JPS5842637B2 - レ−ザシユツリヨクアンテイカソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 □本禿明はレーザ出力安定化装置の改良に関する。

パ従来の□レーザ出力安定化装置は、レーザ出力が“放
電電流に比例するような特性を・もつ、例えばアルゴン
やクリプトンを封入したレーザ発振装置に応用されてい
る。

すなわち、かかるレーザ出力安定化装置は第１図に示す
ように、レーザ発振部１から発振されたレーザビームを
ビームスプリッタ２に入射し、このビームスプリッタ２
で透過して得られたレーザ出力ば本来め主目的に使用し
、−□ｉｔ−ムスプリツタ２で反射して得られたレーザ
ビームは光検出器３で受光している。

すなわち、ビームスプリッタ２に入射されたレーザビー
ムはビームスプリッタ２の一方面部外側と他方面部内側
でそれぞれ反射され、２系統の反射レーザビームとして
取り出され光検出器３で受光されることになる。

光検出器３で受光されたレーザビームは電気信号に変換
され後続のコンパレータ回路４の基準電圧と比較され電
源制御信号を取り出す。

そして、この信号は放電電流制御回路を内蔵する励起電
源部５に供給されこの励起電源部５で得られた信号でレ
ーザ発振部１の放電電流を制御しレーザ出力の安定化を
図っている。

而して、アルゴンやクリプトンを封入したレーザ発振部
１においては、第２図に示すような放電電流−レーザ出
力特性をもっており、放電電流の増減に応じてレーザ出
力も増減するようになっている。

従って、レーザ出力の一部を検出しレーザ発振部１の放
電電流を制御すれば一定のレーザ出力が得られることに
なり、長時間にわたつで高安定な出力を得ることができ
ると考え・られている。

しかしながらビームスプリッタ２には通常１．ＣＩ！Ｌ
〜２ｃ／ｎの板厚を有するガラス又は石英等の平行平面
板が用いられており、またビームスプリッタ２に所定の
入射角で入射したレーザビームは第３図に示すようにそ
のビームスプリッタ２の両面つまり一方面部外側２ａと
他方面部内側２ｂで反射され、さらにはレーザビーム自
体！こ１ミリラジアン程度の拡り角を有することを考え
れば、そのビームスプリッタ２で反射し゛て得られる２
系統めレーザビームには干渉の恐れが十分にある。

例えば他の光学系との関係からレーザ発振部１の光軸と
ビームスプリッタ２の透過後のレーザビームとの位置ず
れをできるだけ小さくするために、ビームスプリッタ２
の板厚を薄くした場合、ビームスプリッタ２で反射され
た２系統のレーザビームは光検出器３に届く前、すなわ
ち第３図ａに示すようにビームスプリッタ２から出た所
で既に、レーザビームが干渉し、あるいは第８図すに示
すように光検出器３に達するまでの間で干渉してしまう
。

これら２系統の干渉し合ったレーザビームの総光量は必
ずしもレーザ出力に正比例とは限らなくなり、従ってコ
ンパレータ回路４から取り出される電源制御信号として
は誤信号をフィードバックしたことになり、実際には安
定したレーザ出力を得ることはできない。

本発明は上記のような観点からビームスプリッタの厚さ
を、該ビームスプリッタで反射されて得られた２系統の
レーザビームが互いに干渉し合わないような値に設定し
、このビームスプリッタで反射されて得られたレーザビ
ームを利用してレーザ発振部の出力を長時間にわｋって
高安定に保ち得るレーザ出力安定化装置を提供するもの
である。

なお、本発明装置は、ビームスプリッタに特徴を有する
ものであり、その細光検出器３、コンパ＊本レーク回路
４等については従前通りであるので第１図を参照し、そ
の詳細な説明は省略する。

