JP2002528919A - レーザ射出の微細化用の自己適応性フィルタ - Google Patents
レーザ射出の微細化用の自己適応性フィルタInfo
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、共振空隙と共振空隙内に配置された増幅媒体を有するレーザータイプのコヒーレンス光放射源に関し、自己適応性のスペクトル的及び／又は空間的フィルタを形成するために、共振空隙内にダイナミック感光材料が配置されていることを特徴とする。
Description
【０００１】 本発明は、レーザータイプのコヒーレンス光放射源に関する。本発明は、より
具体的には前記放射源の長手方向および／または横断方向のモード数の低減（ス
ペクトルの微細化及び／又は空間の微細化）に関する。
具体的には前記放射源の長手方向および／または横断方向のモード数の低減（ス
ペクトルの微細化及び／又は空間の微細化）に関する。
【０００２】 レーザーの輝線の幅を縮小するために、リオ（Lyot）のフィルタ及びファブリ
・ペロー（Fabry-Perot）のフィルタのような一種の調整を必要とする選択的要
素が公知技術中に提案されている。
・ペロー（Fabry-Perot）のフィルタのような一種の調整を必要とする選択的要
素が公知技術中に提案されている。
【０００３】 公開され、或いは、特許化されているスペクトル微細化装置が幾つかある。例
えば、従来技術の中では、半導体レーザーから放射される波長λｅと光の出力を
制御あるいは調整するための装置を記載した欧州特許ＥＰ２８４９０８が知られ
ている。レーザーによって放射される光の出力は、少なくとも部分的には光電式
検出装置と、波長に関して選択性を有する少なくとも一つの光学的フィルタ装置
に送られる。この光学的フィルタ装置に送られた出力の一部は、別の光電式検出
装置に伝えられる。この技術水準によれば、半導体レーザー、フィルタ装置及び
検出器は共通の基盤に一体化されている。一体化されたフィルタ装置は、ブラッ
グ（Bragg）格子によって、或いは、方向性カプラーまたは干渉フィルタによっ
て、或いは、伝えられる出力の伝播方向に互いに前後に配置された２つまたは複
数のブラッグ格子、及び／或いは、方向性光学カプラー、及び／或いは、干渉フ
ィルタによって形成されたアセンブリによって構成されている。
えば、従来技術の中では、半導体レーザーから放射される波長λｅと光の出力を
制御あるいは調整するための装置を記載した欧州特許ＥＰ２８４９０８が知られ
ている。レーザーによって放射される光の出力は、少なくとも部分的には光電式
検出装置と、波長に関して選択性を有する少なくとも一つの光学的フィルタ装置
に送られる。この光学的フィルタ装置に送られた出力の一部は、別の光電式検出
装置に伝えられる。この技術水準によれば、半導体レーザー、フィルタ装置及び
検出器は共通の基盤に一体化されている。一体化されたフィルタ装置は、ブラッ
グ（Bragg）格子によって、或いは、方向性カプラーまたは干渉フィルタによっ
て、或いは、伝えられる出力の伝播方向に互いに前後に配置された２つまたは複
数のブラッグ格子、及び／或いは、方向性光学カプラー、及び／或いは、干渉フ
ィルタによって形成されたアセンブリによって構成されている。
【０００４】 従来技術中には、レーザー空隙（発振器）内に配置された波長選択性の、但し
、自己適応性でない装置が提案されている。Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．２７
、１８３（１９９１）に見られる「外部空隙半導体レーザーのための８２ｎｍの
連続同調性」の記事には、従来の回折格子を用いた伸張型空隙内のダイオードレ
ーザーの微細化と安定化のプロセスが記載されている。回折格子は、伸張型空隙
の波長選択の要素である。微細化に貢献する２つの因子は、格子の分散と放射光
のＳｈａｌｏｗ−Ｔｏｗｎｅｓの幅を縮小する伸張型空隙の長さである。
、自己適応性でない装置が提案されている。Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．２７
、１８３（１９９１）に見られる「外部空隙半導体レーザーのための８２ｎｍの
連続同調性」の記事には、従来の回折格子を用いた伸張型空隙内のダイオードレ
ーザーの微細化と安定化のプロセスが記載されている。回折格子は、伸張型空隙
の波長選択の要素である。微細化に貢献する２つの因子は、格子の分散と放射光
のＳｈａｌｏｗ−Ｔｏｗｎｅｓの幅を縮小する伸張型空隙の長さである。
【０００５】 ブラッグ格子を活動領域内に一体化したＤＦＢ（フィードバック分布）型、或
いはブラッグ格子を空隙ミラーとして一体化したＤＢＲ（ブラッグ反射板分布）
型のダイオードレーザーも同様に知られている。これらのブラッグのミラーは自
己適応性ではない。
いはブラッグ格子を空隙ミラーとして一体化したＤＢＲ（ブラッグ反射板分布）
型のダイオードレーザーも同様に知られている。これらのブラッグのミラーは自
己適応性ではない。
【０００６】 従来技術の中では、外部空隙によるレーザーのスペクトル安定化のための種々
の解決方法が知られている。米国特許ＵＳ４９０７２３７号公報は、特殊な共振
周波数を備えた外部空隙によるダイオードレーザーの安定化方法を記載している
。外部空隙の出力ビームの一部がレーザーの空隙内に再入射されている。
の解決方法が知られている。米国特許ＵＳ４９０７２３７号公報は、特殊な共振
周波数を備えた外部空隙によるダイオードレーザーの安定化方法を記載している
。外部空隙の出力ビームの一部がレーザーの空隙内に再入射されている。
【０００７】 また、従来技術の中では、自己適応性の微細化のための外部システムが知られ
ている。Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｂ６５、３２９（１９９７）に見られる「ＢａＴ
ｉＯ３：Ｃｏによって刺激した光屈折性背面分散相融合体に接合されたＡｌＧａ
ＩｎＰダイオードレーザーの波長安定型狭小スペクトル幅発振」の記事は、反射
によるブラッグ格子の波長選択性を利用した相融合型ミラーを用い、ビームの一
部がレーザーの空隙内に再入射されたレーザーについて記している。この装置は
、空隙外に配置された結晶を有する。従って位相の関係は固定されている。
ている。Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｂ６５、３２９（１９９７）に見られる「ＢａＴ
ｉＯ３：Ｃｏによって刺激した光屈折性背面分散相融合体に接合されたＡｌＧａ
ＩｎＰダイオードレーザーの波長安定型狭小スペクトル幅発振」の記事は、反射
によるブラッグ格子の波長選択性を利用した相融合型ミラーを用い、ビームの一
部がレーザーの空隙内に再入射されたレーザーについて記している。この装置は
、空隙外に配置された結晶を有する。従って位相の関係は固定されている。
【０００８】 また、環状空隙型のレーザー装置について記した特許ＥＰ４３３１２２号公報
も知られている。これは、主レーザーから主レーザーと同じ干渉特性を備えた隷
属レーザーへの光の入射に関する。隷属レーザーから主レーザーへの戻りは全く
無いので、感光材料の存在は主レーザーのスペクトル特性を変更しない。
も知られている。これは、主レーザーから主レーザーと同じ干渉特性を備えた隷
属レーザーへの光の入射に関する。隷属レーザーから主レーザーへの戻りは全く
無いので、感光材料の存在は主レーザーのスペクトル特性を変更しない。
【０００９】 Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．１７、４８１、（１９９２）で刊行された「光反射型２ビ
ームカップリングによるレーザー周波数帯幅の減縮」の記事は、レーザーの空隙
から出たビームによって作られた光反射型格子による、レーザーから発したビー
ム周波数の濾波について記している。
ームカップリングによるレーザー周波数帯幅の減縮」の記事は、レーザーの空隙
から出たビームによって作られた光反射型格子による、レーザーから発したビー
ム周波数の濾波について記している。
【００１０】 従来技術の装置は種々の不都合を有する。例えば温度変動の理由による長さの
変化等、空隙の特性が変動した時、従来技術の或る装置の提案している干渉フィ
ルタの効果は低下する。
変化等、空隙の特性が変動した時、従来技術の或る装置の提案している干渉フィ
ルタの効果は低下する。
【００１１】 外部手段を用いることによる解決方法は、しばしば微妙な調整を必要とし、機
械的応力に対して敏感である。
械的応力に対して敏感である。
【００１２】 これらの不都合を解消するために、本発明は、最も一般的な意味において、内
部に増幅媒体が配置された共振空隙（レーザー、ＯＰＯとも呼ばれる光学的パラ
メトリック発振器、．．．等）内に形成されるコヒーレンス光の放射光源に関し
ており、ダイナミック感光材料が前記空隙内の他の要素と共に自己適応性のスペ
クトルフィルタ及び／又は空間フィルタを形成することを特徴としている。
部に増幅媒体が配置された共振空隙（レーザー、ＯＰＯとも呼ばれる光学的パラ
メトリック発振器、．．．等）内に形成されるコヒーレンス光の放射光源に関し
ており、ダイナミック感光材料が前記空隙内の他の要素と共に自己適応性のスペ
クトルフィルタ及び／又は空間フィルタを形成することを特徴としている。
【００１３】 従って、本発明はコヒーレンス光の放射光源内に、自己適応性で安定したスペ
クトル的及び／又は空間的な微細化を実現する空隙内光学装置を組み込んだ点を
特徴としている。
クトル的及び／又は空間的な微細化を実現する空隙内光学装置を組み込んだ点を
特徴としている。
【００１４】 本発明は、空隙における波の構造によって、ダイナミックな感光材料に格子を
書き込むことに基づく。然るべく選択された空隙内の一つ又は複数のミラーに付
随したこの格子の波長選択性は、自動的に適応化されたフィルタを実現し、従っ
て、複数のモード間の競合を用いれば、波長変化の既存の可能性は維持したまま
、放射光の時間的および空間的なコヒーレンス性を改善することができる。
書き込むことに基づく。然るべく選択された空隙内の一つ又は複数のミラーに付
随したこの格子の波長選択性は、自動的に適応化されたフィルタを実現し、従っ
て、複数のモード間の競合を用いれば、波長変化の既存の可能性は維持したまま
、放射光の時間的および空間的なコヒーレンス性を改善することができる。
【００１５】 このフィルタは、可能な各モードにおける空隙の損失を種々の要領で自動的に
変調し、空隙に単一の或いは少数のモードでのみ振動することを強いる。適応は
、空隙内の振動ビームによる、ダイナミック感光材料内への格子またはホログラ
ムの書き込みを介して実行される。この適応によって、干渉する格子（光の強度
の空間的変化または極性変化）にのみ反応する選択されたダイナミック感光材料
の特有の反応が得られる。より好ましくは、ダイナミック感光材料は光屈折性材
料で構成されている。これらの材料は照明の勾配に感応する。
変調し、空隙に単一の或いは少数のモードでのみ振動することを強いる。適応は
、空隙内の振動ビームによる、ダイナミック感光材料内への格子またはホログラ
ムの書き込みを介して実行される。この適応によって、干渉する格子（光の強度
の空間的変化または極性変化）にのみ反応する選択されたダイナミック感光材料
の特有の反応が得られる。より好ましくは、ダイナミック感光材料は光屈折性材
料で構成されている。これらの材料は照明の勾配に感応する。
【００１６】 屈折率、吸収、或いは異方性の変化が例えば物質の移動に基づくような他の材
料も適している。このタイプの反応では、一つのモードに適応したホログラムの
書き込みは、他のモードによって書き込まれたホログラムを抹消する。
料も適している。このタイプの反応では、一つのモードに適応したホログラムの
書き込みは、他のモードによって書き込まれたホログラムを抹消する。
【００１７】 他の好適なバリエーションによれば、ダイナミック感光材料は照明の特性（強
度または極性）の空間的な変化に感応する。一つの特殊な実施形態によれば、ダ
イナミック感光材料は複数の薄膜によって形成されて共振空隙内に配置されるこ
