JP2002043664A - パルスレーザ発生装置及びそれを利用したｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的高出力で、かつ赤外領域の短パルスレ
ーザビームを発生させることが可能なパルスレーザ発生
装置を提供する。 【解決手段】 第１のレーザ発振器が、光の周波数が第
１の周波数のパルスレーザビームを出射する。第２のレ
ーザ発振器が、第１のレーザ発振器から出射したパルス
レーザビームに同期して、光の周波数が第２の周波数の
パルスレーザビームを出射する。第１及び第２のレーザ
発振器から出射したパルスレーザビームが、差周波発生
器に入射する。差周波発生器は、第１の周波数と第２の
周波数との差に等しい周波数のパルスレーザビームを発
生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルスレーザ発生
装置及びＸ線発生装置に関し、特にパルスの繰り返し周
波数が数百ＭＨｚを超え、波長が１０μｍ程度のパルス
レーザの発生に適したパルスレーザ発生装置、及びその
パルスレーザ発生装置を用いたＸ線発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高強度の赤外線パルスレーザ源として、
炭酸ガスレーザ発生装置が知られている。炭酸ガスレー
ザ発生装置はガス管を用いるため、装置が大がかりにな
る。また、大電圧を必要とするため、電源部分が大きく
なる。また、炭酸ガスレーザのパルス幅の下限はナノ秒
程度であり、それよりもパルス幅の短いパルスレーザを
得ることが困難である。

【０００３】パルス幅をピコ秒あるいはフェムト秒領域
まで短くするには、利得帯域幅の広い固体レーザ媒質あ
るいは色素レーザ媒質を用いる必要がある。ところが、
赤外線領域で十分な利得を有する固体レーザ媒質がな
い。このため、固体レーザ媒質を用いて赤外レーザビー
ムを発生するためには、差周波発生あるいは光パラメト
リック効果等の非線形現象を利用することが必要にな
る。以下、非線形現象を利用した従来の短パルス赤外レ
ーザビームを発生する方法について説明する。

【０００４】モード同期レーザ発振器、例えばＴｉ：サ
ファイアレーザ発振器から出力されたパルスレーザビー
ムを、非線形光学結晶中に集光させる。光パラメトリッ
ク効果を利用して、波長が１〜２μｍ程度であり、周波
数の差が波長１０μｍ程度のレーザのエネルギに相当す
る２つのレーザビームを得る。２つのレーザビームのう
ち一方はシグナル光と呼ばれ、他方はアイドラ光と呼ば
れる。シグナル光とアイドラ光とを、他の非線形光学結
晶、例えばＡｇＧａＳｅ₂結晶等に集光させると、その
差周波を有するレーザビームが発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光パラメトリック効
果、及び差周波発生を用いた従来の方法では、非線形光
学現象が２回利用される。このため、出力されるレーザ
ビームが極めて弱くなる。

【０００６】本発明の目的は、比較的高出力で、かつ赤
外領域の短パルスレーザビームを発生させることが可能
なパルスレーザ発生装置を提供することである。

【０００７】本発明の他の目的は、このパルスレーザ発
生装置を用いたＸ線発生装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、光の周波数が第１の周波数のパルスレーザビームを
出射する第１のレーザ発振器と、前記第１のレーザ発振
器から出射したパルスレーザビームに同期して、光の周
波数が第２の周波数のパルスレーザビームを出射する第
２のレーザ発振器と、前記第１及び第２のレーザ発振器
から出射したパルスレーザビームが入射し、前記第１の
周波数と第２の周波数との差に等しい周波数のパルスレ
ーザビームを発生する差周波発生器とを有するパルスレ
ーザ発生装置が提供される。

【０００９】本発明の他の観点によると、ある繰り返し
周波数の電気信号を出力する基準電気信号発生器と、前
記基準電気信号発生器から出力された電気信号に同期
し、光の周波数が第１の周波数のパルスレーザビームを
出射する第１のレーザ発振器と、前記基準電気信号発生
器から出力された電気信号に同期し、光の周波数が第２
の周波数のパルスレーザビームを出射する第２のレーザ
発振器と、前記第１及び第２のレーザ発振器から出射し
たパルスレーザビームが入射し、前記第１の周波数と第
２の周波数との差に等しい光の周波数のパルスレーザビ
ームを発生する差周波発生器とを有するパルスレーザ発
生装置が提供される。

