JPS6025915B2 - イオンレ−ザ発振器 - Google Patents
イオンレ−ザ発振器Info
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- JPS6025915B2 JPS6025915B2 JP744877A JP744877A JPS6025915B2 JP S6025915 B2 JPS6025915 B2 JP S6025915B2 JP 744877 A JP744877 A JP 744877A JP 744877 A JP744877 A JP 744877A JP S6025915 B2 JPS6025915 B2 JP S6025915B2
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- ion laser
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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
- H01S3/08004—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
-
- 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
- H01S3/086—One or more reflectors having variable properties or positions for initial adjustment of the resonator
Landscapes
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- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はガスレーザ発振器に関し、とくに波長選択素
子をふくむイオンレーザ発振器に関するものである。
子をふくむイオンレーザ発振器に関するものである。
ィオンレ−ザ発振器はガスレーザの中でも、もっとも大
きな可視域の発振出力を提供するもので、出力の高輝度
性から眼底の治療用光源やラマン分光器の光源、ホログ
ラフィの光源等に用いられている。
きな可視域の発振出力を提供するもので、出力の高輝度
性から眼底の治療用光源やラマン分光器の光源、ホログ
ラフィの光源等に用いられている。
イオンレーザの発振線には複数個の近接した発振線があ
り、単にエネルギーを利用する眼底の治療用等ではこれ
らの発振線が同時に存在しても差支えない。しかしラマ
ン分光器やホログラフィの光源としては発振線の単色性
が要求されるから、１対のミラーで構成される光共振器
内部にプリズムを挿入し多くの発振可能なスペクトルの
中から注目する一つの発振線に対してのみ共振をとり、
単色のレーザ出力を得ることが行なわれている。しかし
、イオンレーザではしーザ管に数１船もの電流を流し、
数ｋＷもの電力を入力するからしーザ管の発熱量が極め
て多く、水冷しても除去し得ない発熱がミラーの保持機
構を熱変させミラーの対向性を損ないレーザ出力を低下
せしめる。
り、単にエネルギーを利用する眼底の治療用等ではこれ
らの発振線が同時に存在しても差支えない。しかしラマ
ン分光器やホログラフィの光源としては発振線の単色性
が要求されるから、１対のミラーで構成される光共振器
内部にプリズムを挿入し多くの発振可能なスペクトルの
中から注目する一つの発振線に対してのみ共振をとり、
単色のレーザ出力を得ることが行なわれている。しかし
、イオンレーザではしーザ管に数１船もの電流を流し、
数ｋＷもの電力を入力するからしーザ管の発熱量が極め
て多く、水冷しても除去し得ない発熱がミラーの保持機
構を熱変させミラーの対向性を損ないレーザ出力を低下
せしめる。
加えて光共振器の内部にプリズムを設けて、レーザ煤質
の生みだす発振可能の多くのスペクトルの中から注目す
る唯一の波長に対してのみ共振をとり単一波長発振を行
なわせる場合には、このプリズムの保持機構の熱変形に
よってプリズムが微少回転し光路に変化がおこり、レー
ザ出力の変動がおこる。さらに最も大きな問題となるの
はプリズム材料の屈折率の温度特性に関するものである