とで、自己適応性のスペクトル的及び／又は空間的フィルタを形成する。
度または極性）の空間的な変化に感応する。一つの特殊な実施形態によれば、ダ
イナミック感光材料は複数の薄膜によって形成されて共振空隙内に配置されるこ
とで、自己適応性のスペクトル的及び／又は空間的フィルタを形成する。
【００１８】 実施される第１形態によれば、空隙はリニアな空隙であり、ダイナミック感光
材料は、拡散状態で機能する光屈折性材料によって形成されており、この光屈折
性材料は、空隙の出力鏡と協働して、ホログラムを書き込んだモードにおける最
大反射性を示すファブリ・ペロー（Fabry-Perot）干渉計を形成する。空隙はリ
ニアな空隙であり、ダイナミック感光材料は、誘導された透明性を有する適切に
配置された材料であることが有利である。
材料は、拡散状態で機能する光屈折性材料によって形成されており、この光屈折
性材料は、空隙の出力鏡と協働して、ホログラムを書き込んだモードにおける最
大反射性を示すファブリ・ペロー（Fabry-Perot）干渉計を形成する。空隙はリ
ニアな空隙であり、ダイナミック感光材料は、誘導された透明性を有する適切に
配置された材料であることが有利である。
【００１９】 実施される第２形態によれば、前記空隙は環状のレーザー空隙であり、ダイナ
ミック感光材料は交差する２本のビームの交差地点に配置されている。一つの実
施例によれば、ダイナミックな光屈折性材料はチタン酸バリウムの結晶によって
構成されている。
ミック感光材料は交差する２本のビームの交差地点に配置されている。一つの実
施例によれば、ダイナミックな光屈折性材料はチタン酸バリウムの結晶によって
構成されている。
【００２０】 本発明の主な利点は、調整の不要および作用が自己適応性である点である。提
案された本発明は、波長の微細化を選択するためのファブリ・ペロー干渉計の使
用を有利に回避する。本発明は多数のレーザーに適用可能であり、そこには、全
ての波長に対してインパルス性と同様に、連続性のあるダイオードレーザーとマ
イクロレーザーとが含まれ、そこでは、感応性、光束の微細度及び装置の機能に
必要な他の特性に応じて適切なダイナミック感光材料が見つかるであろう。
案された本発明は、波長の微細化を選択するためのファブリ・ペロー干渉計の使
用を有利に回避する。本発明は多数のレーザーに適用可能であり、そこには、全
ての波長に対してインパルス性と同様に、連続性のあるダイオードレーザーとマ
イクロレーザーとが含まれ、そこでは、感応性、光束の微細度及び装置の機能に
必要な他の特性に応じて適切なダイナミック感光材料が見つかるであろう。
【００２１】 以下の添付図面を参照しながら下記の解説を読むことによって、本発明がより
良く理解されるであろう。
良く理解されるであろう。
【００２２】 装置は、使用される波長に対する光感応性ダイナミック材料（１）の周りに構
成される。一つの具体的なモードに対して選択性のある自己適応性を確実化する
ために、この材料は照明の形態の特性（強度、局部的な極性．．．）の空間的変
化にのみ感応する必要があり、その一様な成分に感応してはならない。これは、
屈折率または吸収の変化が、主に材料が照射される干渉形態の変調ｍｉの比の関
数となっている材料に典型的なケースである。 ｍｉ＝Ｉｉ／（Ｉｉ＋ΣＩｉ）
成される。一つの具体的なモードに対して選択性のある自己適応性を確実化する
ために、この材料は照明の形態の特性（強度、局部的な極性．．．）の空間的変
化にのみ感応する必要があり、その一様な成分に感応してはならない。これは、
屈折率または吸収の変化が、主に材料が照射される干渉形態の変調ｍｉの比の関
数となっている材料に典型的なケースである。 ｍｉ＝Ｉｉ／（Ｉｉ＋ΣＩｉ）
【００２３】 モードｉの強度Ｉｉ並びに付随するホログラムまたは格子の回折効率はｍｉと
共に増大する。これは他の変調比ｍｊ並びに付随するホログラムの回折効率を減
少させる。
共に増大する。これは他の変調比ｍｊ並びに付随するホログラムの回折効率を減
少させる。
【００２４】 光感応性ダイナミック材料は装置の中心であり、一つのモードｉ（ｉは数値）
または少数の複数のモードに対するそれの適応が、下記の比を増大させるように
反応する。 Ｒ＝他のいずれかのモードにおける損失／そのモードｉにおける損失
または少数の複数のモードに対するそれの適応が、下記の比を増大させるように
反応する。 Ｒ＝他のいずれかのモードにおける損失／そのモードｉにおける損失
【００２５】 この比によって、このモードにおける損失が他のモードにおけるもの以上に減
少する場合もあれば、このモードにおける損失が変化せず、他の全てのモードに
おけるものを増大する場合もある。
少する場合もあれば、このモードにおける損失が変化せず、他の全てのモードに
おけるものを増大する場合もある。
【００２６】 このモードにおける損失の減少及び／又は他の全てのモードにおける損失の増
大は、この光感応性ダイナミック材料の、この光感応性ダイナミック材料および
ミラー等の空隙の通常の光学構成とからなる装置内での位置によって定義される
。
大は、この光感応性ダイナミック材料の、この光感応性ダイナミック材料および
ミラー等の空隙の通常の光学構成とからなる装置内での位置によって定義される
。
【００２７】 幾つかのクラスの光感応性ダイナミック材料が適合し、例えば、 ・光屈折性材料、或いは、 ・ホログラムの書き込みが吸収中心の再配分の結果である材料。他の材料中で
あれば照明の勾配中での物質移動に由来する電荷の再配分、或いは吸収と屈折率
の変化に関連付けられるようなある種の光感応性結晶において観察される吸収の
変化を引用することが可能である。これらの材料は、薄い可能性もあれば厚い可
能性もあり、均質かも知れないが構造化されているかも知れない。厚さが増すと
、自己適応性フィルタの選択性を増強するために有利に用いられる可能性がある
。薄い材料の場合には、互いに隔てられた幾つかのサンプルで同様に選択性を増
強することが可能である。
あれば照明の勾配中での物質移動に由来する電荷の再配分、或いは吸収と屈折率
の変化に関連付けられるようなある種の光感応性結晶において観察される吸収の
変化を引用することが可能である。これらの材料は、薄い可能性もあれば厚い可
能性もあり、均質かも知れないが構造化されているかも知れない。厚さが増すと
、自己適応性フィルタの選択性を増強するために有利に用いられる可能性がある
。薄い材料の場合には、互いに隔てられた幾つかのサンプルで同様に選択性を増
強することが可能である。
【００２８】 （吸収または屈折率の）書き込まれるホログラムのタイプでは、種々の装置が
想定できる。同様に、空隙の幾何学形状（リニア、環状．．．）に応じて多様な
構造が実現可能である。例として下記の装置を引用しよう。
想定できる。同様に、空隙の幾何学形状（リニア、環状．．．）に応じて多様な
構造が実現可能である。例として下記の装置を引用しよう。
【００２９】 拡散状態で用いられる光屈折性材料として、誘導されるホログラムは照明の形
態に関して１／４位相差を有する屈折率ホログラムである。
態に関して１／４位相差を有する屈折率ホログラムである。
【００３０】 リニアな空隙に適合した、可能な第１幾何学形状が図１に示される。装置は影
を付けた矩形内に示されている。この装置は、光屈折性材料（１）と空隙の出力
鏡（２）とで構成されている。空隙の定常波によって光屈折性材料内に書き込ま
れた格子は、ブラッグのミラーを構成している。出力鏡（２）に付随することに
よって、格子またはホログラムを書き込んだモードに適合したファブリ・ペロー
フィルタを形成している。光屈折性材料は、照明の格子と屈折率の格子の間の食
い違いの向きが、このファブリ・ペローフィルタに対して、ホログラムを書き込
んだモードにおける最大の反射率を与えるように配置される。装置の反射率はこ
のモードに関して増大し、従って、損失が減少して振動が助長される。導入され
る選択性は、材料とミラー間の距離と材料の厚さとの関数である。
を付けた矩形内に示されている。この装置は、光屈折性材料（１）と空隙の出力
鏡（２）とで構成されている。空隙の定常波によって光屈折性材料内に書き込ま
れた格子は、ブラッグのミラーを構成している。出力鏡（２）に付随することに
よって、格子またはホログラムを書き込んだモードに適合したファブリ・ペロー
フィルタを形成している。光屈折性材料は、照明の格子と屈折率の格子の間の食
い違いの向きが、このファブリ・ペローフィルタに対して、ホログラムを書き込
んだモードにおける最大の反射率を与えるように配置される。装置の反射率はこ
のモードに関して増大し、従って、損失が減少して振動が助長される。導入され
る選択性は、材料とミラー間の距離と材料の厚さとの関数である。
【００３１】 ミラーは増幅媒体に貼り付けられて、全体がマイクロレーザーを形成すること
が好ましい。
が好ましい。
【００３２】 材料は増幅媒体（３）と出力鏡（２）の間に挿入される。空隙のモードに対応
した定常波によって書き込まれたホログラムは、２つの対向する伝播波の各々を
部分的に反射するブラッグのミラーである。記載された例では、ホログラフ材料
（１）は、チタン酸バリウムの光屈折性結晶によって構成されている。
した定常波によって書き込まれたホログラムは、２つの対向する伝播波の各々を
部分的に反射するブラッグのミラーである。記載された例では、ホログラフ材料
（１）は、チタン酸バリウムの光屈折性結晶によって構成されている。
【００３３】 均一線を有するレーザー増幅媒体のレスポンスに連係した、装置のレスポンス
は、モード間の競合を引き起こし、レーザーの空隙に単一モード或いは少数モー
ドでのみ振動することを強いる。
は、モード間の競合を引き起こし、レーザーの空隙に単一モード或いは少数モー
ドでのみ振動することを強いる。
【００３４】 不均一線を有するレーザー増幅媒体の場合は、他のモードで誘導される損失は
、これらのモードが空隙の振動の閾値を下回るのに十分な程度に大きいことが必
要であり、従って、レーザー放射をスペクトル的に及び／又は空間的に微細化す
る。
、これらのモードが空隙の振動の閾値を下回るのに十分な程度に大きいことが必
要であり、従って、レーザー放射をスペクトル的に及び／又は空間的に微細化す
る。
【００３５】 ここでは、自己適応性は、適したダイナミック感光材料の中心にレーザーの一
つ又は複数のモードによって誘発されたホログラムを書き込むことによって実現
される。
つ又は複数のモードによって誘発されたホログラムを書き込むことによって実現
される。
【００３６】 レーザー空隙が環状である場合のバリエーションが、図２の略図に示されてい
る。影を付けられた矩形内の装置は、材料と出力鏡である２つのミラーとから形
成されている。格子またはホログラムは先の例と同様に、空隙内に存在する干渉
によって書き込まれる。
る。影を付けられた矩形内の装置は、材料と出力鏡である２つのミラーとから形
成されている。格子またはホログラムは先の例と同様に、空隙内に存在する干渉
によって書き込まれる。
【００３７】 格子は、光屈折性材料内で干渉する全ての波によって書き込まれる。この光屈
折性材料は、装置の反射率がホログラムを書き込んだモードに関して増大するよ
うに配置される。事例によっては、装置は光ダイオードの機能をも満たす（レー
ザーは一つの方向にのみ振動する）。
折性材料は、装置の反射率がホログラムを書き込んだモードに関して増大するよ
うに配置される。事例によっては、装置は光ダイオードの機能をも満たす（レー
ザーは一つの方向にのみ振動する）。
【００３８】 誘導された透明性のホログラムに関しては、装置はダイナミック感光材料と空
隙の複数のミラーの一つによって構成される。対向伝搬する２つのビームは、照
明の形態と同位相の透明性の格子とを形成し、これによってこのモードにおける
損失が減少する。定常状態では、吸収中心は助長されたモードの照明形態の暗い
縞の内部にあることが好ましく、これは逆に他のモードにおける損失を増大させ
る。
隙の複数のミラーの一つによって構成される。対向伝搬する２つのビームは、照
明の形態と同位相の透明性の格子とを形成し、これによってこのモードにおける
損失が減少する。定常状態では、吸収中心は助長されたモードの照明形態の暗い
