JP2020163107A - Photoacoustic wave measurement apparatus - Google Patents

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孝夫 桜井
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伸 増田
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知輝 城市
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Masao Fujino
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Abstract

To provide a method for performing photoacoustic wave measurement by irradiating a measurement object with pulse light having a wavelength and, immediately after that, irradiating the measurement object with pulse light having a different wavelength.SOLUTION: A photoacoustic wave measurement apparatus 100 comprises: an ultrasound pulse output unit 2 for outputting ultrasound pulses PU; a laser light output device 1 for outputting laser light PL; and a measurement unit 4 for measuring a measurement object 200 on the basis of a reflection wave US of the ultrasound pulses reflected by the measurement object and a photoacoustic wave AW generated at the measurement object by the laser light. The laser light output device comprises: an excitation laser for outputting laser light having a predetermined wavelength as first pulses having a predetermined frequency; an acoustic optical modulator that receives the first pulses and, for each of the first pulses, determines any one of a plurality of optical paths before outputting the pulse; and a wavelength change unit that receives advancing light having advanced through the respective optical paths and changes the advancing light to light having wavelengths differing from each other before performing output.SELECTED DRAWING: Figure 14

Description

本発明は、複数種類の波長のレーザ光をパルスとして出力する装置を用いた測定に関する。 The present invention relates to measurement using a device that outputs laser light of a plurality of wavelengths as pulses.

従来より、パルス光を被測定物(例えば、生体)に照射して得られた応答(例えば、吸収係数)により測定(例えば、血液中の酸素飽和度の測定)を行うことが知られている。また、パルス光の波長により、被測定物から得られる応答が異なることも知られている。そこで、複数種類の波長のパルス光を被測定物に照射することが、測定精度向上の点から望まれている。その際、ある波長のパルス光を被測定物のある一点Pに照射してから、別の波長のパルス光をその一点Pに照射するまでの時間が長くなると、被測定物の移動(例えば、体動)により、測定精度の劣化を招く。 Conventionally, it has been known that measurement (for example, measurement of oxygen saturation in blood) is performed by a response (for example, absorption coefficient) obtained by irradiating a test object (for example, a living body) with pulsed light. .. It is also known that the response obtained from the object to be measured differs depending on the wavelength of the pulsed light. Therefore, it is desired to irradiate the object to be measured with pulsed light having a plurality of wavelengths from the viewpoint of improving the measurement accuracy. At that time, if the time from irradiating a certain point P of the object to be measured with pulsed light of a certain wavelength to irradiating the pulsed light of another wavelength to the point P becomes longer, the object to be measured moves (for example, (Body movement) causes deterioration of measurement accuracy.

しかし、ある波長のパルス光を照射してから、すぐに別の波長のパルス光を照射するための技術は知られていない。例えば、特許文献1、特許文献2および特許文献3においては、波長の異なるレーザ光を合波する旨の記載はあるものの、ある波長のパルス光を照射してから、すぐに別の波長のパルス光を照射するというものではない。 However, there is no known technique for irradiating pulsed light of a certain wavelength and then immediately irradiating pulsed light of another wavelength. For example, in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, although there is a description that laser light having different wavelengths is combined, a pulse light having a certain wavelength is irradiated and then a pulse having another wavelength is immediately generated. It is not about irradiating light.

特開2011−107094号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-107894 国際公開第2017/138619号International Publication No. 2017/138619 特開2016−101393号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-101393

そこで、本発明は、測定対象に、ある波長のパルス光を照射してから、すぐに別の波長のパルス光を照射することで光音響波測定を行うことを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to perform photoacoustic wave measurement by irradiating a measurement target with pulsed light of a certain wavelength and then immediately irradiating pulsed light of another wavelength.