【００１０】第２のレーザ発振器から出力されるパルス
レーザビームが、第１のレーザ発振器から出力されるパ
ルスレーザビームに同期しているため、差周波発生器内
で両者が高い確率で衝突する。このため、高い確率で、
第１の周波数と第２の周波数との差に等しい周波数のパ
ルスレーザビームを発生することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜図４を参照して、本発明の
第１の実施例によるパルスレーザ発生装置について説明
する。

【００１２】図１は、第１の実施例によるパルスレーザ
発生装置のブロック図を示す。基準電気信号発生器１
が、パルス状の基準電気信号ｓｉｇ₀を出力する。基準
電気信号ｓｉｇ₀のパルスの繰り返し周波数は、例えば
１００Ｈｚである。基準電気信号ｓｉｇ₀が、時間安定
化回路２Ａに入力される。時間安定化回路２Ａは、基準
電気信号ｓｉｇ₀と、後述する電気パルス信号ｓｉｇ₂と
を参照して、モード同期レーザ発振器３Ａに制御パルス
信号ｓｉｇ₁を送出する。

【００１３】モード同期レーザ発振器３Ａは、制御パル
ス信号ｓｉｇ₁に同期したパルスレーザビームｐｌ₁を出
力する。パルスレーザビームｐｌ₁の波長λ₁は、例えば
８００ｎｍである。

【００１４】パルスレーザビームｐｌ₁は、部分反射鏡
４Ａにより２つのビームに分割される。部分反射鏡４Ａ
を透過したパルスレーザビームは差周波発生器５に入射
する。部分反射鏡４Ａで反射したパルスレーザビーム
は、光電変換器６Ａに入射する。光電変換器６Ａは、パ
ルスレーザビームｐｌ₁に同期した電気パルス信号ｓｉ
ｇ₂を出力する。電気パルス信号ｓｉｇ₂は、上述のよう
に時間安定化回路２Ａに入力されるとともに、他の時間
安定化回路２Ｂにも入力される。

【００１５】時間安定化回路２Ｂは、電気パルス信号ｓ
ｉｇ₂と、後述する電気パルス信号ｓｉｇ₄とを参照し
て、モード同期レーザ発振器３Ｂに制御パルス信号ｓｉ
ｇ₃を送出する。モード同期レーザ発振器３Ｂは、制御
パルス信号ｓｉｇ₃に同期したパルスレーザビームｐｌ₂
を出力する。パルスレーザビームｐｌ₂の波長λ₂は、例
えば８６０ｎｍである。

【００１６】パルスレーザビームｐｌ₂は、部分反射鏡
４Ｂにより２つのビームに分割される。部分反射鏡４Ｂ
を透過したパルスレーザビームは差周波発生器５に入射
する。部分反射鏡４Ｂで反射したパルスレーザビーム
は、光電変換器６Ｂに入射する。光電変換器６Ｂは、パ
ルスレーザビームｐｌ₂に同期した電気パルス信号ｓｉ
ｇ₄を出力する。電気パルス信号ｓｉｇ₄は、上述のよう
に時間安定化回路２Ｂに入力される。

【００１７】差周波発生器５において、パルスレーザビ
ームｐｌ₁とｐｌ₂とが、非線形光学結晶、例えばＡｇＧ
ａＳｅ₂結晶に集光される。後述するように、パルスレ
ーザビームｐｌ₂はパルスレーザビームｐｌ₁に同期して
いる。このため、非線形光学結晶内で２つのパルスレー
ザビームが衝突する。これにより、２つのパルスレーザ
ビームｐｌ₁とｐｌ₂との光の周波数の差に相当する周波
数のパルスレーザビームｐｌ₃が発生する。なお、非線
形光学結晶からは、パルスレーザビームｐｌ₁及びｐｌ₂
の波長λ₁及びλ₂のパルスレーザビームも出力される。
波長λ₁及びλ₂のパルスレーザビームは、光学フィルタ
により除去される。