縞の内部にあることが好ましく、これは逆に他のモードにおける損失を増大させ
る。
【００３９】 図３は、本発明による装置とこの装置の機能を確実にすることのできる制御シ
ステムとを備えた設備の接続の略図を示す。レーザーは、周波数をナノ秒倍加さ
れたＮｄ：ＹＡＧレーザーによって１０Ｈｚでポンピングされるチタンでドープ
したサファイアのレーザーである。このレーザーは、利得による作動の状態で５
０ｎｓの長さのインパルスを放射する。レーザーの調整可能性は、調整可能な２
つのプリズムによって実現される。空隙にはファブリ・ペローフィルタは存在し
ないので、得られたスペクトルは約０．７ｎｍまで広がる。線の均一性はモード
間の競合を可能にする。市販の元のレーザー空隙は６０ｃｍの長さを有する。出
力鏡（ミラーＢ）は６０％の反射率を有し、出力Ｓ０を伝送する。
ステムとを備えた設備の接続の略図を示す。レーザーは、周波数をナノ秒倍加さ
れたＮｄ：ＹＡＧレーザーによって１０Ｈｚでポンピングされるチタンでドープ
したサファイアのレーザーである。このレーザーは、利得による作動の状態で５
０ｎｓの長さのインパルスを放射する。レーザーの調整可能性は、調整可能な２
つのプリズムによって実現される。空隙にはファブリ・ペローフィルタは存在し
ないので、得られたスペクトルは約０．７ｎｍまで広がる。線の均一性はモード
間の競合を可能にする。市販の元のレーザー空隙は６０ｃｍの長さを有する。出
力鏡（ミラーＢ）は６０％の反射率を有し、出力Ｓ０を伝送する。
【００４０】 ダイナミック感光材料（１）は、この特殊なレーザー内の使用可能なスペース
の都合により、出力鏡（Ｂ）から１ｍｍ〜数センチメートルの間で変更可能な距
離に配置されている。実施の一つのバリエーションでは、形態ミラー（Ｂ）を結
晶の上に配置しても良い。このレーザーの放射波長のために、入手可能な材料の
中から、コバルトでドープしたチタン酸バリウムの光屈折性結晶を光学軸から４
５°で切断したものが選択され、これは０．２ｃｍ-1から７５０ｎｍ程度の吸収
を示し、２ｍｍの厚さを有する。これは、チタンでドープしたサファイアの結晶
レーザーの最大利得（約７８０ｎｍ）を利用することによって、光学的な不都合
の問題を排除することを可能にする。これは７６０ｎｍの実効波長を形成する。
の都合により、出力鏡（Ｂ）から１ｍｍ〜数センチメートルの間で変更可能な距
離に配置されている。実施の一つのバリエーションでは、形態ミラー（Ｂ）を結
晶の上に配置しても良い。このレーザーの放射波長のために、入手可能な材料の
中から、コバルトでドープしたチタン酸バリウムの光屈折性結晶を光学軸から４
５°で切断したものが選択され、これは０．２ｃｍ-1から７５０ｎｍ程度の吸収
を示し、２ｍｍの厚さを有する。これは、チタンでドープしたサファイアの結晶
レーザーの最大利得（約７８０ｎｍ）を利用することによって、光学的な不都合
の問題を排除することを可能にする。これは７６０ｎｍの実効波長を形成する。
【００４１】 本発明による装置の機能を試験するために、３つのシステムが設置された。
【００４２】 ・複数のプリズムの前に配置されたガラス薄板ＬＳ２は空洞内ビームの一部を
抽出する（出力Ｓ２）。第２の薄板ＬＳ１はビームの一部を出力Ｓ０（信号Ｓ１
）として抽出する。出力Ｓ１とＳ２に対する高速ダイオードＰ１とＰ２は、自己
適応性フィルタによる反射率の増大に起因する、レーザー空隙内のエネルギーの
蓄積を観察することを可能にする。
抽出する（出力Ｓ２）。第２の薄板ＬＳ１はビームの一部を出力Ｓ０（信号Ｓ１
）として抽出する。出力Ｓ１とＳ２に対する高速ダイオードＰ１とＰ２は、自己
適応性フィルタによる反射率の増大に起因する、レーザー空隙内のエネルギーの
蓄積を観察することを可能にする。
【００４３】 ・平面状のファブリ・ペロー干渉計は、干渉リングを視覚化することを可能に
する。従って、レーザーのスペクトルの微細化を観察することを可能にする。
する。従って、レーザーのスペクトルの微細化を観察することを可能にする。
【００４４】 ・マイケルソン（Michelson）干渉計は、レーザー源のコヒケーンス長を評価
することを可能にする。
することを可能にする。
【００４５】 Ｓ２とＳ１として測定されたエネルギーの比の移動を測定することによって、
レーザー空隙内のエネルギー蓄積が調査された。レーザーによって放射された第
１インパルスには、エネルギーの比の求められる増加が観察された（図４）。し
かし、この増加はレーザー媒質内の熱的な平衡の確立に基づくものである可能性
がある。この熱的な平衡に達していることを確認するためには、数秒間待って、
次に、空隙Ａの底部ミラーを僅かに回転させることによって、レーザーの放射波
長を迅速に変化させる。先に書き込まれた格子は、もはやレーザーの新しい機能
モードに適応していないので無効である。新しい格子の形成と先行する格子の消
失に連れて、Ｓ１からＳ２へエネルギーの漸進的な移動が生じる。この実験は、
レーザーの調整可能性が保存されていることをも示す。１ｍＪ、２ｍＪ、３ｍＪ
の定常状態における出力エネルギーについて実験が繰り返された。
レーザー空隙内のエネルギー蓄積が調査された。レーザーによって放射された第
１インパルスには、エネルギーの比の求められる増加が観察された（図４）。し
かし、この増加はレーザー媒質内の熱的な平衡の確立に基づくものである可能性
がある。この熱的な平衡に達していることを確認するためには、数秒間待って、
次に、空隙Ａの底部ミラーを僅かに回転させることによって、レーザーの放射波
長を迅速に変化させる。先に書き込まれた格子は、もはやレーザーの新しい機能
モードに適応していないので無効である。新しい格子の形成と先行する格子の消
失に連れて、Ｓ１からＳ２へエネルギーの漸進的な移動が生じる。この実験は、
レーザーの調整可能性が保存されていることをも示す。１ｍＪ、２ｍＪ、３ｍＪ
の定常状態における出力エネルギーについて実験が繰り返された。
【００４６】 図４において、矢印はレーザーの波長を変更した瞬間を示す。
【００４７】 ３つの曲線上にＳ２／Ｓ１比の増大が確かめられる。定常状態における種々の
出力エネルギーの各々について比が１．９６、２、及び１．８６に等しいことが
分かる。熱的な影響を酌量しなければ、構成要素は有効であり、構成要素の反射
率は定常状態に達するための時間と共に増大することが暗示される。初期状態と
定常状態の間のこの比の変化から、これらの条件下で、且つ、ブラッグと一致の
波長では、構成要素の反射率は６０％から７５％に移り、光誘導された格子は定
常状態において７．５％の反射率を有することが示される。約７ｍＪの結晶上エ
ネルギーと約２ｍｍのビーム径における、光屈折性格子の書き込み時間との一致
を得ると、効果は１０パルスで確立される。
出力エネルギーの各々について比が１．９６、２、及び１．８６に等しいことが
分かる。熱的な影響を酌量しなければ、構成要素は有効であり、構成要素の反射
率は定常状態に達するための時間と共に増大することが暗示される。初期状態と
定常状態の間のこの比の変化から、これらの条件下で、且つ、ブラッグと一致の
波長では、構成要素の反射率は６０％から７５％に移り、光誘導された格子は定
常状態において７．５％の反射率を有することが示される。約７ｍＪの結晶上エ
ネルギーと約２ｍｍのビーム径における、光屈折性格子の書き込み時間との一致
を得ると、効果は１０パルスで確立される。
【００４８】 構成要素の効率のエネルギー上の安定性は、定常状態が達成された後でのＳ２
／Ｓ１比の５０パルスにおける記録によって立証された。１０分間の作動の後で
、測定が再開された。図５においてＳ２／Ｓ１比が±３％以内で変わっていない
ことが分かる。
／Ｓ１比の５０パルスにおける記録によって立証された。１０分間の作動の後で
、測定が再開された。図５においてＳ２／Ｓ１比が±３％以内で変わっていない
ことが分かる。
【００４９】 図３に示される２本のアーム間のステップ差Δを変動させたマイケルソン干渉
計によって、このエネルギー移動にはソースのコヒーレンス長の増大が伴うこと
が確かめられる。レーザー空隙に光屈折性結晶が無ければ、スペクトル幅の約０
．７ｎｍと一致して、コヒーレンス長は約１ｍｍである。レーザー空隙に出力鏡
から１ｍｍの距離で光屈折性結晶を配置すると、６０ｃｍを超えるコヒーレンス
長が測定された。互いに異なるステップがΔ＝０およびΔ＝６２ｃｍにおける、
光屈折性結晶を用いた作動に対応した干渉図形が図６に再現されている。もしも
、マイケルソン干渉計をミリメートル（ｍｍ）を優に超えるステップ差Δにて調
整し、同様にレーザーの放射波長を僅かに変化させれば、干渉図形の縞（空気コ
ーナーの縞）は消失する（光誘導された格子と出力鏡の装置は不適応である）。
この縞は１から２秒後に再出現する（適合した光誘導された新たな格子が構成さ
れる）。このプロセスの動力学は以前に測定されたエネルギー蓄積時間定数と一
致する。この測定によって、レーザーの線幅が３００ＧＨｚから１ＧＨｚ以下に
減少したことが確認できる。
計によって、このエネルギー移動にはソースのコヒーレンス長の増大が伴うこと
が確かめられる。レーザー空隙に光屈折性結晶が無ければ、スペクトル幅の約０
．７ｎｍと一致して、コヒーレンス長は約１ｍｍである。レーザー空隙に出力鏡
から１ｍｍの距離で光屈折性結晶を配置すると、６０ｃｍを超えるコヒーレンス
長が測定された。互いに異なるステップがΔ＝０およびΔ＝６２ｃｍにおける、
光屈折性結晶を用いた作動に対応した干渉図形が図６に再現されている。もしも
、マイケルソン干渉計をミリメートル（ｍｍ）を優に超えるステップ差Δにて調
整し、同様にレーザーの放射波長を僅かに変化させれば、干渉図形の縞（空気コ
ーナーの縞）は消失する（光誘導された格子と出力鏡の装置は不適応である）。
この縞は１から２秒後に再出現する（適合した光誘導された新たな格子が構成さ
れる）。このプロセスの動力学は以前に測定されたエネルギー蓄積時間定数と一
致する。この測定によって、レーザーの線幅が３００ＧＨｚから１ＧＨｚ以下に
減少したことが確認できる。
【００５０】 厚さが３ｍｍのファブリ・ペロー干渉計を用いてスペクトルの微細化を観察す
ることができ（自由スペクトルの間隔５０ＧＨｚ）、スペクトルの微細化はリン
グの数の減少によって視覚化できる。一つの同じイメージ上に、レーザー空隙内
に光屈折性結晶無しで得られた干渉図形（左側）と、光屈折性結晶が出力鏡から
１ｍｍの位置に置かれた場合に得られた干渉図形（右側）が並記されている。ス
ペクトルの微細化が明白に示されている。この結果は、この線がＧＨｚのオーダ
ーの幅にて得られたことを裏付ける。
ることができ（自由スペクトルの間隔５０ＧＨｚ）、スペクトルの微細化はリン
グの数の減少によって視覚化できる。一つの同じイメージ上に、レーザー空隙内
に光屈折性結晶無しで得られた干渉図形（左側）と、光屈折性結晶が出力鏡から
１ｍｍの位置に置かれた場合に得られた干渉図形（右側）が並記されている。ス
ペクトルの微細化が明白に示されている。この結果は、この線がＧＨｚのオーダ
ーの幅にて得られたことを裏付ける。
【００５１】 これらのリングの構造を解明できる可能性のある１ＧＨｚ未満の解像力のため
に、ファブリ・ペロー干渉計のミラーが６．６ｃｍまで離間された（自由スペク
トルの間隔２．５ＧＨｚ）。光屈折性結晶と後方ミラーの間の距離ｄが１ｍｍと
８ｃｍの範囲では、長手方向のバイモード（ｂｉｍｏｄｅ）挙動が観察された。
図８は、６．６ｃｍのファブリ・ペロー干渉計にて、距離ｄ＝４ｃｍについて得
られた干渉図形を示し、レーザーのバイモード作用を図示している。
に、ファブリ・ペロー干渉計のミラーが６．６ｃｍまで離間された（自由スペク
トルの間隔２．５ＧＨｚ）。光屈折性結晶と後方ミラーの間の距離ｄが１ｍｍと
８ｃｍの範囲では、長手方向のバイモード（ｂｉｍｏｄｅ）挙動が観察された。
図８は、６．６ｃｍのファブリ・ペロー干渉計にて、距離ｄ＝４ｃｍについて得
られた干渉図形を示し、レーザーのバイモード作用を図示している。
【００５２】 予測されたように、提案された本発明は、レーザーのスペクトル幅を縮小する
。さらに、本発明は微妙な調整を必要としない。結晶と出力鏡のアセンブリがそ