本発明にかかる光音響波測定装置は、レーザ光を出力するレーザ光出力装置と、前記レーザ光により前記測定対象において発生した光音響波に基づき前記測定対象を測定する測定部とを備え、前記レーザ光出力装置が、所定の波長のレーザ光を第一パルスとして出力するパルスレーザ出力部と、前記第一パルスを受け、前記第一パルスの一つずつについて複数の光路のいずれか一つに光路を決定して出力する光路決定部と、前記複数の光路の各々を進行した進行光を受け、それぞれ異なった波長に変化させて出力する波長変化部と、前記波長変化部の出力を合波する合波器とを有するように構成される。 The photoacoustic wave measuring device according to the present invention includes a laser light output device that outputs laser light and a measuring unit that measures the measurement target based on the photoacoustic wave generated in the measurement target by the laser light. The laser light output device receives a pulse laser output unit that outputs laser light of a predetermined wavelength as a first pulse, and receives the first pulse, and each of the first pulses is divided into one of a plurality of optical paths. The output of the optical path determination unit that determines and outputs the optical path, the wavelength change unit that receives the traveling light traveling through each of the plurality of optical paths and changes the wavelength to a different wavelength, and the output of the wavelength change unit are combined. It is configured to have a combiner.

上記のように構成された光音響波測定装置によれば、レーザ光出力装置が、レーザ光を出力する。測定部が、前記レーザ光により前記測定対象において発生した光音響波に基づき前記測定対象を測定する。前記レーザ光出力装置によれば、パルスレーザ出力部が、所定の波長のレーザ光を第一パルスとして出力する。光路決定部が、前記第一パルスを受け、前記第一パルスの一つずつについて複数の光路のいずれか一つに光路を決定して出力する。波長変化部が、前記複数の光路の各々を進行した進行光を受け、それぞれ異なった波長に変化させて出力する。合波器が、前記波長変化部の出力を合波する。 According to the photoacoustic wave measuring device configured as described above, the laser light output device outputs the laser light. The measuring unit measures the measurement target based on the photoacoustic wave generated in the measurement target by the laser light. According to the laser light output device, the pulse laser output unit outputs a laser light having a predetermined wavelength as a first pulse. The optical path determination unit receives the first pulse, determines an optical path in any one of a plurality of optical paths for each of the first pulses, and outputs the optical path. The wavelength changing unit receives the traveling light traveling through each of the plurality of optical paths, changes the wavelengths to different wavelengths, and outputs the light. The combiner combines the output of the wavelength change section.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、超音波パルスを出力する超音波パルス出力部を備え、前記測定部が、さらに前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波を測定するようにしてもよい。 The photoacoustic wave measuring device according to the present invention includes an ultrasonic pulse output unit that outputs an ultrasonic pulse, so that the measuring unit further measures the reflected wave reflected by the ultrasonic pulse in the measurement target. It may be.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記第一パルスが、所定の周波数を有し、前記光路決定部が、前記複数の光路の各々から、前記所定の周波数を前記複数の光路の個数で割った値の周波数を有し、かつそれぞれ位相が異なるパルスである第二パルスを出力するようにしてもよい。 In the photoacoustic wave measuring device according to the present invention, the first pulse has a predetermined frequency, and the optical path determining unit sets the predetermined frequency from each of the plurality of optical paths of the plurality of optical paths. A second pulse having a frequency divided by the number and having different phases may be output.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記合波器が、前記所定の周波数を有する第三パルスを出力するようにしてもよい。 In the photoacoustic wave measuring device according to the present invention, the combiner may output a third pulse having the predetermined frequency.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記パルスレーザ出力部が、励起レーザであるようにしてもよい。 In the photoacoustic wave measuring device according to the present invention, the pulse laser output unit may be an excitation laser.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記光路決定部が、音響光学変調器または音響光学偏向器であるようにしてもよい。 In the photoacoustic wave measuring device according to the present invention, the optical path determining unit may be an acousto-optic modulator or an acoustic-optical deflector.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記波長変化部が、前記進行光が伝播し、所定の間隔をあけて配置された分極反転部を有し、前記所定の間隔が、前記進行光ごとに異なるようにしてもよい。 In the photoacoustic wave measuring apparatus according to the present invention, the wavelength changing portion has a polarization inversion portion in which the traveling light propagates and is arranged at a predetermined interval, and the predetermined interval is the traveling. It may be different for each light.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記波長変化部が、前記分極反転部が形成された非線形光学結晶基板を有し、前記分極反転部の図心が、前記非線形光学結晶基板のx軸に平行な直線上に配置されているようにしてもよい。 