【００１８】パルスレーザビームｐｌ₃の波長をλ₃とす
ると、

【００１９】

【数１】１／λ₃＝１／λ₂−１／λ₁ の関係が成立する。波長λ₁及びλ₂が、それぞれ８００
ｎｍ及び８６０ｎｍである場合、波長λ₃は、約１１．
５μｍになる。

【００２０】図２は、図１に示した時間安定化回路２Ａ
及びモード同期レーザ発振器３Ａの概略構成を示す図で
ある。時間安定化回路２Ｂ及びモード同期レーザ発振器
３Ｂの構成は、時間安定化回路２Ａ及びモード同期レー
ザ発振器３Ａの構成と同一であるため、これらの詳細な
説明は省略する。

【００２１】モード同期レーザ発振器３Ａは、全反射鏡
１０Ａと部分反射鏡１０Ｂとからなる光共振器１０、光
共振器１０の光路内に配置されたレーザ媒質１１、及び
音響光学変調素子１２を含んで構成される。全反射鏡１
０Ａは、圧電素子１３により位置制御される。全反射鏡
１０Ａを移動させることにより、光共振器１０の共振器
長を変えることができる。

【００２２】部分反射鏡１０Ｂを透過したパルスレーザ
ビームｐｌ₁の一部が、部分反射鏡４Ａで反射し、光電
変換器６Ａに入射する。光電変換器６Ａは、例えばフォ
トダイオードを含んで構成される。光電変換器６Ａは、
パルスレーザビームｐｌ₁に同期した電気パルス信号ｓ
ｉｇ₂を出力する。

【００２３】次に、図３を参照して、音響光学変調素子
１２の動作原理について説明する。図３（Ａ）は、音響
光学変調素子１２の光学媒質７１を模式的に示す。音響
光学変調素子１２に、時間安定化回路２Ａから出力され
た制御電気パルス信号ｓｉｇ ₁が印加される。光学媒質
７１内に電気パルス信号ｓｉｇ₁に同期した定在波が発
生する。図中の平行線７２は、定在波の等位相面を示
す。この定在波により、光共振器の光軸Ｉ₀に沿って伝
搬するレーザビームの一部がブラッグ反射され、光軸Ｉ
₂に沿って伝搬する。光学媒質７１の各位置における変
位が０に近いときは、ブラッグ反射がほとんど生じな
い。このため、ほとんどの成分が光軸Ｉ₁の方向に直進
する。ブラッグ反射し、光軸Ｉ₂に沿って伝搬する成分
は、光共振器の損失分となる。

【００２４】図３（Ｂ）は、音響光学変調素子１２の透
過率と発振レーザビームとの位相関係を示す。横軸は時
間を表し、左縦軸は透過率を表し、右縦軸は発振レーザ
ビームの強度を表す。図中の曲線ａが透過率を示し、曲
線ｂが発振レーザビームの強度を示す。

【００２５】音響光学変調素子１２の透過率は、印加さ
れている高周波信号ｓｉｇ₁に同期して変化する。光学
媒質７１の各位置の変位が０になる時にブラッグ反射が
起こらず、透過率がほぼ１になる。この時に、レーザ発
振が起こる。このようにして、音響光学変調素子１２に
印加されている高周波信号ｓｉｇ₁に同期したパルスレ
ーザビームが得られる。

【００２６】図２に戻って説明を続ける。時間安定化回
路２Ａは、位相検出器１５及び位相シフタ１６を含んで
構成される。位相検出器１５は、電気パルス信号ｓｉｇ
₂と基準電気信号ｓｉｇ₀との位相を比較する。両信号の
位相の比較結果は、位相シフタ１６に入力される。ま
た、両信号の位相の比較結果に基づいて、位相のずれ量
が減少する方向に光共振器１０の共振器長が変化するよ
うに、圧電素子１３を制御する。

【００２７】位相シフタ１６は、位相検出器１５による
位相比較結果に基づいて両信号の位相のずれ量が減少す
る方向に基準電気信号ｓｉｇ₀の位相をシフトさせ、位
相シフト後の制御パルス信号ｓｉｇ₁を音響光学変調素
子１２に印加する。このようにして、パルスレーザビー
ムｐｌ₁が、基準電気信号ｓｉｇ₀に高精度に同期する。

