JP2020109856A - レーザデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
2ncLc=mcλ0
ただし、
Lcは、キャビティ長である
λ0は、真空内での波長である
ncは、キャビティにおける光学屈折率である
mcは、整数である
レーザキャビティの連続するパス間の光学経路差Δであるとみなされ得る上記式は、
Δ=(BD+DE)ne−(BF)nc
=2(DE)ne−(BF)nc
によって与えられる。ただし、neは、エタロン10の光学屈折率である。
BF=BEsinα
であることが知られており、
BE=2DEsinβe
であることも知られている。
BF=2DEsinβesinα
となる。
Δ=2DE(ne−ncsinβesinα)
ここでも、基本的な三角法から、
2netecosβe=meλ0
ただし、
meは、整数である。
c=λ0ν0=λ0νe
を用いることによって、波長λ0ではなく、周波数ν0に関して記述され得る。ただし、νeは、(真空周波数ν0と同じ)エタロンモード周波数である。
Le=tecosβe
その結果、
AB=BD=DEであるので、上記は、
経路=nctc−nc(AC+BF)+3np(AB)
として表現され得る。
であることが知られている。
nC(AC+BF)=AB(nccosαcosβp+3npsin2βp)
これを光学経路についての式に代入することは、
経路=nctc−AB(nccosαcosβp+3npsin2βp)+3np(AB)
=nctc−AB(nccosαcosβp+3np(1−cos2βp)−3np)
=nctc−AB(nccosαcosβp−3npcos2βp)
を与える。
np=nc
βp=α
経路=nc(tc+tpcosα)+3nctpcosα
=nc(tc+2tpcosα)
となる。
Lc=tc+2tpcosα
によって与えられる。
経路=nc(tc−AC)+ng(AB)
潜望鏡経路=nc(tc−tpcosα)+3nptpcosβp
エタロン(ガラス板)経路=nc(tc−tgcosα)+ngtgcosβg
経路=nc(tc−2tpcosα)
にまとめる。
Claims (21)
- 周波数同調可能なレーザデバイスであって、前記レーザデバイスがレーザ発振することが可能な複数のキャビティモードを定義するレーザキャビティを備え、各キャビティモードは、異なるそれぞれのモード周波数を有し、前記レーザキャビティは、
前記複数のキャビティモードのうちの1つのキャビティモードと周波数を揃えることが可能な選択特徴を備えた周波数応答を有して、選択されたキャビティモードと称される、そのキャビティモードが他のキャビティモードより優先してレーザ発振するように促すキャビティモードセレクタであって、前記選択特徴の周波数は、前記キャビティモードセレクタの所定の動作によって選択的に調整可能であるキャビティモードセレクタと、
前記レーザキャビティの有効光学経路長を調整して、前記キャビティモードの周波数を移動させるためのキャビティ同調構成であって、前記選択されたキャビティモードの周波数は、前記キャビティ同調構成の所定の動作によって選択的に調整可能であり、前記キャビティ同調構成は、光学的に直列に配置された複数の反射要素を備えるキャビティ同調構成と
を含み、
前記レーザデバイスは、
前記キャビティモードセレクタおよび前記キャビティ同調構成に同時協調動作を実行させるように構成されたアクチュエータであって、前記選択特徴および前記選択されたキャビティモードのそれぞれの周波数は、前記同時協調動作を特徴付けるパラメータに対して実質的に同じ依存性を有する結果として、少なくとも前記パラメータの所定の範囲にわたって変化するアクチュエータ
をさらに備え
前記キャビティモードセレクタおよび前記キャビティ同調構成は、互いに共回転することによって前記同時協調動作を実行するように構成されており、