In the photoacoustic wave measuring apparatus according to the present invention, the wavelength changing portion has a nonlinear optical crystal substrate on which the polarization inversion portion is formed, and the centroid of the polarization inversion portion is the nonlinear optical crystal substrate. It may be arranged on a straight line parallel to the x-axis.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記分極反転部の図心が、前記進行光の進行方向に平行な直線上に配置されているようにしてもよい。 In the photoacoustic wave measuring device according to the present invention, the centroid of the polarization reversal portion may be arranged on a straight line parallel to the traveling direction of the traveling light.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記波長変化部が、前記分極反転部の全てが形成された一つの非線形光学結晶基板を有するようにしてもよい。 In the photoacoustic wave measuring device according to the present invention, the wavelength changing portion may have one nonlinear optical crystal substrate in which all of the polarization inversion portions are formed.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記波長変化部が、前記分極反転部が形成された非線形光学結晶基板を有し、前記非線形光学結晶基板は、伝播する前記進行光ごとに設けられているようにしてもよい。 In the photoacoustic wave measuring device according to the present invention, the wavelength changing portion has a nonlinear optical crystal substrate on which the polarization inversion portion is formed, and the nonlinear optical crystal substrate is provided for each propagating traveling light. It may be done.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記波長変化部が、前記進行光が伝播する非線形光学結晶を有するようにしてもよい。 In the photoacoustic wave measuring device according to the present invention, the wavelength changing portion may have a nonlinear optical crystal through which the traveling light propagates.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記合波器の出力を一端で受け、他端から出力する光ファイバを備えるようにしてもよい。 The photoacoustic wave measuring device according to the present invention may include an optical fiber that receives the output of the combiner at one end and outputs the output from the other end.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記光路決定部の出力を、前記第一パルスの出力のタイミングに合わせるタイミング制御部を備えるようにしてもよい。 The photoacoustic wave measuring device according to the present invention may include a timing control unit that matches the output of the optical path determination unit with the timing of the output of the first pulse.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記光路決定部が、前記第一パルスを受け、前記第一パルスの一つずつについて複数の光路のいずれか一つに光路を決定して出力する第一音響光学変調器と、前記第一音響光学変調器の出力を受け、前記第一音響光学変調器の出力のパルス一つずつについて一つ以上の光路のいずれか一つに光路を決定して出力する第二音響光学変調器とを有するようにしてもよい。 In the photoacousto-optic wave measuring device according to the present invention, the optical path determination unit receives the first pulse, determines the optical path to any one of a plurality of optical paths for each of the first pulses, and outputs the optical path. The optical path is determined to be one of one or more optical paths for each pulse of the output of the first acousto-optic modulator and the output of the first acousto-optic modulator. It may have a second acousto-optic modulator to output.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記第一音響光学変調器が、前記第一パルスの一つずつを、回折または直進させて出力し、前記第二音響光学変調器が、前記第一パルスが直進したものを受けて回折または直進させて出力し、前記第一パルスが回折したものを受けて直進させて出力するようにしてもよい。 In the photoacousto-wave measuring apparatus according to the present invention, the first acousto-optic modulator diffracts or advances each of the first pulses and outputs the device, and the second acousto-optic modulator outputs the first pulse. The first pulse may be diffracted and output in a straight line, and the first pulse may be diffracted and output in a straight line.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記第一音響光学変調器が、前記第一パルスの一つずつを、回折または直進させて出力し、前記第二音響光学変調器が、前記第一パルスが回折したものを受けて回折または直進させて出力し、前記第一パルスが直進したものを受けて直進させて出力するようにしてもよい。 In the photoacousto-wave measuring apparatus according to the present invention, the first acousto-optic modulator diffracts or advances each of the first pulses and outputs the device, and the second acousto-optic modulator outputs the first pulse. The first pulse may be diffracted and diffracted or straightened to be output, and the first pulse may be received and straightened to be output.

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記第一音響光学変調器が、前記第一パルスの一つずつを、回折または直進させて出力し、前記第二音響光学変調器が、前記第一音響光学変調器の出力のパルス一つずつを、回折または直進させて出力するようにしてもよい。 In the photoacousto-wave measuring apparatus according to the present invention, the first acousto-optic modulator diffracts or advances each of the first pulses and outputs the device, and the second acousto-optic modulator outputs the first pulse. Each pulse of the output of the first acousto-optic modulator may be diffracted or linearly output.

