーザ増幅系に
より増幅出力するものである。

【００２４】図１はかかるレーザ出力方法を適用した色
素レーザ装置の構成図である。なお、図４と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。一方の
色素レーザ発振器１の光軸上には、時間調整光学系９を
介してビーム広がり角調整光学系２０が配置され、さら
にこの調整光学系２０の出力側にダイクロイックミラー
１０が配置されている。

【００２５】他方の色素レーザ発振器２の光軸上には、
ビーム広がり角調整光学系２１が配置され、この調整光
学系２０の出力側がミラー１１を介して上記ダイクロイ
ックミラー１０の光軸に合わされている。

【００２６】これらビーム広がり角調整光学系２０、２
１は、色素レーザ増幅系における各段色素レーザ増幅器
間に配置される段間光学系としての機能を有するもの
で、各色素レーザ発振器１、２から出力される各色素レ
ーザ光の各ビーム広がり角を調整してそのビーム広がり
角を合わせる機能を有するものである。

【００２７】具体的にこれらビーム広がり角調整光学系
２０、２１は、光学レンズ２枚から構成されている。
又、各色素レーザ発振器１、２からダイクロイックミラ
ー１０までの各光路上の距離は、等しく設定されてい
る。

【００２８】このダイクロイックミラー１０の合成出力
側の光軸上には、１つのレーザ増幅系として多段に各色
素レーザ増幅器３−１〜３−ｎが配置されている。な
お、各色素レーザ増幅器３−１〜３−ｎ、４−１〜４−
ｎの各前段側には、それぞれ各段間光学系５−ｎが配置
されている。

【００２９】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各色素レーザ発振器１、２は、上記同様
に分光分析を行うためにそれぞれ発振波長５７０ｎｍ、
５８０ｎｍを有し、かつ発振周波数幅１ＧＨｚ、平均出
力１０Ｗ以上となっている。

【００３０】各励起レーザ光ｐ１、ｐ２が、同期して各
色素レーザ発振器１、２及び各色素レーザ増幅器３−１
〜３−ｎに入射すると、各色素レーザ発振器１、２はそ
れぞれ色素セルに流れる色素溶液が励起されてレーザ共
振を発生し、それぞれ異なる波長５７０ｎｍ、５８０ｎ
ｍの各色素レーザ光を出力する。

【００３１】このうち一方の色素レーザ発振器１から出
力された色素レーザ光は、時間調整光学系９を経てビー
ム広がり角調整光学系２０に入射する。これと共に他方
の色素レーザ発振器２から出力された色素レーザ光は、
直接にビーム広がり角調整光学系２１に入射する。

【００３２】これらビーム広がり角調整光学系２０、２
１は、それぞれ各色素レーザ光のビーム広がり角を調整
し、各波長の異なる色素レーザ光のビーム広がり角を一
致させる。

【００３３】この後、これらビーム広がり角調整光学系
２０、２１から出力された各色素レーザ光は、同期して
ダイクロイックミラー１０に入射し、このダイクロイッ
クミラー１０において同一光軸上に合成される。

【００３４】そして、このダイクロイックミラー１０で
合成出力された色素レーザ光は、多段の各色素レーザ増
幅器３−１〜３−ｎに順次増幅され、最終段の色素レー
ザ増幅器３−ｎから所望の増幅率で増幅された色素レー
ザ光が出力される。

【００３５】このように上記第１の実施の形態において
は、２つのレーザ発振器１、２から出力された各波長の
異なる各レーザ光の各ビーム広がり角を各ビーム広がり
角調整光学系２０、２１により調整し、これら光学系２
０、２１から出力された各レーザ光をダイクロイックミ
ラー１０により同一光軸上に合成し、この合成されたレ
ーザ光を１つのレーザ増幅系により増幅出力するように
したので、それぞれ異なる波長５７０ｎｍ、５８０ｎｍ
の各色素レーザ光を１つのレーザ増幅系により所望の増
幅率で増幅出力でき、色素レーザ装置に対する設備投資
・設置面積の観点からは低い価格できる、つまり少ない
設備投資・設置面積で２波長の色素レーザ光を得ること
ができる。

【００３６】又、例えば、各色素レーザ増幅器３−１〜
３−ｎに色素レーザ光が入射するときに、各波長の異な
る色素レーザ光のビーム広がり角が異なると、各色素レ
ーザ増幅器３−１〜３−ｎ中において色素溶液を流す色
素セルによる回折の受け方が異なり、色素レーザ光を光
反応を起こさせる装置に伝播させるときの色素レーザ光
がブレークすることがある。

【００３７】これに対して第１の実施の形態では、各ビ
ーム広がり角調整光学系２０、２１により各色素レーザ
光のビーム広がり角を一致させるので、上記のように色
素レーザ光がブレークすることはない。

