JPS6366074B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6366074B2 JPS6366074B2 JP55074471A JP7447180A JPS6366074B2 JP S6366074 B2 JPS6366074 B2 JP S6366074B2 JP 55074471 A JP55074471 A JP 55074471A JP 7447180 A JP7447180 A JP 7447180A JP S6366074 B2 JPS6366074 B2 JP S6366074B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- output
- laser
- switch element
- power
- Prior art date
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- Expired
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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
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/136—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光パルスの再現性を高めたＱスイツ
チレーザに関する。
チレーザに関する。
固体レーザから高出力なＱスイツチ光パルスを
得るには、パルス励起法による必要がある、さら
にモード同期法を併用すれば、出射光パルスの一
層の高出力化と超短化とを図ることができる。高
出力で短いＱスイツチ光パルスを必要とするレー
ザ核融合や人工衛星を用いる測距等の大規模シス
テムでは、システム全体の信頼度向上のために、
その光源であるＱスイツチ光パルスの出力や出射
タイミングの再現性を従来以上に高める必要があ
る。
得るには、パルス励起法による必要がある、さら
にモード同期法を併用すれば、出射光パルスの一
層の高出力化と超短化とを図ることができる。高
出力で短いＱスイツチ光パルスを必要とするレー
ザ核融合や人工衛星を用いる測距等の大規模シス
テムでは、システム全体の信頼度向上のために、
その光源であるＱスイツチ光パルスの出力や出射
タイミングの再現性を従来以上に高める必要があ
る。
従来は、比較的安定なＱスイツチ光パルスが得
られるレーザ発振器としては、カイジンガー
（Kuizenga）氏によりオプチツクス・コミユニケ
ーシヨン（Optics Communicatior）誌第22巻第
156頁〜160頁に述べられた方式、即ち、能動的な
Ｑスイツチングを行う以前に、あらかじめ低出力
の安定な連続発振状態（予備発振状態）を形成し
て、Ｑスイチング直前の反転分布の再現性を高め
る方式の発振器が知られている。
られるレーザ発振器としては、カイジンガー
（Kuizenga）氏によりオプチツクス・コミユニケ
ーシヨン（Optics Communicatior）誌第22巻第
156頁〜160頁に述べられた方式、即ち、能動的な
Ｑスイツチングを行う以前に、あらかじめ低出力
の安定な連続発振状態（予備発振状態）を形成し
て、Ｑスイチング直前の反転分布の再現性を高め
る方式の発振器が知られている。
しかし、この方式には、励起ランプの電流を一
定にする以外は特に光出力を一定に保つ積極的な
安定化手段が具備されておらず、予備発振状態に
おいて外部からレーザ共振器に加えられる熱的，
機械的，電気的等の変動により誘起される緩和振
動を防ぎ得ない。このような緩和振動は時間的に
ランダムに生ずるので、Ｑスイツチング直前にも
緩和振動がある有限の確率で生じ、その場合Ｑス
イツチングの初期条件である光子密度と反転分布
が、定常値から大きく変動する。ところが、Ｑス
イツチ光パルスの尖頭値は反転分布の初期条件に
強く依存し、また、能動的Ｑスイツチングを開始
してから光パルス強度がその尖頭値に達するまで
の時間は光子密度と反転密度の両方の初期条件に
強く依存するので、Ｑスイツチング直前に緩和振
動を生ずると、Ｑスイツチ光パルスの出力や出射
タイミングの再現性が大きく損なわれる。
定にする以外は特に光出力を一定に保つ積極的な
安定化手段が具備されておらず、予備発振状態に
おいて外部からレーザ共振器に加えられる熱的，
機械的，電気的等の変動により誘起される緩和振
動を防ぎ得ない。このような緩和振動は時間的に
ランダムに生ずるので、Ｑスイツチング直前にも
緩和振動がある有限の確率で生じ、その場合Ｑス
イツチングの初期条件である光子密度と反転分布
が、定常値から大きく変動する。ところが、Ｑス
イツチ光パルスの尖頭値は反転分布の初期条件に
強く依存し、また、能動的Ｑスイツチングを開始
してから光パルス強度がその尖頭値に達するまで
の時間は光子密度と反転密度の両方の初期条件に
強く依存するので、Ｑスイツチング直前に緩和振