第一の実施形態にかかるレーザ光出力装置1の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser light output device 1 which concerns on 1st Embodiment. 第一の実施形態にかかる波長変化部14の平面図である。It is a top view of the wavelength change part 14 which concerns on 1st Embodiment. 第一の実施形態にかかる第一パルスP1、第二パルス(波長変換前)P2a、第二パルス(波長変換後)P2b、第三パルス(フィルタリング後)P3bのタイミングチャートである。It is a timing chart of the first pulse P1, the second pulse (before wavelength conversion) P2a, the second pulse (after wavelength conversion) P2b, and the third pulse (after filtering) P3b according to the first embodiment. 第一の実施形態の変形例にかかる波長変化部14の平面図である。It is a top view of the wavelength change part 14 which concerns on the modification of 1st Embodiment. 第二の実施形態にかかるレーザ光出力装置1の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser light output device 1 which concerns on the 2nd Embodiment. 第三の実施形態にかかるレーザ光出力装置1の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser light output device 1 which concerns on 3rd Embodiment. 第三の実施形態にかかる第一パルスP1、第二パルス(波長変換前)P2a、第二パルス(波長変換後)P2b、第三パルス(フィルタリング後)P3bのタイミングチャートである。3 is a timing chart of the first pulse P1, the second pulse (before wavelength conversion) P2a, the second pulse (after wavelength conversion) P2b, and the third pulse (after filtering) P3b according to the third embodiment. 第四の実施形態にかかるレーザ光出力装置1の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser light output device 1 which concerns on 4th Embodiment. 第四の実施形態にかかるレーザ光出力装置1における光路決定部(第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12b)の近傍の拡大図である。It is an enlarged view of the vicinity of the optical path determination part (the first acousto-optic modulator (AOM) 12a and the second acousto-optic modulator (AOM) 12b) in the laser light output device 1 according to the fourth embodiment. 第五の実施形態にかかるレーザ光出力装置1の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser light output device 1 which concerns on 5th Embodiment. 第五の実施形態にかかるレーザ光出力装置1における光路決定部(第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12b)の近傍の拡大図である。It is an enlarged view of the vicinity of the optical path determination part (the first acousto-optic modulator (AOM) 12a and the second acousto-optic modulator (AOM) 12b) in the laser light output device 1 according to the fifth embodiment. 第四の実施形態の変形例にかかるレーザ光出力装置1における光路決定部(第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12b)の近傍の拡大図である。It is an enlarged view of the vicinity of the optical path determination part (the first acousto-optic modulator (AOM) 12a and the second acousto-optic modulator (AOM) 12b) in the laser light output device 1 according to the modified example of the fourth embodiment. 本発明の第六の実施形態にかかる光音響波測定装置100の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the photoacoustic wave measuring apparatus 100 which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第七の実施形態にかかる光音響波測定装置100の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the photoacoustic wave measuring apparatus 100 which concerns on 7th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第一の実施形態
図1は、第一の実施形態にかかるレーザ光出力装置1の構成を示す図である。図2は、第一の実施形態にかかる波長変化部14の平面図である。図3は、第一の実施形態にかかる第一パルスP1、第二パルス(波長変換前)P2a、第二パルス(波長変換後)P2b、第三パルス(フィルタリング後)P3bのタイミングチャートである。なお、図3においては、波長に応じて、パルスを示す線の太さおよび線の種類(実線または破線)を変えて図示している。
First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser light output device 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view of the wavelength changing unit 14 according to the first embodiment. FIG. 3 is a timing chart of the first pulse P1, the second pulse (before wavelength conversion) P2a, the second pulse (after wavelength conversion) P2b, and the third pulse (after filtering) P3b according to the first embodiment. In FIG. 3, the thickness of the line indicating the pulse and the type of the line (solid line or broken line) are changed according to the wavelength.