前記同時協調動作を実行する部品は、前記部品を互いに対して一定の関係に維持する結合によって互いに物理的に結合され、前記アクチュエータは、前記結合された部品をグループとして一緒に移動させるように構成されていることを特徴とする周波数同調可能なレーザデバイス。 - 前記キャビティモードセレクタの前記周波数応答は、複数の前記選択特徴を有し、複数の前記選択特徴の各々は、1つのキャビティモードが他のキャビティモードより優先してレーザ発振するように潜在的に促すことができ、前記選択特徴のうちの1つのみが、前記選択されたキャビティモードと周波数を揃えられ、前記レーザデバイスは、(a)前記選択されたキャビティモードと揃えられた前記キャビティモードセレクタの前記選択特徴と周波数を揃えることが可能なフィルタ機能を有し、かつ、(b)前記キャビティモードセレクタの前記周波数応答と組み合わさって、前記選択されたキャビティモードが他のキャビティモードより優先してレーザ発振するように促す、組み合わせられた周波数応答を生み出す周波数応答を有するフィルタ要素をさらに備え、前記アクチュエータは、前記フィルタ要素、前記キャビティモードセレクタおよび前記キャビティ同調構成に同時協調動作を実行させるように構成され、前記揃えられた選択特徴、前記フィルタ機能および前記選択されたキャビティモードのそれぞれの周波数は、前記同時協調動作を特徴付ける前記パラメータに対して実質的に同じ依存性を有して、少なくとも前記パラメータの前記所定の範囲にわたって変化することを特徴とする請求項1に記載のレーザデバイス。
- 周波数同調可能なレーザデバイスであって、前記レーザデバイスがレーザ発振することが可能な複数のキャビティモードを定義するレーザキャビティを備え、各キャビティモードは、異なるそれぞれのモード周波数を有し、前記レーザキャビティは、
前記複数のキャビティモードのうちの1つのキャビティモードと周波数を揃えることが可能な選択特徴を備えた周波数応答を有して、選択されたキャビティモードと称される、そのキャビティモードが他のキャビティモードより優先してレーザ発振するように促すキャビティモードセレクタであって、前記選択特徴の周波数は、前記キャビティモードセレクタの所定の動作によって選択的に調整可能であるキャビティモードセレクタ
を含み、
前記キャビティモードセレクタの前記周波数応答は、複数の前記選択特徴を有し、複数の前記選択特徴の各々は、1つのキャビティモードが他のキャビティモードより優先してレーザ発振するように潜在的に促すことができ、前記選択特徴のうちの1つのみが、前記選択されたキャビティモードと周波数を揃えられ、前記レーザデバイスは、(a)前記選択されたキャビティモードと揃えられた前記キャビティモードセレクタの前記選択特徴と周波数を揃えることが可能なフィルタ機能を有し、かつ、(b)前記キャビティモードセレクタの前記周波数応答と組み合わさって、前記選択されたキャビティモードが他のキャビティモードより優先してレーザ発振するように促す、組み合わせられた周波数応答を生み出す周波数応答を有するフィルタ要素をさらに備え、
前記レーザデバイスは、
前記キャビティモードセレクタおよび前記フィルタ要素に同時協調動作を実行させるように構成されたアクチュエータであって、前記揃えられた選択特徴および前記フィルタ機能のそれぞれの周波数は、前記同時協調動作を特徴付けるパラメータに対して実質的に同じ依存性を有する結果として、少なくとも前記パラメータの所定の範囲にわたって変化するアクチュエータ
をさらに備え、
前記キャビティモードセレクタおよび前記フィルタ要素は、互いに共回転することによって前記同時協調動作を実行するように構成されており、
前記同時協調動作を実行する部品は、前記部品を互いに対して一定の関係に維持する結合によって互いに物理的に結合され、前記アクチュエータは、前記結合された部品をグループとして一緒に移動させるように構成されていることを特徴とする周波数同調可能なレーザデバイス。 - 前記フィルタ要素は、直列に配置された複数のエタロンから形成され、前記複数のエタロンのうちの各エタロンは、異なるエタロンモード間隔を有することを特徴とする請求項2または3に記載のレーザデバイス。
- 前記同時協調動作を実行する部品は、前記部品を互いに対して一定の関係に維持する結合によって互いに機械的に結合され、前記アクチュエータは、前記結合された部品をグループとして一緒に移動させるように構成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のレーザデバイス。
- 前記同時協調動作は、前記同時協調動作を実行する部品の各々の相対的な回転動作であり、前記同時協調動作を特徴付ける前記パラメータは、前記相対的な回転動作に関連付けられた回転角度であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のレーザデバイス。