動を生ずると、Ｑスイツチ光パルスの出力や出射
タイミングの再現性が大きく損なわれる。
従来、上記の予備発振状態のような連続発振状
態における緩和振動抑止には、光出力の増減に比
例した共振器損失を負帰還により与える方式が有
効ではないかと考えられるが、かような回路を独
立に併設すると高価であるうえ、Ｑスイツチング
時の光パルスの成長を押える結果、高いＱスイツ
チ出力が得にくくなるという欠点があつた。
態における緩和振動抑止には、光出力の増減に比
例した共振器損失を負帰還により与える方式が有
効ではないかと考えられるが、かような回路を独
立に併設すると高価であるうえ、Ｑスイツチング
時の光パルスの成長を押える結果、高いＱスイツ
チ出力が得にくくなるという欠点があつた。
本発明の目的は、簡単な構成により、上記方式
の予備発振状態での緩和振動を抑止して、Ｑスイ
ツチ直前の光出力及び反転分布を一定にし、出射
Ｑスイツチパルスの出力及び出射タイミングの再
現性を出力を損うことなく高めたレーザを提供す
ることにある。
の予備発振状態での緩和振動を抑止して、Ｑスイ
ツチ直前の光出力及び反転分布を一定にし、出射
Ｑスイツチパルスの出力及び出射タイミングの再
現性を出力を損うことなく高めたレーザを提供す
ることにある。
本発明によれば、Ｑスイツチ素子と、該Ｑスイ
ツチ素子駆動用の電力を供給する電源と、該駆動
用電力をスイツチングする高速スイツチとからな
るＱスイツチ手段を備え、かつ該高速スイツチを
開いてＱスイツチする以前に低出力の予備発振状
態を維持するためのレーザロツドの予備励起手段
とを備えたＱスイツチ固体レーザにおいて、さら
に、光出力の検出器と、該検出器出力信号から低
周波成分をカツトするフイルターと、該フイルタ
ーからの出力信号によつて前記Ｑスイツチ素子駆
動用の電力を変調するための変調器とからなる付
加回路を具備し、該変調器を前記Ｑスイツチ手段
の前記駆動用電力を供給する電源と、前記高速ス
イツチとの間に設置したことを特徴とする出力安
定化Ｑスイツチレーザが得られる。
ツチ素子駆動用の電力を供給する電源と、該駆動
用電力をスイツチングする高速スイツチとからな
るＱスイツチ手段を備え、かつ該高速スイツチを
開いてＱスイツチする以前に低出力の予備発振状
態を維持するためのレーザロツドの予備励起手段
とを備えたＱスイツチ固体レーザにおいて、さら
に、光出力の検出器と、該検出器出力信号から低
周波成分をカツトするフイルターと、該フイルタ
ーからの出力信号によつて前記Ｑスイツチ素子駆
動用の電力を変調するための変調器とからなる付
加回路を具備し、該変調器を前記Ｑスイツチ手段
の前記駆動用電力を供給する電源と、前記高速ス
イツチとの間に設置したことを特徴とする出力安
定化Ｑスイツチレーザが得られる。
以下図面を用いて本発明の具体的実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
図は本発明の一実施例の構成図である。Nd：
YAGに代表される固体のレーザロツド１が、励
起ランプ３により励起され、全反射鏡２と出力鏡
２′によりレーザ共振器が構成される。その共振
器中に超音波Ｑスイツチ素子４が挿入されてい
る。通常のＱスイツチレーザでは、Ｑスイツチ素
子４の駆動装置は、超音波Ｑスイツチ素子４の駆
動電力発生用RF電源９、及び該RF電源９からＱ
スイツチ素子４へ印加される定常的なRF電力を
スイツチングする高速スイツチ１０により構成さ
れる。本発明においては、さらにレーザの出力に
比例した電気信号により該Ｑスイツチ素子の駆動
電力を変調する変調器８を、該RF電源９と該高
速スイツチ１０との間に設置する。この変調器と
しては、具体的には、RF周波数帯で動作するダ
ブル・バランスド・ミキサーを用いる。具体的な
変調信号は次の付加回路で作られる。レーザ出力
の一部を受光する光検出器５の出力信号を増巾器
６で適宜増巾し、その出力信号からコンデンサー
７により少くとも1KHz以下の低周波成分を除去
した交流信号を前記変調器８に加える。なおDC
バイアス回路１１の電圧により変調器８の動作点
が設定される。こうして得た変調信号により、レ
ーザ出力に比例する共振器損失が与えられ、負帰
還による出力安定化が図られる。
YAGに代表される固体のレーザロツド１が、励
起ランプ３により励起され、全反射鏡２と出力鏡
２′によりレーザ共振器が構成される。その共振
器中に超音波Ｑスイツチ素子４が挿入されてい
る。通常のＱスイツチレーザでは、Ｑスイツチ素
子４の駆動装置は、超音波Ｑスイツチ素子４の駆
動電力発生用RF電源９、及び該RF電源９からＱ
スイツチ素子４へ印加される定常的なRF電力を
スイツチングする高速スイツチ１０により構成さ
れる。本発明においては、さらにレーザの出力に
比例した電気信号により該Ｑスイツチ素子の駆動
電力を変調する変調器８を、該RF電源９と該高
速スイツチ１０との間に設置する。この変調器と
しては、具体的には、RF周波数帯で動作するダ
ブル・バランスド・ミキサーを用いる。具体的な
変調信号は次の付加回路で作られる。レーザ出力