第一の実施形態にかかるレーザ光出力装置1は、励起レーザ(パルスレーザ出力部)10、光減衰器(ATT)11、音響光学変調器(光路決定部)(AOM)12、波長変化部(PPLN)14、ミラー15、ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)16、フィルタ(F)17、光ファイバ(MMF)18、タイミング制御回路(タイミング制御部)19を備える。 The laser light output device 1 according to the first embodiment includes an excitation laser (pulse laser output unit) 10, an optical attenuator (ATT) 11, an acousto-optic modulator (optical path determination unit) (AOM) 12, and a wavelength change unit (AOM). It includes a PPLN) 14, a mirror 15, a dichroic mirror (combiner) (DCM) 16, a filter (F) 17, an optical fiber (MMF) 18, and a timing control circuit (timing control unit) 19.

励起レーザ(パルスレーザ出力部)10は、所定の波長W1[nm]のレーザ光を、所定の周波数(例えば、2kHz)の第一パルスP1(図3参照)として出力する。励起レーザ10は、例えば、Yb:YAGレーザである。 The excitation laser (pulse laser output unit) 10 outputs a laser beam having a predetermined wavelength W1 [nm] as a first pulse P1 (see FIG. 3) having a predetermined frequency (for example, 2 kHz). The excitation laser 10 is, for example, a Yb: YAG laser.

光減衰器(ATT)11は、第一パルスP1を減衰させて、音響光学変調器12に与える。 The optical attenuator (ATT) 11 attenuates the first pulse P1 and supplies it to the acousto-optic modulator 12.

音響光学変調器(光路決定部)(AOM)12は、第一パルスP1を受け、第一パルスP1の一つずつについて複数の光路OP1、OP2のいずれか一つに光路を決定して出力する。 The acousto-optic modulator (optical path determination unit) (AOM) 12 receives the first pulse P1 and determines and outputs an optical path to one of a plurality of optical paths OP1 and OP2 for each of the first pulses P1. ..

例えば、図1および図3を参照して、音響光学変調器12が第一パルスP1の奇数番目(1、3、5、…番目)のパルスを受けた時点では、音響光学変調器12に音響波を与えない。すると、第一パルスP1の奇数番目のパルスは、そのまま、まっすぐ音響光学変調器12を透過する(光路OP1)。 For example, referring to FIGS. 1 and 3, when the acousto-optic modulator 12 receives the odd-numbered (1, 3, 5, ...) Pulse of the first pulse P1, the acousto-optic modulator 12 acoustically Don't give waves. Then, the odd-numbered pulse of the first pulse P1 passes straight through the acousto-optic modulator 12 as it is (optical path OP1).

また、音響光学変調器12が第一パルスP1の偶数番目(2、4、6、…番目)のパルスを受けた時点では、音響光学変調器12に音響波(角周波数ω2)を与える。すると、第一パルスP1の偶数番目のパルスは、ある程度、回折しながら音響光学変調器12を透過する(光路OP2)。 Further, when the acousto-optic modulator 12 receives the even-numbered (2nd, 4th, 6th, ...) pulses of the first pulse P1, an acoustic wave (angular frequency ω2) is applied to the acousto-optic modulator 12. Then, the even-numbered pulse of the first pulse P1 passes through the acousto-optic modulator 12 while diffracting to some extent (optical path OP2).

ただし、音響光学変調器12が第一パルスP1の奇数番目のパルスを受けた時点で、音響光学変調器12に音響波(角周波数ω1)(ただし、ω1はω2と異なる)に与えてもよい。 However, when the acousto-optic modulator 12 receives the odd-th pulse of the first pulse P1, the acousto-optic modulator 12 may be given an acoustic wave (angular frequency ω1) (however, ω1 is different from ω2). ..

これにより、音響光学変調器12は、複数の光路OP1、OP2の各々から、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(2個)で割った値の周波数(1kHz)を有し、かつそれぞれ位相が180度異なるパルスである第二パルス(波長変換前)P2aを出力する。 As a result, the acousto-optic modulator 12 has a frequency (1 kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2 kHz) by the number of a plurality of optical paths (2) from each of the plurality of optical paths OP1 and OP2. And, the second pulse (before wavelength conversion) P2a, which is a pulse whose phase is 180 degrees different from each other, is output.