。すなわち、プリズムの屈折率の温度変化によりプリズ
ムを通過する際に光路が変化し、延し、ては光軸変化に
よる出力変動と同様の現象が生ずる。このようにプリズ
ムを光共振器内に配置したレーザ発振器では通常のレー
ザ発振器に〈らべ変動要素が多く、レーザ発振器の信頼
度という観点から大きな問題点があった。従って本発明
の目的は、プリズムをふくむ光共振器を用いたレーザ発
振器における、プリズムがあるために生ずるレーザ出力
の変動を除去し、安定な単一波長発振のイオンレーザ装
置を提供することにある。
の生みだす発振可能の多くのスペクトルの中から注目す
る唯一の波長に対してのみ共振をとり単一波長発振を行
なわせる場合には、このプリズムの保持機構の熱変形に
よってプリズムが微少回転し光路に変化がおこり、レー
ザ出力の変動がおこる。さらに最も大きな問題となるの
はプリズム材料の屈折率の温度特性に関するものである
。すなわち、プリズムの屈折率の温度変化によりプリズ
ムを通過する際に光路が変化し、延し、ては光軸変化に
よる出力変動と同様の現象が生ずる。このようにプリズ
ムを光共振器内に配置したレーザ発振器では通常のレー
ザ発振器に〈らべ変動要素が多く、レーザ発振器の信頼
度という観点から大きな問題点があった。従って本発明
の目的は、プリズムをふくむ光共振器を用いたレーザ発
振器における、プリズムがあるために生ずるレーザ出力
の変動を除去し、安定な単一波長発振のイオンレーザ装
置を提供することにある。
次に本発明を図面を参照して説明する。
第１図は単一波長発振を行なわせるために共振器内部に
プリズムを挿入した従来のイオンレーザ発振器の断面図
である。
プリズムを挿入した従来のイオンレーザ発振器の断面図
である。
第１図において１はイオンレーザ管、２４出力ミラー、
３はその支持体、４は徴調ネジ５の調整具合によりミラ
ー支持体３の傾きをさだめる際の基準板、６は波長選択
用のプリズム、７はその支持体、８は支持体７を光共振
器へ設置する部品、９は全反射ミラー、１０はその支持
体、１１は徴調ネジ１２の調整具合によりミラー支持体
１０の傾きをさだめる際の基準板である。２枚の基準板
４と１１、および部品８は熱膨脹率の４・さし、石英等
の棒状の材料１３と共にやぐら状に１体に組立てられた
基準板４と１１の相互の位置関係は熱的に変化を受けな
いようになっている。
３はその支持体、４は徴調ネジ５の調整具合によりミラ
ー支持体３の傾きをさだめる際の基準板、６は波長選択
用のプリズム、７はその支持体、８は支持体７を光共振
器へ設置する部品、９は全反射ミラー、１０はその支持
体、１１は徴調ネジ１２の調整具合によりミラー支持体
１０の傾きをさだめる際の基準板である。２枚の基準板
４と１１、および部品８は熱膨脹率の４・さし、石英等
の棒状の材料１３と共にやぐら状に１体に組立てられた
基準板４と１１の相互の位置関係は熱的に変化を受けな
いようになっている。
プリズム６の入射面は光軸に対しプリュースタ角度をな
すように配置されている。ある温度で図に一点鎖線で示
すような光軸がつくられていたとしても、７の熱変形が
あれば矢印のようにプリズムには例えば回転Ａが与えら
れた光軸が変化することが考えられる。この回転Ａは例
えばレーザ管の発熱がケ−ス（図には省略されている）
内にこもり、発振器の上部は温度が高く、下部は温度が
低いために７および８が熱変形する場合に想定される。
すように配置されている。ある温度で図に一点鎖線で示
すような光軸がつくられていたとしても、７の熱変形が
あれば矢印のようにプリズムには例えば回転Ａが与えら
れた光軸が変化することが考えられる。この回転Ａは例
えばレーザ管の発熱がケ−ス（図には省略されている）
内にこもり、発振器の上部は温度が高く、下部は温度が
低いために７および８が熱変形する場合に想定される。
このためしーザ管の発熱や環境温度の変化によってプリ
ズムを通過後の光路が変化し、レーザ出力が変化する事
態にいたる。しかし全反射ミラー９の支持体１川こおい
ても同様の理由により回転Ｂとして図示したような回転
が生じるから、この２つの回転Ａ，Ｂの量がひとしけれ
ば光路の変化はあっても全反射ミラー９への光軸の直交
性はくずれることがなくしーザ出力に変化は生じない。
しかしこのようなことはプリズム支持体７と全反射ミラ
ーの支持体１０との構造からは一般には期待できず回転