の一部を受光する光検出器５の出力信号を増巾器
６で適宜増巾し、その出力信号からコンデンサー
７により少くとも1KHz以下の低周波成分を除去
した交流信号を前記変調器８に加える。なおDC
バイアス回路１１の電圧により変調器８の動作点
が設定される。こうして得た変調信号により、レ
ーザ出力に比例する共振器損失が与えられ、負帰
還による出力安定化が図られる。
以上述べた通常のＱスイツチ素子駆動回路への
付加回路は、前記スイツチ１０が閉じているとき
即ち共振器損失が高い状態のとき作動可能となる
そこで、ランプ３及びランプ電流制御電源１２か
らなる予備励起手段を用いて、共振器損失に対応
して高くなつている発振しきい値を越える励起を
行えば、Ｑスイツチ前に予備発振状態が得られ、
付加回路により発振光の出力変動が顕著に抑止さ
れ、Ｑスイツチ直前の出力及び反転分布が格段に
安定化される。
付加回路は、前記スイツチ１０が閉じているとき
即ち共振器損失が高い状態のとき作動可能となる
そこで、ランプ３及びランプ電流制御電源１２か
らなる予備励起手段を用いて、共振器損失に対応
して高くなつている発振しきい値を越える励起を
行えば、Ｑスイツチ前に予備発振状態が得られ、
付加回路により発振光の出力変動が顕著に抑止さ
れ、Ｑスイツチ直前の出力及び反転分布が格段に
安定化される。
前記のカイジンガー氏による方式では、パルス
励起時のランプ点灯電流波形は数ms幅の矩形波
形となるよう制御されるのが普通である。このと
き、該電流波形で決まる定常的な光出力の変化に
前記付加回路が応答すると定常発振状態が得られ
ないので、該付加回路の応答周波数のうちから前
記の矩形波形のフーリエ成分に対応した少くとも
1KHz以下の低周波成分を除去する必要がある。
該付加回路のフイルターを構成するコンデンサー
７の容量を、この目的に合わせて選択する。
励起時のランプ点灯電流波形は数ms幅の矩形波
形となるよう制御されるのが普通である。このと
き、該電流波形で決まる定常的な光出力の変化に
前記付加回路が応答すると定常発振状態が得られ
ないので、該付加回路の応答周波数のうちから前
記の矩形波形のフーリエ成分に対応した少くとも
1KHz以下の低周波成分を除去する必要がある。
該付加回路のフイルターを構成するコンデンサー
７の容量を、この目的に合わせて選択する。
一方、前記高速スイツチ１０が開いて、いわゆ
るＱスイツチング状態になると、光出力の変動を
抑制するこの付加回路により生じたループも自動
的に同時に開くので、Ｑスイツチ光パルスの急峻
な出力変化が該付加回路により抑制されることは
ない。
るＱスイツチング状態になると、光出力の変動を
抑制するこの付加回路により生じたループも自動
的に同時に開くので、Ｑスイツチ光パルスの急峻
な出力変化が該付加回路により抑制されることは
ない。
以上述べてきたように、本方式はＱスイツチ手
段に出力安定化手段を付加回路の形で組み込んだ
コンパクトな構成になつており、しかも両手段を
独立に設置する場合には実現できないいくつかの
効果をももたらす。その効果の第１は、Ｑスイツ
チ素子及びＱスイツチ素子駆動用のRF電源の重
複が避けられ、小型化と経済化が図れるうえ、共
振器長の短縮によるＱスイツチ出力の増大という
副次効果も得られる点である。第２は、負帰還に
よる出力安定化手段において通常の動作上必要と
なるバイアスとしての共振器損失が、本発明では
Ｑスイツチング用の能動的な損失を利用できるた
め不要となり、出力安定化に伴うＱスイツチ出力
の減少がない点である。第３の点は、出力安定化
用の回路を独立に設置した場合に、その回路の開
閉をＱスイツチング駆動回路と同時に行う必要が
あり、両回路のスイツチングの同期化に工夫が必
要であるのに対し、本発明では共通のスイツチを
用いているため自動的に同期がとれる有利さがあ
る点である。
段に出力安定化手段を付加回路の形で組み込んだ
コンパクトな構成になつており、しかも両手段を
独立に設置する場合には実現できないいくつかの
効果をももたらす。その効果の第１は、Ｑスイツ
チ素子及びＱスイツチ素子駆動用のRF電源の重
複が避けられ、小型化と経済化が図れるうえ、共
振器長の短縮によるＱスイツチ出力の増大という
副次効果も得られる点である。第２は、負帰還に
よる出力安定化手段において通常の動作上必要と
なるバイアスとしての共振器損失が、本発明では
Ｑスイツチング用の能動的な損失を利用できるた
め不要となり、出力安定化に伴うＱスイツチ出力
の減少がない点である。第３の点は、出力安定化
用の回路を独立に設置した場合に、その回路の開
閉をＱスイツチング駆動回路と同時に行う必要が
あり、両回路のスイツチングの同期化に工夫が必
要であるのに対し、本発明では共通のスイツチを
用いているため自動的に同期がとれる有利さがあ
る点である。
なお、本発明の実施例の構成に本発明の目的を
逸脱することなく変更を加えることは当然許され
る。
逸脱することなく変更を加えることは当然許され
る。
例えば、本発明で用いた超音波Ｑスイツチ素子
の代りにポツケルセルＱスイツチ装置を用いるこ