タイミング制御回路(タイミング制御部)19は、音響光学変調器(光路決定部)12の出力を、第一パルスP1の出力のタイミングに合わせる。タイミングを合わせた結果は、図3を参照して上述したとおりである。なお、タイミング制御回路19は、励起レーザ(パルスレーザ出力部)10から、第一パルスP1の出力のタイミングに同期した信号を受け、この信号に基づき、音響光学変調器12の出力タイミングを制御する。 The timing control circuit (timing control unit) 19 matches the output of the acousto-optic modulator (optical path determination unit) 12 with the output timing of the first pulse P1. The result of adjusting the timing is as described above with reference to FIG. The timing control circuit 19 receives a signal from the excitation laser (pulse laser output unit) 10 synchronized with the output timing of the first pulse P1, and controls the output timing of the acousto-optic modulator 12 based on this signal. ..

波長変化部(PPLN)14は、複数の光路OP1、OP2の各々を進行した進行光(である第二パルスP2a)を受け、それぞれ異なった波長に変化させて出力する。波長変化部14の出力が、第二パルス(波長変換後)P2bである。 The wavelength change unit (PPLN) 14 receives the traveling light (the second pulse P2a) that has traveled through each of the plurality of optical paths OP1 and OP2, changes the wavelengths to different wavelengths, and outputs the light. The output of the wavelength changing unit 14 is the second pulse (after wavelength conversion) P2b.

図3を参照して、波長変化部14は、第二パルスP2aのうち光路OP1を進行したもの(波長W1[nm])を受けて、第二パルスP2b(波長W2[nm])に変換する。また、波長変化部14は、第二パルスP2aのうち光路OP2を進行したもの(波長W1[nm])を受けて、第二パルスP2b(波長W3[nm])に変換する。 With reference to FIG. 3, the wavelength changing unit 14 receives the second pulse P2a that has advanced the optical path OP1 (wavelength W1 [nm]) and converts it into the second pulse P2b (wavelength W2 [nm]). .. Further, the wavelength changing unit 14 receives the second pulse P2a that has advanced the optical path OP2 (wavelength W1 [nm]) and converts it into the second pulse P2b (wavelength W3 [nm]).

図2を参照して、波長変化部14は、LN結晶基板142、分極反転部144を有する。なお、図2においては、図示の便宜上、図1とは異なり、LN結晶基板142のx軸方向を紙面の横方向とを平行に図示している。 With reference to FIG. 2, the wavelength changing unit 14 has an LN crystal substrate 142 and a polarization inversion unit 144. Note that, in FIG. 2, unlike FIG. 1, the x-axis direction of the LN crystal substrate 142 is shown parallel to the lateral direction of the paper surface for convenience of illustration.

分極反転部144は、進行光(である第二パルスP2a)が伝播するものである。分極反転部144は、光路OP1を進行する第二パルスP2aが伝播するものと、光路OP2を進行する第二パルスP2aが伝播するものとがある。なお、分極反転部144は、図2おいては、PPLN(周期分極反転ニオブ酸リチウム)であるが、これに限らず、例えば、PPLT(リチウムタンタレート)またはPPKTPでもよい。 The polarization inversion portion 144 propagates the traveling light (the second pulse P2a). The polarization inversion portion 144 includes one in which the second pulse P2a traveling in the optical path OP1 propagates and one in which the second pulse P2a traveling in the optical path OP2 propagates. The polarization inversion portion 144 is PPLN (periodic polarization inversion lithium niobate) in FIG. 2, but is not limited to this, and may be, for example, PPLT (lithium tantalate) or PPKTP.

光路OP1を進行する第二パルスP2aが伝播する分極反転部144は、所定の間隔D1をあけて配置されている。光路OP2を進行する第二パルスP2aが伝播する分極反転部144は、所定の間隔D2をあけて配置されている。所定の間隔は進行光ごとに異なる。すなわち、所定の間隔D1と、所定の間隔D2とは異なる。 The polarization inversion portions 144 through which the second pulse P2a traveling in the optical path OP1 propagates are arranged at a predetermined interval D1. The polarization inversion portions 144 through which the second pulse P2a traveling in the optical path OP2 propagates are arranged at a predetermined interval D2. The predetermined interval is different for each traveling light. That is, the predetermined interval D1 and the predetermined interval D2 are different.