Ａ，Ｂのいずれかの回転がまさり光路の変化による出力
の変化は避けられない。それにもまして前述したように
プリズムの屈折率の変化による光軸の変化が出力の変動
の最大の要因なのである。温度上昇とともに屈折率が小
さくなる一般の光学材料の特性を考えてみるとこの温度
上昇によって生ずる光軸の変化は、回転ＡとＢとが同方
向であり光路変化が出力の変動に結びつきにくかったの
にくらべ全く独立して全反射ミラーと光軸の直交性を損
う方向であり、レーザ出力の安定性に大きな影響を与え
る。この欠点を解消するため本発明においては膨脹率の
異る材料を用いて光学系を支持し温度変化によって生ず
る出力変動要素を補償し、安定な発振出力を得ている。
ズムを通過後の光路が変化し、レーザ出力が変化する事
態にいたる。しかし全反射ミラー９の支持体１川こおい
ても同様の理由により回転Ｂとして図示したような回転
が生じるから、この２つの回転Ａ，Ｂの量がひとしけれ
ば光路の変化はあっても全反射ミラー９への光軸の直交
性はくずれることがなくしーザ出力に変化は生じない。
しかしこのようなことはプリズム支持体７と全反射ミラ
ーの支持体１０との構造からは一般には期待できず回転
Ａ，Ｂのいずれかの回転がまさり光路の変化による出力
の変化は避けられない。それにもまして前述したように
プリズムの屈折率の変化による光軸の変化が出力の変動
の最大の要因なのである。温度上昇とともに屈折率が小
さくなる一般の光学材料の特性を考えてみるとこの温度
上昇によって生ずる光軸の変化は、回転ＡとＢとが同方
向であり光路変化が出力の変動に結びつきにくかったの
にくらべ全く独立して全反射ミラーと光軸の直交性を損
う方向であり、レーザ出力の安定性に大きな影響を与え
る。この欠点を解消するため本発明においては膨脹率の
異る材料を用いて光学系を支持し温度変化によって生ず
る出力変動要素を補償し、安定な発振出力を得ている。
次に本発明の実施例を第２図を用いて説明する。
第２図において１はイオンレーザ管、２は出力ミラー、
３はその支持体、４は徴調ネジ５の調整の具合によりミ
ラー支持体３の懐きをごだめる際の基準板、６は波長選
択用のプリズム、７はその支持体、９は全反射ミラー、
２０は全反射ミラーの支持体であると同時にプリズム支
持体をも収容する構造体、１１は徴調ネジ１２の調整具
合により構造体２０の傾きをさだめる際の基準板で、２
板の基準板４と１１は石英あるいは結晶化ガラスなどの
膨脹率の小さな棒状の材料１３により１体化されている
が、前記の構造体２０は熱風彰脹率の互いに異るネジ状
の部材２５，２６を介して板２７に保持されており、２
８は固定用のナットである。第２図において部材２５，
２６が本発明の主要素であるが、従来図１において２ケ
所に分離して配置されていたプリズムと全反射ミラーと
を図２にみるように構造体２０を用いて１体化さている
ことも、レーザ発振器の小形化のために実用上大きな効
果が得られる点で、本発明の主張する第２の要素になっ
ている。
３はその支持体、４は徴調ネジ５の調整の具合によりミ
ラー支持体３の懐きをごだめる際の基準板、６は波長選
択用のプリズム、７はその支持体、９は全反射ミラー、
２０は全反射ミラーの支持体であると同時にプリズム支
持体をも収容する構造体、１１は徴調ネジ１２の調整具
合により構造体２０の傾きをさだめる際の基準板で、２
板の基準板４と１１は石英あるいは結晶化ガラスなどの
膨脹率の小さな棒状の材料１３により１体化されている
が、前記の構造体２０は熱風彰脹率の互いに異るネジ状
の部材２５，２６を介して板２７に保持されており、２
８は固定用のナットである。第２図において部材２５，
２６が本発明の主要素であるが、従来図１において２ケ
所に分離して配置されていたプリズムと全反射ミラーと
を図２にみるように構造体２０を用いて１体化さている
ことも、レーザ発振器の小形化のために実用上大きな効
果が得られる点で、本発明の主張する第２の要素になっ
ている。
本発明は、もっとも大きな出力変動要素であるプリズム
の屈折率の変動によって生ずる光路変動を補償すること
ができることを以下にのべる。
の屈折率の変動によって生ずる光路変動を補償すること
ができることを以下にのべる。
便宜上図１の回転Ａ、回転Ｂとして示した回転量はひと
しいとして取扱う。第３図は、第２図の構造体２０を調