の反射率の増大をするように、単純に光屈折性結晶を概略配置するだけで良い。
。さらに、本発明は微妙な調整を必要としない。結晶と出力鏡のアセンブリがそ
の反射率の増大をするように、単純に光屈折性結晶を概略配置するだけで良い。
【００５３】 本発明による装置は、通常の調整可能な装置のものに匹敵する正確さを有する
が、さらにこの装置に意義を授ける自己適応性の特性を有する。波長が調整可能
な光源の場合、本装置の意義は大きい。通常の装置（リオのフィルタ、プリズム
、．．．）による波長の調整は、本発明によって実効可能である。選択された波
長に関わらず、線幅はこの装置によって自動的に縮小される。このためには、波
長が十分に大きい周波数帯で材料が光屈折性であれば十分である。
が、さらにこの装置に意義を授ける自己適応性の特性を有する。波長が調整可能
な光源の場合、本装置の意義は大きい。通常の装置（リオのフィルタ、プリズム
、．．．）による波長の調整は、本発明によって実効可能である。選択された波
長に関わらず、線幅はこの装置によって自動的に縮小される。このためには、波
長が十分に大きい周波数帯で材料が光屈折性であれば十分である。
【００５４】 増幅媒体の他に空隙内要素が無ければ、レーザーの放射は一般にマルチモード
である。レーザー放射をスペクトル的に微細化するために、複屈折フィルタまた
はプリズムと連結されたファブリ・ペロー干渉計が使われる。これらの装置は使
用方法が複雑であり、自己適応性はない。
である。レーザー放射をスペクトル的に微細化するために、複屈折フィルタまた
はプリズムと連結されたファブリ・ペロー干渉計が使われる。これらの装置は使
用方法が複雑であり、自己適応性はない。
【００５５】 分光学の研究のためには、研究したいエネルギー水準の幅を下回るスペクトル
幅の放射を用意する必要がある。調整可能な全てのレーザー光源がスペクトルの
微細化のオプションと共に提案されているのはこのためである。このようなスペ
クトルの縮小化は本発明によって実現できる。
幅の放射を用意する必要がある。調整可能な全てのレーザー光源がスペクトルの
微細化のオプションと共に提案されているのはこのためである。このようなスペ
クトルの縮小化は本発明によって実現できる。
【００５６】 長いコヒーレンス長（干渉測定）或いはスペクトルの微小幅（流速測定）を必
要とする研究では、通常は非常に大きく固定された使用されるレーザーの輝線を
微細化することが強いられる。例えば、パルス型Ｎｄ：ＹＡＧのレーザーの場合
、モノモードの連続したＮｄ：ＹＡＧの第２レーザーが用いられる。モノモード
の第２レーザーはいわゆる「マスター」であり、いわゆる「スレーブ」のパルス
レーザーの放射にモノモード状態を強制するための射出機（インジェクタ）とし
て働く。ここに示された本発明は、この複雑で実施にコストの掛かる解決法に対
して有利に取って代わる。
要とする研究では、通常は非常に大きく固定された使用されるレーザーの輝線を
微細化することが強いられる。例えば、パルス型Ｎｄ：ＹＡＧのレーザーの場合
、モノモードの連続したＮｄ：ＹＡＧの第２レーザーが用いられる。モノモード
の第２レーザーはいわゆる「マスター」であり、いわゆる「スレーブ」のパルス
レーザーの放射にモノモード状態を強制するための射出機（インジェクタ）とし
て働く。ここに示された本発明は、この複雑で実施にコストの掛かる解決法に対
して有利に取って代わる。
【００５７】 この問題はＯＰＯの場合に特に著しい。それらの輝線は、実際のところ、特に
射出がなされない場合、そして、特に縮退の近傍で作用する場合、幅が数ナノメ
ートルのスペクトル領域を有する。この場合、実際に一致の条件は大きい。その
ような光源は、微細化されることが有利である。スペクトルの微細化は一般に回
折格子の助力を介して得られ、この回折格子は自己適応性フィルタによって置き
換えることができる。
射出がなされない場合、そして、特に縮退の近傍で作用する場合、幅が数ナノメ
ートルのスペクトル領域を有する。この場合、実際に一致の条件は大きい。その
ような光源は、微細化されることが有利である。スペクトルの微細化は一般に回
折格子の助力を介して得られ、この回折格子は自己適応性フィルタによって置き
換えることができる。
【００５８】 実施される３番目の形態によれば、共振空隙はリニアな空隙であり、ダイナミ
ック感光材料は、主空隙内の振動ビームの交差地点に位置する、主空隙内に配置
された光屈折性材料と、この空隙によって放射されるビームの全てまたは一部に
よって形成され、光学的構成要素の働きによって光屈折性材料上に搬送される。
ック感光材料は、主空隙内の振動ビームの交差地点に位置する、主空隙内に配置
された光屈折性材料と、この空隙によって放射されるビームの全てまたは一部に
よって形成され、光学的構成要素の働きによって光屈折性材料上に搬送される。
【００５９】 図３の２は第３実施バリエーションの略図を示す。
【００６０】 リニアな空隙に適する可能性のある３番目の構造を図９に示す。共振空隙はミ
ラー３１とカプラー２２で構成されている。この空隙外に配置されたミラー３及
び４は、放射されたビームが光屈折性材料上に届けられるのを許す。このビーム
は、ホログラムを書き込むために、共振空隙内に存在するビームと干渉する。こ
のホログラムはビーム３５に由来する光を主空隙に再射出する。補足的な濾波あ
るいは波長または空間モードの選択を確実にするために、ミラー３２，３３，３
４と光屈折性材料で形成された空隙内に空間的フィルタまたはスペクトル的フィ
ルタが挿入されると有利である。
ラー３１とカプラー２２で構成されている。この空隙外に配置されたミラー３及
び４は、放射されたビームが光屈折性材料上に届けられるのを許す。このビーム
は、ホログラムを書き込むために、共振空隙内に存在するビームと干渉する。こ
のホログラムはビーム３５に由来する光を主空隙に再射出する。補足的な濾波あ
るいは波長または空間モードの選択を確実にするために、ミラー３２，３３，３
４と光屈折性材料で形成された空隙内に空間的フィルタまたはスペクトル的フィ
ルタが挿入されると有利である。
【００６１】 本発明の範囲内でマルチモードのマイクロレーザーをモノモード化することも
可能である。
可能である。
【００６２】 そして、スペクトルの幅を縮小させながら、出力用レーザーダイオードの空間
的特性を改善することが完璧に可能である。
的特性を改善することが完璧に可能である。
【００６３】 適用は特に、連続状態での放射用の電気通信の分野における、モードのジャン
プを回避したモノモードの光源の実現に関する。
プを回避したモノモードの光源の実現に関する。
【図１】 第１のバリエーションの略図である。
【図２】 第２のバリエーションの略図である。
【図３】 本発明による装置を含む設備の接続の略図である。
【図４】 定常状態で出力エネルギーが種々異なる場合の空隙内エネルギーとレーザー出
力エネルギーの間の関係の時間による推移を示す図である。
力エネルギーの間の関係の時間による推移を示す図である。
【図５】 定常状態の直後（左側の曲線）及び１０分間の作動後（右側の曲線）における
Ｓ２／Ｓ１比のエネルギーの安定曲線を示す図である。
Ｓ２／Ｓ１比のエネルギーの安定曲線を示す図である。
【図６】 ２つの異なる行程における空気くさびの縞を示す図である。
【図７】 光屈折性結晶がある場合と無い場合において得られる干渉図形である。
【図８】 レーザーの２つのモードを明白化させる干渉図形である。
【図９】 第３のバリエーションの略図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１２月２２日（２０００．１２．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 レーザ射出の微細化用の自己適応性フィルタ
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、レーザータイプのコヒーレンス光放射源に関する。本発明は、より
具体的には前記放射源の長手方向および／または横断方向のモード数の低減（ス
ペクトルの微細化及び／又は空間の微細化）に関する。
具体的には前記放射源の長手方向および／または横断方向のモード数の低減（ス
ペクトルの微細化及び／又は空間の微細化）に関する。
【０００２】 レーザーの輝線の幅を縮小するために、リオ（Lyot）のフィルタ及びファブリ
・ペロー（Fabry-Perot）のフィルタのような一種の調整を必要とする選択的要
素が公知技術中に提案されている。
・ペロー（Fabry-Perot）のフィルタのような一種の調整を必要とする選択的要
素が公知技術中に提案されている。
【０００３】 公開され、或いは、特許化されているスペクトル微細化装置が幾つかある。例
えば、従来技術の中では、半導体レーザーから放射される波長λｅと光の出力を
制御あるいは調整するための装置を記載した欧州特許ＥＰ２８４９０８が知られ
ている。レーザーによって放射される光の出力は、少なくとも部分的には光電式
検出装置と、波長に関して選択性を有する少なくとも一つの光学的フィルタ装置
に送られる。この光学的フィルタ装置に送られた出力の一部は、別の光電式検出
装置に伝えられる。この技術水準によれば、半導体レーザー、フィルタ装置及び
検出器は共通の基盤に一体化されている。一体化されたフィルタ装置は、ブラッ
グ（Bragg）格子によって、或いは、方向性カプラーまたは干渉フィルタによっ
て、或いは、伝えられる出力の伝播方向に互いに前後に配置された２つまたは複
数のブラッグ格子、及び／或いは、方向性光学カプラー、及び／或いは、干渉フ
ィルタによって形成されたアセンブリによって構成されている。
えば、従来技術の中では、半導体レーザーから放射される波長λｅと光の出力を
制御あるいは調整するための装置を記載した欧州特許ＥＰ２８４９０８が知られ
ている。レーザーによって放射される光の出力は、少なくとも部分的には光電式
検出装置と、波長に関して選択性を有する少なくとも一つの光学的フィルタ装置
に送られる。この光学的フィルタ装置に送られた出力の一部は、別の光電式検出
装置に伝えられる。この技術水準によれば、半導体レーザー、フィルタ装置及び
検出器は共通の基盤に一体化されている。一体化されたフィルタ装置は、ブラッ
グ（Bragg）格子によって、或いは、方向性カプラーまたは干渉フィルタによっ
て、或いは、伝えられる出力の伝播方向に互いに前後に配置された２つまたは複
数のブラッグ格子、及び／或いは、方向性光学カプラー、及び／或いは、干渉フ
ィルタによって形成されたアセンブリによって構成されている。
【０００４】 従来技術中には、レーザー空隙（発振器）内に配置された波長選択性の、但し
、自己適応性でない装置が提案されている。Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．２７
、１８３（１９９１）に見られる「外部空隙半導体レーザーのための８２ｎｍの
連続同調性」の記事には、従来の回折格子を用いた伸張型空隙内のダイオードレ
ーザーの微細化と安定化のプロセスが記載されている。回折格子は、伸張型空隙
の波長選択の要素である。微細化に貢献する２つの因子は、格子の分散と放射光
のＳｈａｌｏｗ−Ｔｏｗｎｅｓの幅を縮小する伸張型空隙の長さである。
、自己適応性でない装置が提案されている。Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．２７
、１８３（１９９１）に見られる「外部空隙半導体レーザーのための８２ｎｍの
連続同調性」の記事には、従来の回折格子を用いた伸張型空隙内のダイオードレ
ーザーの微細化と安定化のプロセスが記載されている。回折格子は、伸張型空隙
の波長選択の要素である。微細化に貢献する２つの因子は、格子の分散と放射光
のＳｈａｌｏｗ−Ｔｏｗｎｅｓの幅を縮小する伸張型空隙の長さである。
【０００５】 ブラッグ格子を活動領域内に一体化したＤＦＢ（フィードバック分布）型、或
いはブラッグ格子を空隙ミラーとして一体化したＤＢＲ（ブラッグ反射板分布）
型のダイオードレーザーも同様に知られている。これらのブラッグのミラーは自
己適応性ではない。
いはブラッグ格子を空隙ミラーとして一体化したＤＢＲ（ブラッグ反射板分布）