LN結晶基板142には、分極反転部144が形成されている。LN結晶基板142は、ただ一つであり、分極反転部144の全てが形成されている。なお、第一の実施形態においては、LN結晶基板142は、LN結晶基板でなくとも、非線形光学結晶基板であればよい。他の実施形態においても同様に、LN結晶基板にかえて、非線形光学結晶基板を使用できる。 A polarization inversion portion 144 is formed on the LN crystal substrate 142. There is only one LN crystal substrate 142, and all of the polarization inversion portions 144 are formed. In the first embodiment, the LN crystal substrate 142 may be a nonlinear optical crystal substrate, not just an LN crystal substrate. Similarly, in other embodiments, a nonlinear optical crystal substrate can be used instead of the LN crystal substrate.

光路OP1を進行する第二パルスP2aが伝播する分極反転部144の図心144cは、LN結晶基板142のx軸に平行な直線上に配置されている。光路OP2を進行する第二パルスP2aが伝播する分極反転部144の図心144cも、LN結晶基板142のx軸に平行な直線上に配置されている。なお、分極反転部144の図心144cは、分極反転部144に均一に重力が作用しているとした場合の重心と一致する。 The center of gravity 144c of the polarization inversion portion 144 propagated by the second pulse P2a traveling in the optical path OP1 is arranged on a straight line parallel to the x-axis of the LN crystal substrate 142. The center of gravity 144c of the polarization inversion portion 144 in which the second pulse P2a traveling in the optical path OP2 propagates is also arranged on a straight line parallel to the x-axis of the LN crystal substrate 142. The center of gravity 144c of the polarization inversion portion 144 coincides with the center of gravity when gravity acts uniformly on the polarization inversion portion 144.

ミラー15は、第二パルス(波長変換後)P2bのうち、光路OP2を進行したものを受け、ダイクロイックミラー16に向けて反射する。 The mirror 15 receives the second pulse (after wavelength conversion) P2b that has traveled in the optical path OP2 and reflects it toward the dichroic mirror 16.

ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)16は、波長変化部14の出力する第二パルス(波長変換後)P2bのうち、光路OP1を進行したものを、波長変化部14から受ける。ダイクロイックミラー16は、さらに、波長変化部14の出力する第二パルス(波長変換後)P2bのうち、光路OP2を進行したものを、ミラー15から受ける。さらに、ダイクロイックミラー16は、波長変化部14の出力する第二パルス(波長変換後)P2bのうち、光路OP1を進行したものと、光路OP2を進行したものとを合波し、所定の周波数(2kHz)を有する第三パルス(フィルタリング前)P3aを出力する。 The dichroic mirror (combiner) (DCM) 16 receives from the wavelength change unit 14 the second pulse (after wavelength conversion) P2b output by the wavelength change unit 14 that has traveled through the optical path OP1. The dichroic mirror 16 further receives from the mirror 15 the second pulse (after wavelength conversion) P2b output by the wavelength changing unit 14 that has traveled through the optical path OP2. Further, the dichroic mirror 16 combines the second pulse (after wavelength conversion) P2b output by the wavelength changing unit 14 with the one traveling through the optical path OP1 and the traveling through the optical path OP2 to obtain a predetermined frequency (after wavelength conversion). The third pulse (before filtering) P3a having (2kHz) is output.

ただし、ダイクロイックミラー16の出力には、第三パルス(フィルタリング前)P3aの他にも、励起レーザ10の出力する波長W1[nm]のレーザ光(ポンプ光)と、波長変化部14によって生じる赤外域のアイドラ光とが混入している。なお、レーザ光(ポンプ光)を波長変化部14に与えると、光パラメトリック発生により、シグナル光と上述のアイドラ光とが生じる。シグナル光が、波長変化部14の出力(第二パルス(波長変換後)P2b)である(他の実施形態の波長変化部においても同様)。 However, in addition to the third pulse (before filtering) P3a, the output of the dichroic mirror 16 includes laser light (pump light) of wavelength W1 [nm] output by the excitation laser 10 and red generated by the wavelength change unit 14. The idler light in the outer region is mixed. When laser light (pump light) is applied to the wavelength changing unit 14, signal light and the above-mentioned idler light are generated due to optical parametric generation. The signal light is the output of the wavelength changing unit 14 (second pulse (after wavelength conversion) P2b) (the same applies to the wavelength changing unit of other embodiments).