【００２８】図１に戻って説明を続ける。モード同期レ
ーザ発振器３Ａから出力されるパルスレーザビームｐｌ
₁が、基準電気信号ｓｉｇ₀に同期する。同様に、モード
同期レーザ発振器３Ｂから出力されるパルスレーザビー
ムｐｌ₂が、電気パルス信号ｓｉｇ₂に同期する。パルス
レーザビームｐｌ₁とｐｌ₂とが同期しているため、差周
波発生器５の非線形光学媒質中で、両者を高い確率で衝
突させることができる。

【００２９】モード同期レーザ発振器３Ａ及び３Ｂから
出力されるパルスレーザビームｐｌ ₁及びｐｌ₂のパルス
の時間的なゆらぎが１００ｆｓ程度残る場合がある。パ
ルスレーザビームｐｌ₁及びｐｌ₂のパルス幅が１００ｆ
ｓ程度である場合、２つのパルスレーザビームの衝突確
率が低くなる。このような場合には、一方のパルスレー
ザビームのパルス幅を広げることにより、時間的なゆら
ぎに起因する衝突確率の低下を抑制することができる。

【００３０】パルスレーザビームｐｌ₁とｐｌ₂との光の
周波数の差が、赤外線領域の周波数になるように設定す
ると、ガスレーザ発振器を用いることなく、赤外線領域
のパルスレーザビームを発生させることができる。ガス
レーザ発振器を用いる必要がないため、装置の小型化を
図ることが可能になる。さらに、第１の実施例では、差
周波発生器５において１回のみ非線形光学現象が利用さ
れている。このため、非線形光学現象を２回利用する場
合に比べて、レーザの利用効率を高めることができる。

【００３１】次に、図４を参照して、第２の実施例によ
るレーザ発生装置について説明する。図４は、第２の実
施例によるレーザ発生装置のブロック図を示す。第１の
実施例では、時間安定化回路２Ｂに、光電変換器６Ａか
ら出力された電気パルス信号ｓｉｇ₂が入力されていた
が、第２の実施例では、基準電気信号発生器１から出力
された基準電気信号ｓｉｇ₀が入力される。その他の構
成は、第１の実施例によるレーザ発生装置の構成と同様
である。

【００３２】第２の実施例においては、パルスレーザビ
ームｐｌ₁とｐｌ₂との双方が、基準電気信号ｓｉｇ₀に
同期する。このため、第１の実施例の場合と同様に、差
周波発生器５の非線形光学媒質中で、両者を高い確率で
衝突させることができる。さらに、第１の実施例の場合
と同様に、装置の小型化を図ることができるとともに、
レーザの利用効率を高めることができる。

【００３３】上記実施例によるレーザ発生装置を、Ｘ線
発生装置に適用することができる。実施例によるレーザ
発生装置をＸ線発生装置に適用することにより、Ｘ線発
生装置の小型化、及びレーザ利用の高効率化を図ること
ができる。以下、図５〜図７を参照して、上記第１もし
くは第２の実施例によるレーザ発生装置を用いたＸ線発
生装置について説明する。

【００３４】図５は、Ｘ線発生装置のブロック図を示
す。基準レーザ発振器２１が、基準パルスレーザビーム
ｐｌ₄を出力する。基準パルスレーザビームｐｌ₄は、パ
ルスの繰り返し周波数２８５６ＭＨｚ、波長８６５ｎｍ
のパルスレーザビームである。基準光パルス発振器２１
として、例えばＴｉ：サファイアレーザ発振器が用いら
れる。なお、その他に、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦレーザ発振器
や半導体レーザ発振器を用いることも可能である。基準
レーザ発振器２１から出力された基準パルスレーザビー
ムｐｌ₄は、部分透過ミラーにより２つのビームに分割
される。一方のビームが光検出器２２に入射し、他方の
ビームが光混合器３０に入射する。

【００３５】光検出器２２は、基準パルスレーザビーム
ｐｌ₄を検出し、パルスの繰り返し周波数が２８５６Ｍ
Ｈｚの電気パルス信号ｓｉｇ₅を出力する。電気パルス
信号ｓｉｇ₅は、バンドパスフィルタ２３により、周波
数２８５６ＭＨｚの正弦波形の電気信号ｓｉｇ₆に変換
される。