型のダイオードレーザーも同様に知られている。これらのブラッグのミラーは自
己適応性ではない。
【０００６】 従来技術の中では、外部空隙によるレーザーのスペクトル安定化のための種々
の解決方法が知られている。米国特許ＵＳ４９０７２３７号公報は、特殊な共振
周波数を備えた外部空隙によるダイオードレーザーの安定化方法を記載している
。外部空隙の出力ビームの一部がレーザーの空隙内に再入射されている。
の解決方法が知られている。米国特許ＵＳ４９０７２３７号公報は、特殊な共振
周波数を備えた外部空隙によるダイオードレーザーの安定化方法を記載している
。外部空隙の出力ビームの一部がレーザーの空隙内に再入射されている。
【０００７】 また、従来技術の中では、自己適応性の微細化のための外部システムが知られ
ている。Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｂ６５、３２９（１９９７）に見られる「ＢａＴ
ｉＯ３：Ｃｏによって刺激した光屈折性背面分散相融合体に接合されたＡｌＧａ
ＩｎＰダイオードレーザーの波長安定型狭小スペクトル幅発振」の記事は、反射
によるブラッグ格子の波長選択性を利用した相融合型ミラーを用い、ビームの一
部がレーザーの空隙内に再入射されたレーザーについて記している。この装置は
、空隙外に配置された結晶を有する。従って位相の関係は固定されている。
ている。Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｂ６５、３２９（１９９７）に見られる「ＢａＴ
ｉＯ３：Ｃｏによって刺激した光屈折性背面分散相融合体に接合されたＡｌＧａ
ＩｎＰダイオードレーザーの波長安定型狭小スペクトル幅発振」の記事は、反射
によるブラッグ格子の波長選択性を利用した相融合型ミラーを用い、ビームの一
部がレーザーの空隙内に再入射されたレーザーについて記している。この装置は
、空隙外に配置された結晶を有する。従って位相の関係は固定されている。
【０００８】 また、環状空隙型のレーザー装置について記した特許ＥＰ４３３１２２号公報
も知られている。これは、主レーザーから主レーザーと同じ干渉特性を備えた隷
属レーザーへの光の入射に関する。隷属レーザーから主レーザーへの戻りは全く
無いので、感光材料の存在は主レーザーのスペクトル特性を変更しない。
も知られている。これは、主レーザーから主レーザーと同じ干渉特性を備えた隷
属レーザーへの光の入射に関する。隷属レーザーから主レーザーへの戻りは全く
無いので、感光材料の存在は主レーザーのスペクトル特性を変更しない。
【０００９】 Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．１７、４８１、（１９９２）で刊行された「光反射型２ビ
ームカップリングによるレーザー周波数帯幅の減縮」の記事は、レーザーの空隙
から出たビームによって作られた光反射型格子による、レーザーから発したビー
ム周波数の濾波について記している。
ームカップリングによるレーザー周波数帯幅の減縮」の記事は、レーザーの空隙
から出たビームによって作られた光反射型格子による、レーザーから発したビー
ム周波数の濾波について記している。
【００１０】 文献、ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ、第１２巻、２号、１９８７年２月１日
、１１７−１１９頁、著者Ｗｈｉｔｔｅｎ ｅｔ ａｌ．『空隙内感光要素を備
えた連続波色素レーザーにおけるモード選択』は、リニアな共振空隙とこの共振
空隙内に配置された増幅媒体の他に、自己適応性のスペクトル的及び／又は空間
的フィルタを形成するために、共振空隙内に配置されたダイナミック感光材料と
を有する放射光源について記している。
、１１７−１１９頁、著者Ｗｈｉｔｔｅｎ ｅｔ ａｌ．『空隙内感光要素を備
えた連続波色素レーザーにおけるモード選択』は、リニアな共振空隙とこの共振
空隙内に配置された増幅媒体の他に、自己適応性のスペクトル的及び／又は空間
的フィルタを形成するために、共振空隙内に配置されたダイナミック感光材料と
を有する放射光源について記している。
【００１１】 従来技術の装置は種々の不都合を有する。例えば温度変動の理由による長さの
変化等、空隙の特性が変動した時、従来技術の或る装置の提案している干渉フィ
ルタの効果は低下する。
変化等、空隙の特性が変動した時、従来技術の或る装置の提案している干渉フィ
ルタの効果は低下する。
【００１２】 外部手段を用いることによる解決方法は、しばしば微妙な調整を必要とし、機
械的応力に対して敏感である。
械的応力に対して敏感である。
【００１３】 これらの不都合を解消するために、本発明は、最も一般的な意味において、内
部に増幅媒体が配置された共振空隙（レーザー、ＯＰＯとも呼ばれる光学的パラ
メトリック発振器、．．．等）内に形成されるコヒーレンス光の放射光源に関し
ており、ダイナミック感光材料が前記空隙内の他の要素と共に自己適応性のスペ
クトルフィルタ及び／又は空間フィルタを形成することを特徴としている。
部に増幅媒体が配置された共振空隙（レーザー、ＯＰＯとも呼ばれる光学的パラ
メトリック発振器、．．．等）内に形成されるコヒーレンス光の放射光源に関し
ており、ダイナミック感光材料が前記空隙内の他の要素と共に自己適応性のスペ
クトルフィルタ及び／又は空間フィルタを形成することを特徴としている。
【００１４】 従って、本発明はコヒーレンス光の放射光源内に、自己適応性で安定したスペ
クトル的及び／又は空間的な微細化を実現する空隙内光学装置を組み込んだ点を
特徴としている。
クトル的及び／又は空間的な微細化を実現する空隙内光学装置を組み込んだ点を
特徴としている。
【００１５】 本発明は、空隙における波の構造によって、ダイナミックな感光材料に格子を
書き込むことに基づく。然るべく選択された空隙内の一つ又は複数のミラーに付
随したこの格子の波長選択性は、自動的に適応化されたフィルタを実現し、従っ
て、複数のモード間の競合を用いれば、波長変化の既存の可能性は維持したまま
、放射光の時間的および空間的なコヒーレンス性を改善することができる。
書き込むことに基づく。然るべく選択された空隙内の一つ又は複数のミラーに付
随したこの格子の波長選択性は、自動的に適応化されたフィルタを実現し、従っ
て、複数のモード間の競合を用いれば、波長変化の既存の可能性は維持したまま
、放射光の時間的および空間的なコヒーレンス性を改善することができる。
【００１６】 このフィルタは、可能な各モードにおける空隙の損失を種々の要領で自動的に
変調し、空隙に単一の或いは少数のモードでのみ振動することを強いる。適応は
、空隙内の振動ビームによる、ダイナミック感光材料内への格子またはホログラ
ムの書き込みを介して実行される。この適応によって、干渉する格子（光の強度
の空間的変化または極性変化）にのみ反応する選択されたダイナミック感光材料
の特有の反応が得られる。より好ましくは、ダイナミック感光材料は光屈折性材
料で構成されている。これらの材料は照明の勾配に感応する。
変調し、空隙に単一の或いは少数のモードでのみ振動することを強いる。適応は
、空隙内の振動ビームによる、ダイナミック感光材料内への格子またはホログラ
ムの書き込みを介して実行される。この適応によって、干渉する格子（光の強度
の空間的変化または極性変化）にのみ反応する選択されたダイナミック感光材料
の特有の反応が得られる。より好ましくは、ダイナミック感光材料は光屈折性材
料で構成されている。これらの材料は照明の勾配に感応する。
【００１７】 屈折率、吸収、或いは異方性の変化が例えば物質の移動に基づくような他の材
料も適している。このタイプの反応では、一つのモードに適応したホログラムの
書き込みは、他のモードによって書き込まれたホログラムを抹消する。
料も適している。このタイプの反応では、一つのモードに適応したホログラムの
書き込みは、他のモードによって書き込まれたホログラムを抹消する。
【００１８】 他の好適なバリエーションによれば、ダイナミック感光材料は照明の特性（強
度または極性）の空間的な変化に感応する。一つの特殊な実施形態によれば、ダ
イナミック感光材料は複数の薄膜によって形成されて共振空隙内に配置されるこ
とで、自己適応性のスペクトル的及び／又は空間的フィルタを形成する。
度または極性）の空間的な変化に感応する。一つの特殊な実施形態によれば、ダ
イナミック感光材料は複数の薄膜によって形成されて共振空隙内に配置されるこ
とで、自己適応性のスペクトル的及び／又は空間的フィルタを形成する。
【００１９】 実施される第１形態によれば、空隙はリニアな空隙であり、ダイナミック感光
材料は、拡散状態で機能する光屈折性材料によって形成されており、この光屈折
性材料は、空隙の出力鏡と協働して、ホログラムを書き込んだモードにおける最
大反射性を示すファブリ・ペロー（Fabry-Perot）干渉計を形成する。空隙はリ
ニアな空隙であり、ダイナミック感光材料は、誘導された透明性を有する適切に
配置された材料であることが有利である。
材料は、拡散状態で機能する光屈折性材料によって形成されており、この光屈折
性材料は、空隙の出力鏡と協働して、ホログラムを書き込んだモードにおける最
大反射性を示すファブリ・ペロー（Fabry-Perot）干渉計を形成する。空隙はリ
ニアな空隙であり、ダイナミック感光材料は、誘導された透明性を有する適切に
配置された材料であることが有利である。
【００２０】 実施される第２形態によれば、前記空隙は環状のレーザー空隙であり、ダイナ
ミック感光材料は交差する２本のビームの交差地点に配置されている。一つの実
施例によれば、ダイナミックな光屈折性材料はチタン酸バリウムの結晶によって
構成されている。
ミック感光材料は交差する２本のビームの交差地点に配置されている。一つの実
施例によれば、ダイナミックな光屈折性材料はチタン酸バリウムの結晶によって
構成されている。
【００２１】 本発明の主な利点は、調整の不要および作用が自己適応性である点である。提
案された本発明は、波長の微細化を選択するためのファブリ・ペロー干渉計の使
用を有利に回避する。本発明は多数のレーザーに適用可能であり、そこには、全
ての波長に対してインパルス性と同様に、連続性のあるダイオードレーザーとマ
イクロレーザーとが含まれ、そこでは、感応性、光束の微細度及び装置の機能に
必要な他の特性に応じて適切なダイナミック感光材料が見つかるであろう。
案された本発明は、波長の微細化を選択するためのファブリ・ペロー干渉計の使
用を有利に回避する。本発明は多数のレーザーに適用可能であり、そこには、全
ての波長に対してインパルス性と同様に、連続性のあるダイオードレーザーとマ
イクロレーザーとが含まれ、そこでは、感応性、光束の微細度及び装置の機能に
必要な他の特性に応じて適切なダイナミック感光材料が見つかるであろう。
【００２２】 以下の添付図面を参照しながら下記の解説を読むことによって、本発明がより
良く理解されるであろう。
良く理解されるであろう。
【００２３】 装置は、使用される波長に対する光感応性ダイナミック材料（１）の周りに構
成される。一つの具体的なモードに対して選択性のある自己適応性を確実化する
ために、この材料は照明の形態の特性（強度、局部的な極性．．．）の空間的変
化にのみ感応する必要があり、その一様な成分に感応してはならない。これは、
屈折率または吸収の変化が、主に材料が照射される干渉形態の変調ｍｉの比の関
数となっている材料に典型的なケースである。 ｍｉ＝Ｉｉ／（Ｉｉ＋ΣＩｉ）
成される。一つの具体的なモードに対して選択性のある自己適応性を確実化する
ために、この材料は照明の形態の特性（強度、局部的な極性．．．）の空間的変
化にのみ感応する必要があり、その一様な成分に感応してはならない。これは、
屈折率または吸収の変化が、主に材料が照射される干渉形態の変調ｍｉの比の関
数となっている材料に典型的なケースである。 ｍｉ＝Ｉｉ／（Ｉｉ＋ΣＩｉ）
【００２４】 モードｉの強度Ｉｉ並びに付随するホログラムまたは格子の回折効率はｍｉと
共に増大する。これは他の変調比ｍｊ並びに付随するホログラムの回折効率を減
少させる。
共に増大する。これは他の変調比ｍｊ並びに付随するホログラムの回折効率を減