整する光路温度補償機構の原理を示す図であり、ａ，ｂ
両図ともに６は波長選択用プリズム、９は全反射ミラー
である。両図において構造体２０１こ固定された６，９
両者の相対的位置関係にちがし、はない。ａ図である温
度で光軸調整が最適に調整されたときの光路３０は、プ
リズムの入射面との角度Ｑをもって入射しＹ全反射ミラ
ー９と光軸とは直交し、反射光はもとの光路をたどって
もどる。ここで周囲の温度変化のためプリズムの温度が
上昇するとプリズムの屈折率の減少によって光路は３１
のように変化し、光軸はもはや全反射的ミラー９に直交
することはなくしーザ発振に必要な正のフィードバック
が損われ、レーザ出力は減少する。しかしこの温度上昇
に応じて横造体２０が第３図ａにＣとして示した回転が
おこっているなら、第３図ｂに示ようなプリズムの入射
面と角度８（８＜Ｑ）をもって入射する光は屈折率の低
下はあっても全反射ミラー９とは直交を保つから、レー
ザ出力には何等の変化も生じない。なお第３図に関して
述べた回転Ｃが生ずるようにするには当然のことである
がネジ状の都材２５には膨脹率の小さな材料を２６には
膨脹率の大きな材料を使用してある。また２５，２６の
有効長を変化させることによって温度補償量は可変でき
るが、２５，２６をネジ状にしておき図２に示すように
固定のためのナット２８の位置を適当に動かせば、試行
鎖謀法によってセート毎に最適温度補償量を見出すこと
ができる。本発明は、プリズムと全反射ミラーとを一体
化しても構造体２０のみを互いに膨脹率の異る部材で保
持することによって、温度変化による各部材の長さの変
化に伴う構造体２０の回転運動を利用してレーザ出力の
温度変化を補償することができる理由であり、波長選択
器の小形化ともに出力の高度の安定化が得られる。
しいとして取扱う。第３図は、第２図の構造体２０を調
整する光路温度補償機構の原理を示す図であり、ａ，ｂ
両図ともに６は波長選択用プリズム、９は全反射ミラー
である。両図において構造体２０１こ固定された６，９
両者の相対的位置関係にちがし、はない。ａ図である温
度で光軸調整が最適に調整されたときの光路３０は、プ
リズムの入射面との角度Ｑをもって入射しＹ全反射ミラ
ー９と光軸とは直交し、反射光はもとの光路をたどって
もどる。ここで周囲の温度変化のためプリズムの温度が
上昇するとプリズムの屈折率の減少によって光路は３１
のように変化し、光軸はもはや全反射的ミラー９に直交
することはなくしーザ発振に必要な正のフィードバック
が損われ、レーザ出力は減少する。しかしこの温度上昇
に応じて横造体２０が第３図ａにＣとして示した回転が
おこっているなら、第３図ｂに示ようなプリズムの入射
面と角度８（８＜Ｑ）をもって入射する光は屈折率の低
下はあっても全反射ミラー９とは直交を保つから、レー
ザ出力には何等の変化も生じない。なお第３図に関して
述べた回転Ｃが生ずるようにするには当然のことである
がネジ状の都材２５には膨脹率の小さな材料を２６には
膨脹率の大きな材料を使用してある。また２５，２６の
有効長を変化させることによって温度補償量は可変でき
るが、２５，２６をネジ状にしておき図２に示すように
固定のためのナット２８の位置を適当に動かせば、試行
鎖謀法によってセート毎に最適温度補償量を見出すこと
ができる。本発明は、プリズムと全反射ミラーとを一体
化しても構造体２０のみを互いに膨脹率の異る部材で保
持することによって、温度変化による各部材の長さの変
化に伴う構造体２０の回転運動を利用してレーザ出力の
温度変化を補償することができる理由であり、波長選択
器の小形化ともに出力の高度の安定化が得られる。
なお、本発明によるプリズムとミラーの１体化による唯
一の欠点は図１に示した温度変化時に生ずる回転Ａと回
転Ｂによってひきおこされる光路の変動によるレーザ出
力の変動に対しては補償は不可能であるということであ
る。しかし冒頭に述べたように回転ＡとＢは同方向であ
りその差による出力変動は設計時に配慮することによっ
て影響を小さくすることができるから、イオンレーザ装
置の小形化、プＩＪズムとミラーの１体化によって生み
だされる部品減少による信頼性向上に〈らべれば無視し
得る。実験例によれば土１０ｑｏの温度変化で５０％の
レーザ出力変化がこの補償効果によって１０％に減少し
た。本発明により、装置の小形化としーザ出力の安定化