とは可能で、その場合、具体的には、図の４はポ
ラライザとポツケルセルとの組合せへ、図の８は
７，９，１０を結ぶ結線へ、図の９は出力抵抗を
介した直流高圧電源にそれぞれ変更すれば良く、
図の１１のバイアス回路は不要となる。
の代りにポツケルセルＱスイツチ装置を用いるこ
とは可能で、その場合、具体的には、図の４はポ
ラライザとポツケルセルとの組合せへ、図の８は
７，９，１０を結ぶ結線へ、図の９は出力抵抗を
介した直流高圧電源にそれぞれ変更すれば良く、
図の１１のバイアス回路は不要となる。
また、本発明の構成はさらに共振器内に能動的
なモード同期手段を挿入した場合にも有効に機能
し、例えばモード同期時の離調に基づいて生ずる
緩和振動の抑止に顕著な効果を示す。
なモード同期手段を挿入した場合にも有効に機能
し、例えばモード同期時の離調に基づいて生ずる
緩和振動の抑止に顕著な効果を示す。
図は本発明の実施例を示す構成図である。
１…固体のレーザロツド、２…全反射鏡、２′
…出力鏡、３…励起ランプ、４…超音波Ｑスイツ
チ素子、５…光検出器、６…増巾器、７…コンデ
ンサー、８…変調器、９…RF電源、１０…高速
スイツチ、１１…DCバイアス回路、１２…ラン
プ電流制御電源。
…出力鏡、３…励起ランプ、４…超音波Ｑスイツ
チ素子、５…光検出器、６…増巾器、７…コンデ
ンサー、８…変調器、９…RF電源、１０…高速
スイツチ、１１…DCバイアス回路、１２…ラン
プ電流制御電源。
Claims (1)
- １ Ｑスイツチ素子と、該Ｑスイツチ素子駆動用
の電力を供給する電源と、該駆動用電力をスイツ
チングする高速スイツチとからなるＱスイツチ手
段と、前記高速スイツチを開いてＱスイツチする
以前に低出力の予備発振状態を維持するためのレ
ーザロツドの予備励起手段とを含むＱスイツチ固
体レーザにおいて、さらに光出力の検出器と、前
記検出器出力信号から低周波成分をカツトするフ
イルターと、前記フイルターからの出力信号によ
つて前記Ｑスイツチ素子駆動用の電力を変調する
ための変調器とからなる付加回路を含み、前記変
調器を前記Ｑスイツチ手段の前記駆動用電力を供
給する電源と前記高速スイツチとの間に設置した
ことを特徴とする出力安定化Ｑスイツチレーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7447180A JPS571279A (en) | 1980-06-03 | 1980-06-03 | Q switch laser whose output is stabilized |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7447180A JPS571279A (en) | 1980-06-03 | 1980-06-03 | Q switch laser whose output is stabilized |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS571279A JPS571279A (en) | 1982-01-06 |
| JPS6366074B2 true JPS6366074B2 (ja) | 1988-12-19 |
Family
ID=13548194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7447180A Granted JPS571279A (en) | 1980-06-03 | 1980-06-03 | Q switch laser whose output is stabilized |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS571279A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59126692A (ja) * | 1983-01-10 | 1984-07-21 | Nec Corp | Ｑスイッチレ−ザ装置 |
| JP2002040627A (ja) | 2000-07-24 | 2002-02-06 | Nec Corp | レーザパターン修正方法並びに修正装置 |
| JP6296927B2 (ja) * | 2014-07-03 | 2018-03-20 | キヤノン株式会社 | 被検体情報取得装置およびレーザー装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS524758U (ja) * | 1975-06-24 | 1977-01-13 |
-
1980
- 1980-06-03 JP JP7447180A patent/JPS571279A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS571279A (en) | 1982-01-06 |
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