少させる。
【００２５】 光感応性ダイナミック材料は装置の中心であり、一つのモードｉ（ｉは数値）
または少数の複数のモードに対するそれの適応が、下記の比を増大させるように
反応する。 Ｒ＝他のいずれかのモードにおける損失／そのモードｉにおける損失
または少数の複数のモードに対するそれの適応が、下記の比を増大させるように
反応する。 Ｒ＝他のいずれかのモードにおける損失／そのモードｉにおける損失
【００２６】 この比によって、このモードにおける損失が他のモードにおけるもの以上に減
少する場合もあれば、このモードにおける損失が変化せず、他の全てのモードに
おけるものを増大する場合もある。
少する場合もあれば、このモードにおける損失が変化せず、他の全てのモードに
おけるものを増大する場合もある。
【００２７】 このモードにおける損失の減少及び／又は他の全てのモードにおける損失の増
大は、この光感応性ダイナミック材料の、この光感応性ダイナミック材料および
ミラー等の空隙の通常の光学構成とからなる装置内での位置によって定義される
。
大は、この光感応性ダイナミック材料の、この光感応性ダイナミック材料および
ミラー等の空隙の通常の光学構成とからなる装置内での位置によって定義される
。
【００２８】 幾つかのクラスの光感応性ダイナミック材料が適合し、例えば、 ・光屈折性材料、或いは、 ・ホログラムの書き込みが吸収中心の再配分の結果である材料。他の材料中で
あれば照明の勾配中での物質移動に由来する電荷の再配分、或いは吸収と屈折率
の変化に関連付けられるようなある種の光感応性結晶において観察される吸収の
変化を引用することが可能である。これらの材料は、薄い可能性もあれば厚い可
能性もあり、均質かも知れないが構造化されているかも知れない。厚さが増すと
、自己適応性フィルタの選択性を増強するために有利に用いられる可能性がある
。薄い材料の場合には、互いに隔てられた幾つかのサンプルで同様に選択性を増
強することが可能である。
あれば照明の勾配中での物質移動に由来する電荷の再配分、或いは吸収と屈折率
の変化に関連付けられるようなある種の光感応性結晶において観察される吸収の
変化を引用することが可能である。これらの材料は、薄い可能性もあれば厚い可
能性もあり、均質かも知れないが構造化されているかも知れない。厚さが増すと
、自己適応性フィルタの選択性を増強するために有利に用いられる可能性がある
。薄い材料の場合には、互いに隔てられた幾つかのサンプルで同様に選択性を増
強することが可能である。
【００２９】 （吸収または屈折率の）書き込まれるホログラムのタイプでは、種々の装置が
想定できる。同様に、空隙の幾何学形状（リニア、環状．．．）に応じて多様な
構造が実現可能である。例として下記の装置を引用しよう。
想定できる。同様に、空隙の幾何学形状（リニア、環状．．．）に応じて多様な
構造が実現可能である。例として下記の装置を引用しよう。
【００３０】 拡散状態で用いられる光屈折性材料として、誘導されるホログラムは照明の形
態に関して１／４位相差を有する屈折率ホログラムである。
態に関して１／４位相差を有する屈折率ホログラムである。
【００３１】 図１に示される幾何学的形状は、リニアな空隙を用いた技術の水準を記してい
る。装置は影を付けた矩形内に示されている。この装置は、光屈折性材料（１）
と空隙の出力鏡（２）とで構成されている。空隙の定常波によって光屈折性材料
内に書き込まれた格子は、ブラッグのミラーを構成している。出力鏡（２）に付
随することによって、格子またはホログラムを書き込んだモードに適合したファ
ブリ・ペローフィルタを形成している。光屈折性材料は、照明の格子と屈折率の
格子の間の食い違いの向きが、このファブリ・ペローフィルタに対して、ホログ
ラムを書き込んだモードにおける最大の反射率を与えるように配置される。装置
の反射率はこのモードに関して増大し、従って、損失が減少して振動が助長され
る。導入される選択性は、材料とミラー間の距離と材料の厚さとの関数である。
る。装置は影を付けた矩形内に示されている。この装置は、光屈折性材料（１）
と空隙の出力鏡（２）とで構成されている。空隙の定常波によって光屈折性材料
内に書き込まれた格子は、ブラッグのミラーを構成している。出力鏡（２）に付
随することによって、格子またはホログラムを書き込んだモードに適合したファ
ブリ・ペローフィルタを形成している。光屈折性材料は、照明の格子と屈折率の
格子の間の食い違いの向きが、このファブリ・ペローフィルタに対して、ホログ
ラムを書き込んだモードにおける最大の反射率を与えるように配置される。装置
の反射率はこのモードに関して増大し、従って、損失が減少して振動が助長され
る。導入される選択性は、材料とミラー間の距離と材料の厚さとの関数である。
【００３２】 ミラーは増幅媒体に貼り付けられて、全体がマイクロレーザーを形成すること
が好ましい。
が好ましい。
【００３３】 材料は増幅媒体（３）と出力鏡（２）の間に挿入される。空隙のモードに対応
した定常波によって書き込まれたホログラムは、２つの対向する伝播波の各々を
部分的に反射するブラッグのミラーである。記載された例では、ホログラフ材料
（１）は、チタン酸バリウムの光屈折性結晶によって構成されている。
した定常波によって書き込まれたホログラムは、２つの対向する伝播波の各々を
部分的に反射するブラッグのミラーである。記載された例では、ホログラフ材料
（１）は、チタン酸バリウムの光屈折性結晶によって構成されている。
【００３４】 均一線を有するレーザー増幅媒体のレスポンスに連係した、装置のレスポンス
は、モード間の競合を引き起こし、レーザーの空隙に単一モード或いは少数モー
ドでのみ振動することを強いる。
は、モード間の競合を引き起こし、レーザーの空隙に単一モード或いは少数モー
ドでのみ振動することを強いる。
【００３５】 不均一線を有するレーザー増幅媒体の場合は、他のモードで誘導される損失は
、これらのモードが空隙の振動の閾値を下回るのに十分な程度に大きいことが必
要であり、従って、レーザー放射をスペクトル的に及び／又は空間的に微細化す
る。
、これらのモードが空隙の振動の閾値を下回るのに十分な程度に大きいことが必
要であり、従って、レーザー放射をスペクトル的に及び／又は空間的に微細化す
る。
【００３６】 ここでは、自己適応性は、適したダイナミック感光材料の中心にレーザーの一
つ又は複数のモードによって誘発されたホログラムを書き込むことによって実現
される。
つ又は複数のモードによって誘発されたホログラムを書き込むことによって実現
される。
【００３７】 レーザー空隙が環状である場合のバリエーションが、図２の略図に示されてい
る。影を付けられた矩形内の装置は、材料と出力鏡である２つのミラーとから形
成されている。格子またはホログラムは先の例と同様に、空隙内に存在する干渉
によって書き込まれる。
る。影を付けられた矩形内の装置は、材料と出力鏡である２つのミラーとから形
成されている。格子またはホログラムは先の例と同様に、空隙内に存在する干渉
によって書き込まれる。
【００３８】 格子は、光屈折性材料内で干渉する全ての波によって書き込まれる。この光屈
折性材料は、装置の反射率がホログラムを書き込んだモードに関して増大するよ
うに配置される。事例によっては、装置は光ダイオードの機能をも満たす（レー
ザーは一つの方向にのみ振動する）。
折性材料は、装置の反射率がホログラムを書き込んだモードに関して増大するよ
うに配置される。事例によっては、装置は光ダイオードの機能をも満たす（レー
ザーは一つの方向にのみ振動する）。
【００３９】 誘導された透明性のホログラムに関しては、装置はダイナミック感光材料と空
隙の複数のミラーの一つによって構成される。対向伝搬する２つのビームは、照
明の形態と同位相の透明性の格子とを形成し、これによってこのモードにおける
損失が減少する。定常状態では、吸収中心は助長されたモードの照明形態の暗い
縞の内部にあることが好ましく、これは逆に他のモードにおける損失を増大させ
る。
隙の複数のミラーの一つによって構成される。対向伝搬する２つのビームは、照
明の形態と同位相の透明性の格子とを形成し、これによってこのモードにおける
損失が減少する。定常状態では、吸収中心は助長されたモードの照明形態の暗い
縞の内部にあることが好ましく、これは逆に他のモードにおける損失を増大させ
る。
【００４０】 図３は、本発明による装置とこの装置の機能を確実にすることのできる制御シ
ステムとを備えた設備の接続の略図を示す。レーザーは、周波数をナノ秒倍加さ
れたＮｄ：ＹＡＧレーザーによって１０Ｈｚでポンピングされるチタンでドープ
したサファイアのレーザーである。このレーザーは、利得による作動の状態で５
０ｎｓの長さのインパルスを放射する。レーザーの調整可能性は、調整可能な２
つのプリズムによって実現される。空隙にはファブリ・ペローフィルタは存在し
ないので、得られたスペクトルは約０．７ｎｍまで広がる。線の均一性はモード
間の競合を可能にする。市販の元のレーザー空隙は６０ｃｍの長さを有する。出
力鏡（ミラーＢ）は６０％の反射率を有し、出力Ｓ０を伝送する。
ステムとを備えた設備の接続の略図を示す。レーザーは、周波数をナノ秒倍加さ
れたＮｄ：ＹＡＧレーザーによって１０Ｈｚでポンピングされるチタンでドープ
したサファイアのレーザーである。このレーザーは、利得による作動の状態で５
０ｎｓの長さのインパルスを放射する。レーザーの調整可能性は、調整可能な２
つのプリズムによって実現される。空隙にはファブリ・ペローフィルタは存在し
ないので、得られたスペクトルは約０．７ｎｍまで広がる。線の均一性はモード
間の競合を可能にする。市販の元のレーザー空隙は６０ｃｍの長さを有する。出
力鏡（ミラーＢ）は６０％の反射率を有し、出力Ｓ０を伝送する。
【００４１】 ダイナミック感光材料（１）は、この特殊なレーザー内の使用可能なスペース
の都合により、出力鏡（Ｂ）から１ｍｍ〜数センチメートルの間で変更可能な距
離に配置されている。実施の一つのバリエーションでは、形態ミラー（Ｂ）を結
晶の上に配置しても良い。このレーザーの放射波長のために、入手可能な材料の
中から、コバルトでドープしたチタン酸バリウムの光屈折性結晶を光学軸から４
５°で切断したものが選択され、これは０．２ｃｍ-1から７５０ｎｍ程度の吸収
を示し、２ｍｍの厚さを有する。これは、チタンでドープしたサファイアの結晶
レーザーの最大利得（約７８０ｎｍ）を利用することによって、光学的な不都合
の問題を排除することを可能にする。これは７６０ｎｍの実効波長を形成する。
の都合により、出力鏡（Ｂ）から１ｍｍ〜数センチメートルの間で変更可能な距
離に配置されている。実施の一つのバリエーションでは、形態ミラー（Ｂ）を結
晶の上に配置しても良い。このレーザーの放射波長のために、入手可能な材料の
中から、コバルトでドープしたチタン酸バリウムの光屈折性結晶を光学軸から４
５°で切断したものが選択され、これは０．２ｃｍ-1から７５０ｎｍ程度の吸収
を示し、２ｍｍの厚さを有する。これは、チタンでドープしたサファイアの結晶
レーザーの最大利得（約７８０ｎｍ）を利用することによって、光学的な不都合
の問題を排除することを可能にする。これは７６０ｎｍの実効波長を形成する。
【００４２】 本発明による装置の機能を試験するために、３つのシステムが設置された。
【００４３】 ・複数のプリズムの前に配置されたガラス薄板ＬＳ２は空洞内ビームの一部を
抽出する（出力Ｓ２）。第２の薄板ＬＳ１はビームの一部を出力Ｓ０（信号Ｓ１
）として抽出する。出力Ｓ１とＳ２に対する高速ダイオードＰ１とＰ２は、自己
適応性フィルタによる反射率の増大に起因する、レーザー空隙内のエネルギーの
蓄積を観察することを可能にする。
抽出する（出力Ｓ２）。第２の薄板ＬＳ１はビームの一部を出力Ｓ０（信号Ｓ１
）として抽出する。出力Ｓ１とＳ２に対する高速ダイオードＰ１とＰ２は、自己
適応性フィルタによる反射率の増大に起因する、レーザー空隙内のエネルギーの
蓄積を観察することを可能にする。
【００４４】 ・平面状のファブリ・ペロー干渉計は、干渉リングを視覚化することを可能に
する。従って、レーザーのスペクトルの微細化を観察することを可能にする。