まず、第４図を参照してビームスプリッタ４０の厚さｄ
を求める方法を説明する。

すなわち、レーザビーム径をＤ１板厚をｄ、入射角をθ
１、屈折角をθ２、ビームスプリッタ４０の屈折率をｎ
ｌ、空気の屈折率をｎ。

（＝１）とすると、スネルの法則より、ｎ Ｉ Ｓｉｎ
θ２ ” ｎ ｏＳｉｎθ、であるから、 となる。

一方、反射レーザビームａ、ｂが重なり合わないために
は、ＢＥ＞ＢＡであるから、 の関係が成立する。

そのため、（１） 、 （２）式から、となる。

この（３）式はビーム径についてのみ考案した場合の、
板厚ｄの式であるが、光検出器３の受光面までの距離を
考えて拡り角を考慮に入れた場合は受光面でのビーム径
を（３）式でのビーム径りに置き換えればよい。

今、ビーム拡り角をθラジアンとし、ビームスプリッタ
４０と前記光検出器３の受光面までの距離をｌとすると
、その受光面でのビーム径Ｄ′は、で与えられる。

この（４）式を（３）式に代入すると、−ムスプリツタ
４０の板厚ｄは、 ビ ＊ になるようにしなければならない。

ここで具体例を上げてビームスプリッタ４０の板厚ｄを
計算してみる。

今、石英ガラスのビームスプリッタ４０に波長０．５μ
ｍのレーザビームヲ４５°の入射角で入射した場合、そ
のビーム径を１ｍφ、拡り角１１ｍｒａｄ、ビームスプ
リッタ４０から光検出器３の受光面までの距離を２０ｃ
ＩｒＬとし、かつｎ、：１．４６５ 、 ｎ□：１とす
ると、ビームスプリッタ４０の板厚ｄは、 となる。

すなわち、ビームスプリッタ４０の板厚 ｄとしては、 １．６山又は１．６ｍｍ以上にしなければならない。

なお、ビームスプリッタ４０の板厚ｄは（５）式から求
められるように種々の条件によって変る値である。

このようにして得られた板厚ｄのビームスプリッタ４０
を第１図に示したビームスプリッタ２の位置に配置する
ことにより始めて安定したレーザ出力を得ることができ
る。

すなわち、発振部１からのレーザビームはビームスプリ
ンタ４０で透過レーザビームと２系統の反射レーザビー
ムとに分割され、この夫々の反射レーザビームは干渉す
ることなしに光検出器３で受光される。

この検出器３の出力が前記コンパレータ回−二を介して
励起電源部５に電源制御信号として される。

この電源制御信号は、レーザビーム出力に比例して得ら
れる為、長時間にわたって安定したレーザ出力を得るこ
とができる。

以上詳記したしたように本発明によれば、ビームスプリ
ッタで反射して得られた２系統のレーザビームを用いて
レーザ発振部のレーザ出力を制御する装置において、前
記ビームスプリッタの厚さを、２系統のレーザビームが
互いに干渉しないような値に設定して用いることにより
、２系統のし一ザビームの光量をレーザ出力に正比例さ
せることができ、従って、レーザ発振部より常に安定し
たレーザ出力を取り出すことができる。

これは本装置を用いて得られたレーザ出力を精度の高い
用途に用いることができ、レーザ発振装置の信頼性も一
段と高めることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は通常使用されているレーザ出力安定化装置の構
成国、第２図は放電電流−レーザ出力の関係特性図、第
３図ａ、ｂはレーザビームの反射状態を示す図、第４図
は本発明におけるビームスプリリツダの板厚を求めるた
めの説明図である。 １・・・・・・レーザ発振部、２，４０・・・・・・ビ
ームスプリッタ、２ａ・・・・・・一方面部外側、２ｂ
・・・・・・他方面部内側、３・・・・・・光検出器、
４・・・・・・コンパレータ回路、５・・・・・・励起
電源部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ発振部により発振され、ビームスプリッタで
   反射して得られたレーザビームを光検出器で検出し、こ
   の光検出器の出力信号を利用して前記レーザ発振部のレ
   ニザ中ｐを宮宝に即］御する装置において、前記ビニム
   スプリツタを、該ビームスプリッタの一方面部外側と他
   方面部内側でそれぞれ反射して得られる２系統のレーザ
   ビームが互いに干渉し合わ′ないような庫さに゛設定し
   、このビニムスプリツタで得られた２系続の°レーザビ
   ームを前記光検出器に入射す名゛ようにしたことを特徴
   とするレーザ出力安定化装置。 □゛