【００３６】分周器２４が、電気信号ｓｉｇ₆を分周
し、周波数１００Ｈｚの正弦波形の電気信号ｓｉｇ₂を
生成する。レーザ発生装置２５が、電気信号ｓｉｇ₀を
トリガ信号として、パルスの繰り返し周波数１００Ｈ
ｚ、波長１０６００ｎｍ、パルス幅約１０ｐｓの光パル
スビームｐｌ₃を出力する。パルスレーザビームｐｌ
₃は、光検出器２２及び分周器２４に起因するゆらぎの
範囲内で基準パルスレーザビームｐｌ₄に同期する。

【００３７】レーザ発生装置２５として、上記第１もし
くは第２の実施例によるレーザ発生装置が用いられる。
なお、上記第１及び第２の実施例によるレーザ発生装置
で得られるパルスレーザビームのパルス幅は、通常１０
０ｆｓ程度である。この場合には、パルス幅を１０ｐｓ
程度まで広げればよい。パルス幅の拡幅は、例えば逆分
散配列された一対もしくは複数対のプリズムや回折格子
もちいて行われる。

【００３８】以下、パルス幅の拡幅の原理を、簡単に説
明する。パルス幅がフェムト秒程度の極短パルスのレー
ザビームは、広い周波数（波長）帯域をもっている。パ
ルスレーザビームに含まれている各周波数成分の位相が
揃っている場合に、パルス幅が最も短くなる。逆分散配
列されたプリズム対や回折格子対を用いると、波長によ
って光路長が変わることになり、各周波数成分の位相に
ずれが生ずる。その結果、パルス幅が広がる。

【００３９】第１及び第２の実施例では、基準信号とし
て基準電気信号ｓｉｇ₀が用いられていたが、図５の電
気信号ｓｉｇ₀のように、基準信号として正弦波を用い
てもよい。基準信号として正弦波を用いる場合には、図
２の位相検出器１５が、正弦波形の電気信号ｓｉｇ₀の
位相と、電気パルス信号ｓｉｇ₂の位相とを比較する。

【００４０】光混合器３０が、基準パルスレーザビーム
ｐｌ₄とパルスレーザビームｐｌ₃とを混合し、パルスの
繰り返し周波数１００Ｈｚ、波長８００ｎｍのパルスレ
ーザビームｐｌ₅を出力する。以下、図６及び図７を参
照して、光混合器３０の構成及び動作について説明す
る。

【００４１】図６は、光混合器３０の概略図を示す。基
準パルスレーザビームｐｌ₄が、部分透過鏡３５を透過
して、非線形光学結晶３６に入射する。パルスレーザビ
ームｐｌ₃が、部分透過鏡３５により反射し、非線形光
学結晶３６に入射する。非線形光学結晶３６は、例えば
ＡｇＧａＳ₂結晶である。このようにして、基準パルス
レーザビームｐｌ₄とパルスレーザビームｐｌ₃とが、非
線形光学結晶３６内で重ね合わされる。

【００４２】２つのパルスレーザビームが重ね合わされ
ることにより、両者の周波数（ここでいう周波数は、パ
ルスの繰り返し周波数ではなく、光の周波数である）の
和及び差に相当する周波数を持ったパルスレーザビーム
が得られる。本実施例の場合には、波長８６５ｎｍの光
と波長１０６００ｎｍの光が重ね合わされることによ
り、波長８００ｎｍのパルスレーザビームが得られる。

【００４３】非線形光学結晶３６を透過したパルスレー
ザビームが、バンドパスフィルタ３７に入射する。バン
ドパスフィルタ３７は、波長８００ｎｍの光を透過さ
せ、波長８６５ｎｍ及び波長１０６００ｎｍの光を遮蔽
する。従って、波長８００ｎｍのパルスレーザビームｐ
ｌ₅が得られる。

【００４４】図７は、基準パルスレーザビームｐｌ₄、
パルスビームｐｌ₃、及びｐｌ₅の波形のタイミングチャ
ートを示す。基準パルスレーザビームｐｌ₄のパルス幅
は約１００ｆｓであり、パルス間隔は約３５０ｐｓであ
る。パルスレーザビームｐｌ ₃のパルス幅は約１０ｐｓ
であり、パルス間隔は１０ｍｓである。