する。従って、レーザーのスペクトルの微細化を観察することを可能にする。
【００４５】 ・マイケルソン（Michelson）干渉計は、レーザー源のコヒケーンス長を評価
することを可能にする。
することを可能にする。
【００４６】 Ｓ２とＳ１として測定されたエネルギーの比の移動を測定することによって、
レーザー空隙内のエネルギー蓄積が調査された。レーザーによって放射された第
１インパルスには、エネルギーの比の求められる増加が観察された（図４）。し
かし、この増加はレーザー媒質内の熱的な平衡の確立に基づくものである可能性
がある。この熱的な平衡に達していることを確認するためには、数秒間待って、
次に、空隙Ａの底部ミラーを僅かに回転させることによって、レーザーの放射波
長を迅速に変化させる。先に書き込まれた格子は、もはやレーザーの新しい機能
モードに適応していないので無効である。新しい格子の形成と先行する格子の消
失に連れて、Ｓ１からＳ２へエネルギーの漸進的な移動が生じる。この実験は、
レーザーの調整可能性が保存されていることをも示す。１ｍＪ、２ｍＪ、３ｍＪ
の定常状態における出力エネルギーについて実験が繰り返された。
レーザー空隙内のエネルギー蓄積が調査された。レーザーによって放射された第
１インパルスには、エネルギーの比の求められる増加が観察された（図４）。し
かし、この増加はレーザー媒質内の熱的な平衡の確立に基づくものである可能性
がある。この熱的な平衡に達していることを確認するためには、数秒間待って、
次に、空隙Ａの底部ミラーを僅かに回転させることによって、レーザーの放射波
長を迅速に変化させる。先に書き込まれた格子は、もはやレーザーの新しい機能
モードに適応していないので無効である。新しい格子の形成と先行する格子の消
失に連れて、Ｓ１からＳ２へエネルギーの漸進的な移動が生じる。この実験は、
レーザーの調整可能性が保存されていることをも示す。１ｍＪ、２ｍＪ、３ｍＪ
の定常状態における出力エネルギーについて実験が繰り返された。
【００４７】 図４において、矢印はレーザーの波長を変更した瞬間を示す。
【００４８】 ３つの曲線上にＳ２／Ｓ１比の増大が確かめられる。定常状態における種々の
出力エネルギーの各々について比が１．９６、２、及び１．８６に等しいことが
分かる。熱的な影響を酌量しなければ、構成要素は有効であり、構成要素の反射
率は定常状態に達するための時間と共に増大することが暗示される。初期状態と
定常状態の間のこの比の変化から、これらの条件下で、且つ、ブラッグと一致の
波長では、構成要素の反射率は６０％から７５％に移り、光誘導された格子は定
常状態において７．５％の反射率を有することが示される。約７ｍＪの結晶上エ
ネルギーと約２ｍｍのビーム径における、光屈折性格子の書き込み時間との一致
を得ると、効果は１０パルスで確立される。
出力エネルギーの各々について比が１．９６、２、及び１．８６に等しいことが
分かる。熱的な影響を酌量しなければ、構成要素は有効であり、構成要素の反射
率は定常状態に達するための時間と共に増大することが暗示される。初期状態と
定常状態の間のこの比の変化から、これらの条件下で、且つ、ブラッグと一致の
波長では、構成要素の反射率は６０％から７５％に移り、光誘導された格子は定
常状態において７．５％の反射率を有することが示される。約７ｍＪの結晶上エ
ネルギーと約２ｍｍのビーム径における、光屈折性格子の書き込み時間との一致
を得ると、効果は１０パルスで確立される。
【００４９】 構成要素の効率のエネルギー上の安定性は、定常状態が達成された後でのＳ２
／Ｓ１比の５０パルスにおける記録によって立証された。１０分間の作動の後で
、測定が再開された。図５においてＳ２／Ｓ１比が±３％以内で変わっていない
ことが分かる。
／Ｓ１比の５０パルスにおける記録によって立証された。１０分間の作動の後で
、測定が再開された。図５においてＳ２／Ｓ１比が±３％以内で変わっていない
ことが分かる。
【００５０】 図３に示される２本のアーム間のステップ差Δを変動させたマイケルソン干渉
計によって、このエネルギー移動にはソースのコヒーレンス長の増大が伴うこと
が確かめられる。レーザー空隙に光屈折性結晶が無ければ、スペクトル幅の約０
．７ｎｍと一致して、コヒーレンス長は約１ｍｍである。レーザー空隙に出力鏡
から１ｍｍの距離で光屈折性結晶を配置すると、６０ｃｍを超えるコヒーレンス
長が測定された。互いに異なるステップがΔ＝０およびΔ＝６２ｃｍにおける、
光屈折性結晶を用いた作動に対応した干渉図形が図６に再現されている。もしも
、マイケルソン干渉計をミリメートル（ｍｍ）を優に超えるステップ差Δにて調
整し、同様にレーザーの放射波長を僅かに変化させれば、干渉図形の縞（空気コ
ーナーの縞）は消失する（光誘導された格子と出力鏡の装置は不適応である）。
この縞は１から２秒後に再出現する（適合した光誘導された新たな格子が構成さ
れる）。このプロセスの動力学は以前に測定されたエネルギー蓄積時間定数と一
致する。この測定によって、レーザーの線幅が３００ＧＨｚから１ＧＨｚ以下に
減少したことが確認できる。
計によって、このエネルギー移動にはソースのコヒーレンス長の増大が伴うこと
が確かめられる。レーザー空隙に光屈折性結晶が無ければ、スペクトル幅の約０
．７ｎｍと一致して、コヒーレンス長は約１ｍｍである。レーザー空隙に出力鏡
から１ｍｍの距離で光屈折性結晶を配置すると、６０ｃｍを超えるコヒーレンス
長が測定された。互いに異なるステップがΔ＝０およびΔ＝６２ｃｍにおける、
光屈折性結晶を用いた作動に対応した干渉図形が図６に再現されている。もしも
、マイケルソン干渉計をミリメートル（ｍｍ）を優に超えるステップ差Δにて調
整し、同様にレーザーの放射波長を僅かに変化させれば、干渉図形の縞（空気コ
ーナーの縞）は消失する（光誘導された格子と出力鏡の装置は不適応である）。
この縞は１から２秒後に再出現する（適合した光誘導された新たな格子が構成さ
れる）。このプロセスの動力学は以前に測定されたエネルギー蓄積時間定数と一
致する。この測定によって、レーザーの線幅が３００ＧＨｚから１ＧＨｚ以下に
減少したことが確認できる。
【００５１】 厚さが３ｍｍのファブリ・ペロー干渉計を用いてスペクトルの微細化を観察す
ることができ（自由スペクトルの間隔５０ＧＨｚ）、スペクトルの微細化はリン
グの数の減少によって視覚化できる。一つの同じイメージ上に、レーザー空隙内
に光屈折性結晶無しで得られた干渉図形（左側）と、光屈折性結晶が出力鏡から
１ｍｍの位置に置かれた場合に得られた干渉図形（右側）が並記されている。ス
ペクトルの微細化が明白に示されている。この結果は、この線がＧＨｚのオーダ
ーの幅にて得られたことを裏付ける。
ることができ（自由スペクトルの間隔５０ＧＨｚ）、スペクトルの微細化はリン
グの数の減少によって視覚化できる。一つの同じイメージ上に、レーザー空隙内
に光屈折性結晶無しで得られた干渉図形（左側）と、光屈折性結晶が出力鏡から
１ｍｍの位置に置かれた場合に得られた干渉図形（右側）が並記されている。ス
ペクトルの微細化が明白に示されている。この結果は、この線がＧＨｚのオーダ
ーの幅にて得られたことを裏付ける。
【００５２】 これらのリングの構造を解明できる可能性のある１ＧＨｚ未満の解像力のため
に、ファブリ・ペロー干渉計のミラーが６．６ｃｍまで離間された（自由スペク
トルの間隔２．５ＧＨｚ）。光屈折性結晶と後方ミラーの間の距離ｄが１ｍｍと
８ｃｍの範囲では、長手方向のバイモード（ｂｉｍｏｄｅ）挙動が観察された。
図８は、６．６ｃｍのファブリ・ペロー干渉計にて、距離ｄ＝４ｃｍについて得
られた干渉図形を示し、レーザーのバイモード作用を図示している。
に、ファブリ・ペロー干渉計のミラーが６．６ｃｍまで離間された（自由スペク
トルの間隔２．５ＧＨｚ）。光屈折性結晶と後方ミラーの間の距離ｄが１ｍｍと
８ｃｍの範囲では、長手方向のバイモード（ｂｉｍｏｄｅ）挙動が観察された。
図８は、６．６ｃｍのファブリ・ペロー干渉計にて、距離ｄ＝４ｃｍについて得
られた干渉図形を示し、レーザーのバイモード作用を図示している。
【００５３】 予測されたように、提案された本発明は、レーザーのスペクトル幅を縮小する
。さらに、本発明は微妙な調整を必要としない。結晶と出力鏡のアセンブリがそ
の反射率の増大をするように、単純に光屈折性結晶を概略配置するだけで良い。
。さらに、本発明は微妙な調整を必要としない。結晶と出力鏡のアセンブリがそ
の反射率の増大をするように、単純に光屈折性結晶を概略配置するだけで良い。
【００５４】 本発明による装置は、通常の調整可能な装置のものに匹敵する正確さを有する
が、さらにこの装置に意義を授ける自己適応性の特性を有する。波長が調整可能
な光源の場合、本装置の意義は大きい。通常の装置（リオのフィルタ、プリズム
、．．．）による波長の調整は、本発明によって実効可能である。選択された波
長に関わらず、線幅はこの装置によって自動的に縮小される。このためには、波
長が十分に大きい周波数帯で材料が光屈折性であれば十分である。
が、さらにこの装置に意義を授ける自己適応性の特性を有する。波長が調整可能
な光源の場合、本装置の意義は大きい。通常の装置（リオのフィルタ、プリズム
、．．．）による波長の調整は、本発明によって実効可能である。選択された波
長に関わらず、線幅はこの装置によって自動的に縮小される。このためには、波
長が十分に大きい周波数帯で材料が光屈折性であれば十分である。
【００５５】 増幅媒体の他に空隙内要素が無ければ、レーザーの放射は一般にマルチモード
である。レーザー放射をスペクトル的に微細化するために、複屈折フィルタまた
はプリズムと連結されたファブリ・ペロー干渉計が使われる。これらの装置は使
用方法が複雑であり、自己適応性はない。
である。レーザー放射をスペクトル的に微細化するために、複屈折フィルタまた
はプリズムと連結されたファブリ・ペロー干渉計が使われる。これらの装置は使
用方法が複雑であり、自己適応性はない。
【００５６】 分光学の研究のためには、研究したいエネルギー水準の幅を下回るスペクトル
幅の放射を用意する必要がある。調整可能な全てのレーザー光源がスペクトルの
微細化のオプションと共に提案されているのはこのためである。このようなスペ
クトルの縮小化は本発明によって実現できる。
幅の放射を用意する必要がある。調整可能な全てのレーザー光源がスペクトルの
微細化のオプションと共に提案されているのはこのためである。このようなスペ
クトルの縮小化は本発明によって実現できる。
【００５７】 長いコヒーレンス長（干渉測定）或いはスペクトルの微小幅（流速測定）を必
要とする研究では、通常は非常に大きく固定された使用されるレーザーの輝線を
微細化することが強いられる。例えば、パルス型Ｎｄ：ＹＡＧのレーザーの場合
、モノモードの連続したＮｄ：ＹＡＧの第２レーザーが用いられる。モノモード
の第２レーザーはいわゆる「マスター」であり、いわゆる「スレーブ」のパルス
レーザーの放射にモノモード状態を強制するための射出機（インジェクタ）とし
て働く。ここに示された本発明は、この複雑で実施にコストの掛かる解決法に対
して有利に取って代わる。
要とする研究では、通常は非常に大きく固定された使用されるレーザーの輝線を
微細化することが強いられる。例えば、パルス型Ｎｄ：ＹＡＧのレーザーの場合
、モノモードの連続したＮｄ：ＹＡＧの第２レーザーが用いられる。モノモード
の第２レーザーはいわゆる「マスター」であり、いわゆる「スレーブ」のパルス
レーザーの放射にモノモード状態を強制するための射出機（インジェクタ）とし
て働く。ここに示された本発明は、この複雑で実施にコストの掛かる解決法に対
して有利に取って代わる。
【００５８】 この問題はＯＰＯの場合に特に著しい。それらの輝線は、実際のところ、特に
射出がなされない場合、そして、特に縮退の近傍で作用する場合、幅が数ナノメ
ートルのスペクトル領域を有する。この場合、実際に一致の条件は大きい。その
ような光源は、微細化されることが有利である。スペクトルの微細化は一般に回
折格子の助力を介して得られ、この回折格子は自己適応性フィルタによって置き
換えることができる。
射出がなされない場合、そして、特に縮退の近傍で作用する場合、幅が数ナノメ
ートルのスペクトル領域を有する。この場合、実際に一致の条件は大きい。その