- 前記同時協調動作は、前記同時協調動作を同じ量だけ実行する前記部品の各々の相対的な回転動作であることを特徴とする請求項6に記載のレーザデバイス。
- 前記依存性は、前記回転角度に対する逆余弦依存性であることを特徴とする請求項6または7に記載のレーザデバイス。
- 前記キャビティモードセレクタは回折格子を含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のレーザデバイス。
- 前記キャビティモードセレクタは、複数のエタロンモードを定義する、対向する部分的な反射面を有するエタロンを含み、前記選択特徴または各選択特徴は、それぞれのエタロンモードであり、またはそれぞれのエタロンモードに関連することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のレーザデバイス。
- 前記キャビティモードセレクタおよび前記フィルタ要素は、エタロンを共有することを特徴とする請求項4に従属する場合の請求項10に記載のレーザデバイス。
- 前記キャビティ同調構成の反射要素間の空間内に提供される媒体は、前記キャビティモードセレクタのエタロンの反射面間の空間内に提供される媒体と実質的に同じ屈折率を有することを特徴とする請求項10または11に記載のレーザデバイス。
- 反射要素の第1の構成と反射要素の第2の構成とを備え、前記第1の構成の前記反射要素および前記第2の構成の前記反射要素は、前記レーザデバイスの前記レーザキャビティを定義し、前記第2の構成の前記反射要素は、前記キャビティ同調構成の前記反射要素であることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載のレーザデバイス。
- 前記第1の構成の前記反射要素は、前記第1の構成の前記反射要素の同じ反射要素へ戻る前に、前記キャビティ同調構成の直列の反射要素を各方向に少なくとも2回通過する、前記レーザキャビティについての光学経路を定義するように配置されることを特徴とする請求項13に記載のレーザデバイス。
- 周波数同調可能なレーザデバイスであって、前記レーザデバイスのレーザキャビティを定義する反射要素の第1の構成と反射要素の第2の構成とを備え、前記レーザキャビティは、前記レーザデバイスがレーザ発振することが可能な複数のキャビティモードを提供し、各キャビティモードは、異なるそれぞれのモード周波数を有し、前記第2の構成の前記反射要素は、前記レーザキャビティの有効光学経路長を調整して、前記キャビティモードの周波数を移動させるためのキャビティ同調構成を提供し、前記キャビティ同調構成の前記反射要素は、光学的に直列に配置され、前記レーザキャビティの前記有効光学経路長は、前記キャビティ同調構成の所定の動作によって選択的に調整可能であり、前記第1の構成の前記反射要素は、前記第1の構成の前記反射要素の同じ反射要素へ戻る前に、前記キャビティ同調構成の前記直列の反射要素を各方向に少なくとも2回通過する、前記レーザキャビティについての光学経路を定義するように配置されることを特徴とする周波数同調可能なレーザデバイス。
- 前記第1の構成は、奇数個の反射要素を含むことを特徴とする請求項14または15に記載のレーザデバイス。
- 前記第1の構成の前記反射要素のうちの少なくとも1つは、再帰反射構成要素であることを特徴とする請求項13乃至16のいずれか一項に記載のレーザデバイス。
- 前記第1の構成の前記反射要素のうちの少なくとも1つは、屋根型プリズムなどの側方変位構成要素であることを特徴とする請求項13乃至17のいずれか一項に記載のレーザデバイス。
- 前記第1の構成の1対の反射要素間の分離は、前記キャビティ同調構成の1対の反射要素間の分離の2倍よりも小さくなるように配置されることを特徴とする請求項13乃至18のいずれか一項に記載のレーザデバイス。
- 前記キャビティ同調構成の反射要素のうちの少なくとも2つは、互いに実質的に平行であることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか一項に記載のレーザデバイス。
- 前記キャビティ同調構成は、偶数個の反射要素を含むことを特徴とする請求項1乃至20のいずれか一項に記載のレーザデバイス。
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