【００４５】パルスレーザビームｐｌ₃は、基準パルス
レーザビームｐｌ₄に同期しているため、理想的には、
パルスレーザビームｐｌ₃のパルスのピーク位置が、基
準パルスレーザビームｐｌ₄のパルスのピーク位置に一
致する。ところが、図５に示す分周器２４の分周精度が
十分でないため、電気信号ｓｉｇ₀にジッタが生ずる。
現在の技術で、このジッタを±２ｐｓの範囲内に収める
ことが可能である。このジッタのために、パルスレーザ
ビームｐｌ₃のパルスのピークの位置が、基準パルスレ
ーザビームｐｌ₄のパルスのピークの位置から２ｐｓ程
度ずれる場合がある。

【００４６】パルスレーザビームｐｌ₃のパルス幅１０
ｐｓが、ピーク位置の最大ずれ量２ｐｓに比べて十分大
きいため、パルスレーザビームｐｌ₃の一つのパルス
が、基準パルスレーザビームｐｌ₄の一つのパルスに余
裕を持って重なる。両者の重なる位置に、パルスレーザ
ビームｐｌ₅のパルスが現れる。すなわち、パルスレー
ザビームｐｌ₃がゲート信号として用いられ、パルスレ
ーザビームｐｌ₅が基準パルスレーザビームｐｌ₄に同期
する。このため、パルスレーザビームｐｌ₃のパルス位
置が時間軸上でゆらいだとしても、パルスレーザビーム
ｐｌ₅のパルス位置は、基準パルスレーザビームｐｌ₄の
パルス位置にほぼ一致する。このため、分周器２４の分
周精度に影響されることなく、パルスレーザビームｐｌ
₅を基準パルスレーザビームｐｌ₄に高精度に同期させる
ことができる。

【００４７】図５に戻って説明を続ける。パルスレーザ
ビームｐｌ₅が、再生増幅器３１及び主増幅器３２によ
り増幅され、パルスレーザビームｐｌ₆が得られる。パ
ルスレーザビームｐｌ₆は、約１００ｍＪ／パルスのエ
ネルギを有する。再生増幅器３１及び主増幅器３２は、
例えばチタンサファイア結晶を用いた光増幅器である。
再生増幅器３１及び主増幅器３２は、電気信号ｓｉｇ₀
に同期させて励起用光源を動作させる。このようにし
て、基準パルスレーザビームｐｌ₄に高精度に同期した
繰り返し周波数１００Ｈｚのパルスレーザビームｐｌ₆
が得られる。

【００４８】電源４０に、電気信号ｓｉｇ₆及びｓｉｇ₀
が入力される。電気信号ｓｉｇ₀に同期して、パルスの
繰り返し周波数１００Ｈｚのゲート信号が生成される。
このゲート信号に基づいて、電気信号ｓｉｇ₆に同期し
た電気信号ｓｉｇ₇が間欠的に出力される。

【００４９】電子銃４２が、電気信号ｓｉｇ₀に同期し
たパルス電子ビームｐｅ₁を出射する。電子ビームｐｅ₁
のパルスの繰り返し周波数は、１００Ｈｚである。

【００５０】電子加速器４１が、電子ビームｐｅ₁を加
速する。電子加速器４１は、例えば電子ビームの進行方
向に並んだ複数の加速空洞を有する線形加速器である。
電気信号ｓｉｇ₇により、加速空洞内に加速電界が発生
する。加速電界によって加速されたパルス電子ビームｐ
ｅ₂が得られる。電気信号ｓｉｇ₇は、基準パルスレーザ
ビームｐｌ₄に同期しているため、パルス電子ビームｐ
ｅ₂も、基準パルスレーザビームｐｌ₄に高精度に同期す
る。

【００５１】分周器２４から出力された電気信号ｓｉｇ
₀は、電源４０でゲート信号として用いられるのみであ
るため、電気信号ｓｉｇ₀のジッタは、パルス電子ビー
ムｐｅ₂のゆらぎの原因にはならない。