ような光源は、微細化されることが有利である。スペクトルの微細化は一般に回
折格子の助力を介して得られ、この回折格子は自己適応性フィルタによって置き
換えることができる。
【００５９】 可能性のある３番目の幾何学形状が図９に示されている。共振空隙はミラー３
１とカプラー２２で構成されている。この空隙外に配置されたミラー３及び４は
、放射されたビームが光屈折性材料上に届けられるのを許す。このビームは、ホ
ログラムを書き込むために、共振空隙内に存在するビームと干渉する。このホロ
グラムはビーム３５に由来する光を主空隙に再射出する。補足的な濾波あるいは
波長または空間モードの選択を確実にするために、ミラーと光屈折性材料で形成
された空隙内に空間的フィルタまたはスペクトル的フィルタが挿入されると有利
である。
１とカプラー２２で構成されている。この空隙外に配置されたミラー３及び４は
、放射されたビームが光屈折性材料上に届けられるのを許す。このビームは、ホ
ログラムを書き込むために、共振空隙内に存在するビームと干渉する。このホロ
グラムはビーム３５に由来する光を主空隙に再射出する。補足的な濾波あるいは
波長または空間モードの選択を確実にするために、ミラーと光屈折性材料で形成
された空隙内に空間的フィルタまたはスペクトル的フィルタが挿入されると有利
である。
【００６０】 本発明の範囲内でマルチモードのマイクロレーザーをモノモード化することも
可能である。
可能である。
【００６１】 そして、スペクトルの幅を縮小させながら、出力用レーザーダイオードの空間
的特性を改善することが完璧に可能である。
的特性を改善することが完璧に可能である。
【００６２】 適用は特に、連続状態での放射用の電気通信の分野における、モードのジャン
プを回避したモノモードの光源の実現に関する。
プを回避したモノモードの光源の実現に関する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１のバリエーションの略図である。
【図２】 第２のバリエーションの略図である。
【図３】 本発明による装置を含む設備の接続の略図である。
【図４】 定常状態で出力エネルギーが種々異なる場合の空隙内エネルギーとレーザー出
力エネルギーの間の関係の時間による推移を示す図である。
力エネルギーの間の関係の時間による推移を示す図である。
【図５】 定常状態の直後（左側の曲線）及び１０分間の作動後（右側の曲線）における
Ｓ２／Ｓ１比のエネルギーの安定曲線を示す図である。
Ｓ２／Ｓ１比のエネルギーの安定曲線を示す図である。
【図６】 ２つの異なる行程における空気くさびの縞を示す図である。
【図７】 光屈折性結晶がある場合と無い場合において得られる干渉図形である。
【図８】 レーザーの２つのモードを明白化させる干渉図形である。
【図９】 第３のバリエーションの略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン ブラン フランス国 Ｆ−91403 オルセー セデ ックス ボワット ポスタル 147 バル チモント 503 サントル シオンティフ ィック セエヌエルエス ラボラトアール シャルル ファブリ ドゥ ランスティ テュ ドプティク (72)発明者 ニコラ ウォ フランス国 Ｆ−91403 オルセー セデ ックス ボワット ポスタル 147 バル チモント 503 サントル シオンティフ ィック セエヌエルエス ラボラトアール シャルル ファブリ ドゥ ランスティ テュ ドプティク (72)発明者 ジャンーミシェル ジョナタン フランス国 Ｆ−91403 オルセー セデ ックス ボワット ポスタル 147 バル チモント 503 サントル シオンティフ ィック セエヌエルエス ラボラトアール シャルル ファブリ ドゥ ランスティ テュ ドプティク (72)発明者 ジル ポリアー フランス国 Ｆ−91403 オルセー セデ ックス ボワット ポスタル 147 バル チモント 503 サントル シオンティフ ィック セエヌエルエス ラボラトアール シャルル ファブリ ドゥ ランスティ テュ ドプティク (72)発明者 パトリック ジョルジュ フランス国 Ｆ−91403 オルセー セデ ックス ボワット ポスタル 147 バル チモント 503 サントル シオンティフ ィック セエヌエルエス ラボラトアール シャルル ファブリ ドゥ ランスティ テュ ドプティク Ｆターム(参考） 5F072 AB20 FF09 JJ20 KK01 KK06 KK11 LL09 SS06
Claims (14)
- 【請求項１】 共振空隙及び当該共振空隙内に配置された増幅媒体を有し、
自己適応性のスペクトル的及び／又は空間的フィルタを形成するために、前記共
振空隙内にダイナミック感光材料が配置されているレーザータイプのコヒーレン
ス光放射源であって、前記空隙は環状であること及び前記ダイナミック感光材料
は２本のビームの交差地点に配置されていることを特徴とするレーザータイプの
コヒーレンス光放射源。 - 【請求項２】 前記ダイナミック感光材料は、照明特性（強度、極性）の空
間的な変動に感応することを特徴とする請求項１記載のレーザータイプのコヒー
レンス光放射源。 - 【請求項３】 前記ダイナミック感光材料は均質な材料であることを特徴と
する請求項１又は２記載のレーザータイプのコヒーレンス光放射源。 - 【請求項４】 前記ダイナミック感光材料は構造化された材料であることを
特徴とする請求項１又は２記載のレーザータイプのコヒーレンス光放射源。 - 【請求項５】 前記ダイナミック感光材料は複数の薄膜によって構成されて
いることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザータイプのコヒーレンス光放
射源。 - 【請求項６】 前記空隙はリニアな空隙であること及び前記ダイナミック感
光材料は増幅媒体と出力鏡の間に配置されていることを特徴とする請求項１又は
２記載のレーザータイプのコヒーレンス光放射源。 - 【請求項７】 前記空隙は環状のレーザー空隙であること及び前記ダイナミ
ック感光材料は２本のビームの交差地点に配置されていることを特徴とする請求
項１又は２記載のレーザータイプのコヒーレンス光放射源。 - 【請求項８】 前記ダイナミック感光材料は光屈折性材料によって構成され
ていることを特徴とする請求項３又は４記載のレーザータイプのコヒーレンス光
放射源。 - 【請求項９】 前記ダイナミック感光材料は均質であることを特徴とする請
求項８記載のレーザータイプのコヒーレンス光放射源。 - 【請求項１０】 前記ダイナミック感光材料は構造化されていることを特徴
とする請求項８記載のレーザータイプのコヒーレンス光放射源。 - 【請求項１１】 前記空隙はリニアな空隙であること及び前記増幅媒体と前
記出力鏡との間に配置された前記ダイナミック感光材料は光屈折性材料であるこ
とを特徴とする請求項１，２，６，８のいずれかに記載のレーザータイプのコヒ
ーレンス光放射源。 - 【請求項１２】 前記空隙は環状のレーザー空隙であること及び２本のビー
ムの交差地点に配置された前記ダイナミック感光材料は光屈折性材料であること
を特徴とする請求項１，２，７，８のいずれかに記載のレーザータイプのコヒー
レンス光放射源。 - 【請求項１３】 前記空隙はリニアな空隙であること及び前記ダイナミック
感光材料は誘導された透明性の材料であることを特徴とする請求項１〜１２のい
ずれかに記載のレーザータイプのコヒーレンス光放射源。 - 【請求項１４】 ダイナミックなホログラム材料は、チタン酸バリウムの光
屈折性結晶によって構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーザータ
イプのコヒーレンス光放射源。
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|---|---|---|---|
| FR9813525A FR2785459B1 (fr) | 1998-10-28 | 1998-10-28 | Filtres auto-adaptes pour l'affinement de l'emission laser |
| FR98/13525 | 1998-10-28 | ||
| PCT/FR1999/002644 WO2000025396A1 (fr) | 1998-10-28 | 1999-10-28 | Filtres auto-adaptes pour l'affinement de l'emission laser |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002528919A true JP2002528919A (ja) | 2002-09-03 |
| JP2002528919A5 JP2002528919A5 (ja) | 2009-07-30 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007533150A (ja) * | 2004-04-14 | 2007-11-15 | サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ スィヤンティフィック（セーエヌエルエス） | 光波長のアドレッシングを備える波長可変レーザ光源 |
| JP2009541983A (ja) * | 2006-06-21 | 2009-11-26 | インペリアル・イノベイションズ・リミテッド | レーザ輻射コヒーレント結合装置及び方法 |
| JP2011244012A (ja) * | 2011-08-12 | 2011-12-01 | Gigaphoton Inc | 光源装置及びそれを用いた露光装置 |
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| WO2003075419A2 (en) * | 2002-03-04 | 2003-09-12 | Forskningscenter Risø | High-power diode laser system |
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| FR2935845B1 (fr) | 2008-09-05 | 2010-09-10 | Centre Nat Rech Scient | Cavite optique amplificatrice de type fabry-perot |
| KR101031087B1 (ko) * | 2009-07-23 | 2011-04-25 | 주식회사 와이텔포토닉스 | 파장변환 레이저 시스템 |
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| CN103516434B (zh) * | 2012-06-19 | 2016-08-31 | 上海贝尔股份有限公司 | 光发射机 |
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| US4869579A (en) * | 1986-07-31 | 1989-09-26 | Technion Research & Development Foundation | Optical apparatus and method for beam coupling useful in light beam steering and spatial light modulation |
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- 1998-10-28 FR FR9813525A patent/FR2785459B1/fr not_active Expired - Fee Related
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1999
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