が行なわれプリズムを用いた波長選択形イオンレーザの
実用上の性能を大きく向上させるとができた。
一の欠点は図１に示した温度変化時に生ずる回転Ａと回
転Ｂによってひきおこされる光路の変動によるレーザ出
力の変動に対しては補償は不可能であるということであ
る。しかし冒頭に述べたように回転ＡとＢは同方向であ
りその差による出力変動は設計時に配慮することによっ
て影響を小さくすることができるから、イオンレーザ装
置の小形化、プＩＪズムとミラーの１体化によって生み
だされる部品減少による信頼性向上に〈らべれば無視し
得る。実験例によれば土１０ｑｏの温度変化で５０％の
レーザ出力変化がこの補償効果によって１０％に減少し
た。本発明により、装置の小形化としーザ出力の安定化
が行なわれプリズムを用いた波長選択形イオンレーザの
実用上の性能を大きく向上させるとができた。
第１図は従来の波長選択形イオンレーザの断面図、第２
図は本発明の１実施例を示す波長選択形イオンレーザの
断面図、第３図ａ，ｂは本発明の原理を示す図１はイオ
ンレーザ管、２は出力ミラー、３は出力ミラー支持体、
４は基準板、５は徴調ネジ６はプリズム、７はプリズム
支持体、８はプリズム支持体を保持する部品、９は全反
射ミラー、１０は全反射ミラー支持体、１１は基準板、
１２は徴調ネジ、１３はロッド、２０はミラーとプリズ
ムの１体化のための構造体、２５，２６は温度補償用ネ
ジ状部材、２７は構造体２０の支持体、２８はナット、
３０，３１，３２は光路を示す線。 多ノ図多Ｚ図 多３図
図は本発明の１実施例を示す波長選択形イオンレーザの
断面図、第３図ａ，ｂは本発明の原理を示す図１はイオ
ンレーザ管、２は出力ミラー、３は出力ミラー支持体、
４は基準板、５は徴調ネジ６はプリズム、７はプリズム
支持体、８はプリズム支持体を保持する部品、９は全反
射ミラー、１０は全反射ミラー支持体、１１は基準板、
１２は徴調ネジ、１３はロッド、２０はミラーとプリズ
ムの１体化のための構造体、２５，２６は温度補償用ネ
ジ状部材、２７は構造体２０の支持体、２８はナット、
３０，３１，３２は光路を示す線。 多ノ図多Ｚ図 多３図
Claims (1)
- １ イオンレーザ管と、その両側に配置された一対のミ
ラーと、光軸上且つ一のミラーの近傍に配置された波長
選択用プリズムとを含むイオンレーザ発振器において、
一のミラーと前記プリズムが一つの構造体に取付けられ
且つ、前記構造体の角度を調整する角度調整機構に前記
構造体を取付ける少くとも１個の支持部材は熱膨張率が
異なる材料で構成されていることを特徴とするイオンレ
ーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP744877A JPS6025915B2 (ja) | 1977-01-25 | 1977-01-25 | イオンレ−ザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP744877A JPS6025915B2 (ja) | 1977-01-25 | 1977-01-25 | イオンレ−ザ発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5392692A JPS5392692A (en) | 1978-08-14 |
| JPS6025915B2 true JPS6025915B2 (ja) | 1985-06-20 |
Family
ID=11666111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP744877A Expired JPS6025915B2 (ja) | 1977-01-25 | 1977-01-25 | イオンレ−ザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025915B2 (ja) |
-
1977
- 1977-01-25 JP JP744877A patent/JPS6025915B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5392692A (en) | 1978-08-14 |
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