【００３８】又、各色素レーザ発振器１、２からダイク
ロイックミラー１０までの各光路上の距離を等しく設定
しているので、各色素レーザ光を同期して合成できる。
従って、波長可変性と高いレーザ光強度を有するパルス
発振の色素レーザ光を２波長用いて、分光分析や同位体
分離の用途に適用できる。 (2) 次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００３９】図２は色素レーザ装置の構成図である。各
ビーム広がり角調整光学系２０、２１のレーザ光入射側
の光軸上には、それぞれ出力調整光学系としての各減光
素子３０、３１が配置されている。

【００４０】これら減光素子３０、３１は、各色素レー
ザ発振器１、２から出力される各色素レーザ光の出力を
それぞれ減衰し、これら色素レーザ光の出力の割合を所
望の割合に調整する機能を有するものである。

【００４１】これら減光素子３０、３１は、具体的に１
ＮＤフィルターを用いたり、２グラントンプソンポララ
イザーやバビネソレイユの補償板等の偏光素子を２つ用
いるものとなっている。

【００４２】このような構成であれば、各励起レーザ光
ｐ１、ｐ２が、同期して各色素レーザ発振器１、２及び
各色素レーザ増幅器３−１〜３−ｎに入射すると、各色
素レーザ発振器１、２はそれぞれ色素溶液が励起されて
レーザ共振を発生し、それぞれ異なる波長５７０ｎｍ、
５８０ｎｍの各色素レーザ光を出力する。

【００４３】このうち一方の色素レーザ発振器１から出
力された色素レーザ光は、時間調整光学系９を経て減光
素子３０に入射し、ここでレーザ出力が減衰されてビー
ム広がり角調整光学系２０に入射する。

【００４４】これと共に、他方の色素レーザ発振器２か
ら出力された色素レーザ光は、減光素子３０に入射し、
ここでレーザ出力が減衰されてビーム広がり角調整光学
系２０に入射する。

【００４５】このとき、各色素レーザ発振器１、２から
出力された各色素レーザ光は、各減衰素子３０、３１に
よりそれぞれ減衰されることにより、これら色素レーザ
光が合成されたときの各波長の色素レーザ光の出力割合
が所望の割合となる。

【００４６】なお、これら減光素子３０、３１による各
色素レーザ光の出力の調整は、例えば色素レーザ光出力
の小さい方を固定し、出力の大きい方を減衰させること
により一致させる。

【００４７】これら減衰素子３０、３１により減衰され
た各色素レーザ光は、それぞれビーム広がり角調整光学
系２０、２１に入射し、それぞれビーム広がり角が調整
されて各波長の異なる色素レーザ光のビーム広がり角が
一致する。

【００４８】この後、これらビーム広がり角調整光学系
２０、２１から出力された各色素レーザ光は、同期して
ダイクロイックミラー１０に入射し、このダイクロイッ
クミラー１０において同一光軸上に合成される。

【００４９】そして、このダイクロイックミラー１０で
合成出力された色素レーザ光は、多段の各色素レーザ増
幅器３−１〜３−ｎに順次増幅され、最終段の色素レー
ザ増幅器３−ｎから所望の増幅率で増幅された色素レー
ザ光が出力される。

【００５０】このように上記第２の実施の形態において
は、レーザ増幅系の前段側に配置された各減光素子３
０、３１により各色素レーザ光の出力をそれぞれ調整し
て各色素レーザ光の出力割合を所望の割合に整えるよう
にしたので、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏す
ることは言うまでもなく、各波長５７０ｎｍ、５８０ｎ
ｍの各色素レーザ光を増幅するときにこれら色素レーザ
光に対する増幅率が異なることなく、これら色素レーザ
光の出力の割合を所望の割合に調整できる。 (3) 次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００５１】図３は色素レーザ装置の構成図である。各
色素レーザ発振器１、２の色素レーザ光の各光軸上に
は、それぞれ色消し光学系４０、４１が配置されてい
る。

【００５２】これら色消し光学系４０、４１は、色素レ
ーザ増幅系における各段色素レーザ増幅器間に配置され
る段間光学系としての機能するもので、１色消しレンズ
又は２反射光学系を用いたものである。

【００５３】そして、これら色消し光学系４０、４１の
出力側の光軸上に、ダイクロイックミラー１０が配置さ
れている。このような構成であれば、各励起レーザ光ｐ
１、ｐ２が、同期して各色素レーザ発振器１、２及び各
色素レーザ増幅器３−１〜３−ｎに入射すると、各色素
レーザ発振器１、２はそれぞれ色素溶液が励起されてレ
ーザ共振を発生し、それぞれ異なる波長５７０ｎｍ、５
８０ｎｍの各色素レーザ光を出力する。

【００５４】このうち一方の色素レーザ発振器１から出
力された色素レーザ光は、時間調整光学系９を経て色消
し光学系４０に入射し、ここで色収差により生じる色消
しが行われて出力される。