【００５２】主増幅器３２で増幅されたパルスレーザビ
ームｐｌ₆を、電子加速器４１で加速されたパルスレー
ザビームｐｅ₂に衝突させると、逆コンプトン散乱過程
によりエネルギ分解能の高い単色のパルス状のＸ線ｐｘ
₀が発生する。このＸ線ｐｘ₀のパルス幅はフェムト秒の
オーダになる。パルスレーザビームｐｌ₆及びパルス電
子ビームｐｅ₂は、共に基準パルスレーザビームｐｌ₄に
高精度に同期しているため、両者の衝突確率を高めるこ
とができる。

【００５３】図５に示したＸ線発生装置で得られるＸ線
パルスビームｐｘ₀は、パルス幅が短く、かつ単色であ
る。このＸ線パルスビームｐｘ₀を用いることにより、
例えば、タービンのキズの有無の検査を、タービンを稼
動させたまま行うことが可能になるであろう。

【００５４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
２つのパルスレーザ発振器の出力を差周波発生器に入力
することにより、容易に赤外線領域のパルスレーザビー
ムを発生させることができる。炭酸ガスレーザ等のガス
レーザを用いることなく赤外領域のレーザを発生できる
ため、装置の小型化を図ることが可能になる。２つのパ
ルスレーザ発振器の同期が取られているため、２つのパ
ルスレーザビームの衝突確率を高めることができる。

【００５６】このパルスレーザビームをＸ線発生装置に
適用することができる。これにより、Ｘ線発生装置の小
型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例によるレーザ発生装置のブロック
図である。