【００５５】これと共に、他方の色素レーザ発振器２か
ら出力された色素レーザ光は、色消し光学系４１に入射
し、ここでも上記同様に色収差により生じる色消しが行
われて出力される。

【００５６】このように各色素レーザ発振器１、２から
出力された各色素レーザ光に対して色消しが行われる
と、これら色素レーザ発振器１、２の各光学系統の色収
差により各色素レーザ光のビーム広がり角が途中で合わ
なくなるというような事がなくなる。

【００５７】これら色消しの行われた各色素レーザ光
は、それぞれ同期してダイクロイックミラー１０に入射
し、このダイクロイックミラー１０において同一光軸上
に合成される。

【００５８】そして、このダイクロイックミラー１０で
合成出力された色素レーザ光は、多段の各色素レーザ増
幅器３−１〜３−ｎに順次増幅され、最終段の色素レー
ザ増幅器３−ｎから所望の増幅率で増幅された色素レー
ザ光が出力される。

【００５９】このように上記第３の実施の形態において
は、レーザ増幅系の前段側に各色消し光学系４０、４１
を配置したので、上記第１の実施の形態と同様の効果を
奏することは言うまでもなく、各波長５７０ｎｍ、５８
０ｎｍの各レーザ発振器１、２間の色収差による各ビー
ム広がり角が途中で合わなくなることがない。

【００６０】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されるものでなく次の通り変形してもよい。例えば、上
記各実施の形態では、２つの色素レーザ発振器１、２か
ら出力される各色素レーザ光を合成して増幅出力する場
合について説明したが、これに限らず２つ以上の色素レ
ーザ発振器から出力される複数の色素レーザ光を合成し
て増幅出力するように構成してもよい。

【００６１】又、各レーザ光をそれぞれ減光して出力を
等しくする各減光素子３０、３１は、各ビーム広がり角
調整光学系２０、２１の色素レーザ光の入射側に配置す
るのに限らず、これらビーム広がり角調整光学系２０、
２１の出力側に配置してもよい。

【００６２】さらに、色素レーザ装置に限らず他のレー
ザ装置、すなわち波長の異なる少なくとも２つのレーザ
発振器から出力された各レーザ光の各ビーム広がり角を
調整し、この後にこれらレーザ光を同期して同一光軸上
に合成して１つのレーザ増幅系により増幅出力するシス
テムに適用してもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、少
ない設備投資・設置面積で２波長の以上のレーザ光を得
ることができるレーザ出力方法を提供できる。又、本発
明によれば、少ない設備投資・設置面積で２波長の以上
のレーザ光を得ることができるレーザ装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるレーザ装置を色素レーザに適用
した場合の第１の実施の形態を示す構成図。

【図２】本発明に係わるレーザ装置を色素レーザに適用
した場合の第２の実施の形態を示す構成図。

【図３】本発明に係わるレーザ装置を色素レーザに適用
した場合の第３の実施の形態を示す構成図。

【図４】従来の色素レーザ装置の構成図。

【符号の説明】

１，２…色素レーザ発振器、 ３−１〜３−ｎ…色素レーザ増幅器、 ５−１〜５−ｎ…段間光学系、 ９…時間調整光学系、 １０…ダイクロイックミラー、 ２０，２１…ビーム広がり角調整光学系、 ３０，３１…減光素子、 ４０，４１…色消し光学系。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ波長の異なる少なくとも２つの
   レーザ発振器から出力された各レーザ光のそれぞれのビ
   ーム広がり角を調整し、この後にこれらレーザ光を同期
   して同一光軸上に合成して１つのレーザ増幅系により増
   幅出力することを特徴とするレーザ出力方法。
2. 【請求項２】 それぞれ波長の異なる少なくとも２つの
   レーザ発振器と、 これらレーザ発振器から出力される各レーザ光のビーム
   広がり角を合わせる各ビーム広がり角調整光学系と、 これらビーム広がり角調整光学系から出力される各レー
   ザ光を同期して同一光軸上に合成する合成光学系と、 この合成光学系により合成された各レーザ光を増幅出力
   する１つのレーザ増幅系と、を具備したことを特徴とす
   るレーザ装置。
3. 【請求項３】 各レーザ発振器から合成光学系までの各
   距離を等しくすることを特徴とする請求項１記載のレー
   ザ装置。
4. 【請求項４】 レーザ増幅系の前段側に、各レーザ光の
   出力をそれぞれ調整する出力調整光学系を配置したこと
   を特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
5. 【請求項５】 出力調整光学系は、各レーザ光をそれぞ
   れ減光して出力を等しくする減光素子であることを特徴
   とする請求項１記載のレーザ装置。
6. 【請求項６】 レーザ増幅系の前段側に、各レーザ発振
   器間の色収差を除去する色消し光学系を配置したことを
   特徴とする請求項１記載のレーザ装置。