【図２】モード同期レーザ発振器の概略図である。

【図３】音響光学素子の動作を説明するための概念図、
及びパルスレーザビームの強度と音響光学素子の透過率
とのタイミングを示すグラフである。

【図４】第２の実施例によるレーザ発生装置のブロック
図である。

【図５】実施例によるレーザ発生装置を用いたＸ線発生
装置のブロック図である。

【図６】光混合器の概略図である。

【図７】光混合器の動作を説明するための入力パルスレ
ーザビーム及び出力パルスレーザビームのタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 基準パルス発生器 ２Ａ、２Ｂ 時間安定化回路 ３Ａ、３Ｂ モード同期レーザ発振器 ４Ａ、４Ｂ 部分透過鏡 ５ 差周波発生器 ６Ａ、６Ｂ 光電変換器 １０ 光共振器 １１ レーザ媒質 １２ 音響光学素子 １５ 位相検出器 １６ 位相シフタ ２１ 基準光パルス発生器 ２２ 光検出器 ２３ フィルタ ２４ 分周器 ２５ レーザ発振器 ３０ 光混合器 ３１ 再生増幅器 ３２ 主増幅器 ３５ 部分透過鏡 ３６ 非線形光学結晶 ３７ フィルタ ４０ 電源 ４１ 電子加速器 ４２ 電子銃 ７１ 光学媒質 ７２ 等位相面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K002 AB06 AB07 AB12 BA02 BA12 CA02 HA10 HA31 5F072 AB20 HH02 HH03 JJ04 KK11 KK15 QQ04 RR01 RR07 SS08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光の周波数が第１の周波数のパルスレー
   ザビームを出射する第１のレーザ発振器と、 前記第１のレーザ発振器から出射したパルスレーザビー
   ムに同期して、光の周波数が第２の周波数のパルスレー
   ザビームを出射する第２のレーザ発振器と、 前記第１及び第２のレーザ発振器から出射したパルスレ
   ーザビームが入射し、前記第１の周波数と第２の周波数
   との差に等しい周波数のパルスレーザビームを発生する
   差周波発生器とを有するパルスレーザ発生装置。
2. 【請求項２】 前記第１の周波数と第２の周波数との差
   が、赤外線領域の周波数である請求項１に記載のパルス
   レーザ発生装置。
3. 【請求項３】 ある繰り返し周波数の電気信号を出力す
   る基準電気信号発生器と、 前記基準電気信号発生器から出力された電気信号に同期
   し、光の周波数が第１の周波数のパルスレーザビームを
   出射する第１のレーザ発振器と、 前記基準電気信号発生器から出力された電気信号に同期
   し、光の周波数が第２の周波数のパルスレーザビームを
   出射する第２のレーザ発振器と、 前記第１及び第２のレーザ発振器から出射したパルスレ
   ーザビームが入射し、前記第１の周波数と第２の周波数
   との差に等しい光の周波数のパルスレーザビームを発生
   する差周波発生器とを有するパルスレーザ発生装置。
4. 【請求項４】 前記第１の周波数と第２の周波数との差
   が、赤外線領域の周波数である請求項３に記載のパルス
   レーザ発生装置。
5. 【請求項５】 パルスの繰り返し周波数が第１の繰り返
   し周波数であり、光の周波数が第１の周波数である第１
   のパルスレーザビームを出力する第１のレーザ発振器
   と、 前記第１のレーザ発振器から出力された第１のパルスレ
   ーザビームを受け、前記第１の繰り返し周波数を有する
   第１の電気信号を出力する電気信号発生器と、 前記電気信号発生器から出力された第１の電気信号を分
   周し、前記第１の繰り返し周波数よりも低い第２の繰り
   返し周波数を有する第２の電気信号を発生する分周器
   と、 前記分周器から出力された第２の電気信号に同期し、パ
   ルスの繰り返し周波数が前記第２の繰り返し周波数であ
   り、光の周波数が第２の周波数である第２のパルスレー
   ザビームを出力する第２のレーザ発振器と、 前記第２のレーザ発振器から出射した第２のパルスレー
   ザビームに同期して、光の周波数が第３の周波数である
   第３のパルスレーザビームを出射する第３のレーザ発振
   器と、 前記第２及び第３のレーザ発振器から出射した第２及び
   第３のパルスレーザビームが入射し、前記第２の周波数
   と第３の周波数との差に等しい周波数の第４のパルスレ
   ーザビームを発生する差周波発生器と、 前記第１のパルスレーザビームと第４のパルスレーザビ
   ームとを受け、前記第４のパルスレーザビームをゲート
   信号とし、前記第１のパルスレーザビームに同期した第
   ５のパルスレーザビームを出力する光混合器と、 前記第１の電気信号に同期したパルス電子ビームを出射
   する電子ビーム発生器と、 前記第５のパルスレーザビームが前記パルス電子ビーム
   に衝突するように前記第５のパルスレーザビームを伝搬
   させる光学系とを有するＸ線発生装置。
6. 【請求項６】 パルスの繰り返し周波数が第１の繰り返
   し周波数であり、光の周波数が第１の周波数である第１
   のパルスレーザビームを出力する第１のレーザ発振器
   と、 前記第１のレーザ発振器から出力された第１のパルスレ
   ーザビームを受け、前記第１の繰り返し周波数を有する
   第１の電気信号を出力する電気信号発生器と、 前記電気信号発生器から出力された第１の電気信号を分
   周し、前記第１の繰り返し周波数よりも低い第２の繰り
   返し周波数を有する第２の電気信号を発生する分周器
   と、 前記分周器から出力された第２の電気信号に同期し、パ
   ルスの繰り返し周波数が前記第２の繰り返し周波数であ
   り、光の周波数が第２の周波数である第２のパルスレー
   ザビームを出力する第２のレーザ発振器と、 前記分周器から出力された第２の電気信号に同期し、パ
   ルスの繰り返し周波数が前記第３の繰り返し周波数であ
   り、光の周波数が第３の周波数である第３のパルスレー
   ザビームを出力する第３のレーザ発振器と、 前記第２及び第３のレーザ発振器から出射した第２及び
   第３のパルスレーザビームが入射し、前記第２の周波数
   と第３の周波数との差に等しい周波数の第４のパルスレ
   ーザビームを発生する差周波発生器と、 前記第１の光パルスビームと第４の光パルスビームとを
   受け、前記第４のパルスレーザビームをゲート信号と
   し、前記第１のパルスレーザビームに同期した第５のパ
   ルスレーザビームを出力する光混合器と、 前記第１の電気信号に同期したパルス電子ビームを出射
   する電子ビーム発生器と、 前記第５のパルスレーザビームが前記パルス電子ビーム
   に衝突するように前記第５のパルスレーザビームを伝搬
   させる光学系とを有するＸ線発生装置。