フィルタ(F)17は、第三パルス(フィルタリング前)P3aから、ポンプ光およびアイドラ光を除去し、第三パルス(フィルタリング後)P3bを出力する。 The filter (F) 17 removes the pump light and the idler light from the third pulse (before filtering) P3a, and outputs the third pulse (after filtering) P3b.

光ファイバ(MMF)18は、ダイクロイックミラー16の出力する第三パルスP3aを、フィルタ17を介して、その一端で受け、他端から出力する。 The optical fiber (MMF) 18 receives the third pulse P3a output from the dichroic mirror 16 at one end thereof via the filter 17 and outputs the third pulse P3a from the other end.

次に、第一の実施形態の動作を説明する。 Next, the operation of the first embodiment will be described.

まず、励起レーザ10が、所定の波長W1[nm]のレーザ光を、所定の周波数(例えば、2kHz)の第一パルスP1(図3参照)として出力する。第一パルスP1は、光減衰器11により減衰されてから、音響光学変調器12に与えられる。タイミング制御回路19が、音響光学変調器12の出力タイミング(図3参照)を制御する。 First, the excitation laser 10 outputs a laser beam having a predetermined wavelength W1 [nm] as a first pulse P1 (see FIG. 3) having a predetermined frequency (for example, 2 kHz). The first pulse P1 is attenuated by the optical attenuator 11 and then given to the acousto-optic modulator 12. The timing control circuit 19 controls the output timing (see FIG. 3) of the acousto-optic modulator 12.

音響光学変調器12が、第一パルスP1の奇数番目(1、3、5、…番目)のパルスを受けた時点では、音響光学変調器12に音響波を与えない。これにより、第一パルスP1の奇数番目のパルスは、そのまま、まっすぐ音響光学変調器12を透過する(光路OP1)。よって、光路OP1を進行する進行光は、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(2個)で割った値の周波数(1kHz)を有する第二パルス(波長変換前)P2aとなる。 When the acousto-optic modulator 12 receives the odd-numbered (1, 3, 5, ...) Pulse of the first pulse P1, no acoustic wave is applied to the acousto-optic modulator 12. As a result, the odd-numbered pulse of the first pulse P1 passes straight through the acousto-optic modulator 12 as it is (optical path OP1). Therefore, the traveling light traveling in the optical path OP1 is the second pulse (before wavelength conversion) P2a having a frequency (1 kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2 kHz) by the number of a plurality of optical paths (2). Become.

音響光学変調器12が、第一パルスP1の偶数番目(2、4、6、…番目)のパルスを受けた時点では、音響光学変調器12に音響波(角周波数ω2)を与える。これにより、第二パルスP1の偶数番目のパルスは、ある程度、回折しながら音響光学変調器12を透過する(光路OP2)。よって、光路OP2を進行する進行光は、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(2個)で割った値の周波数(1kHz)を有する第二パルス(波長変換前)P2aとなる。 When the acousto-optic modulator 12 receives the even-numbered (2nd, 4th, 6th, ...) pulses of the first pulse P1, the acousto-optic modulator 12 is provided with an acoustic wave (angular frequency ω2). As a result, the even-numbered pulse of the second pulse P1 passes through the acousto-optic modulator 12 while diffracting to some extent (optical path OP2). Therefore, the traveling light traveling in the optical path OP2 is the second pulse (before wavelength conversion) P2a having a frequency (1 kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2 kHz) by the number of a plurality of optical paths (2). Become.

しかも、光路OP1を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相と、光路OP2を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相とは180度異なる。 Moreover, the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP1 and the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP2 are 180 degrees different.

光路OP1を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a:波長W1[nm])は、波長変化部14において所定の間隔D1をあけて配置されている分極反転部144を伝播し、波長がW2[nm]に変換され、第二パルス(波長変換後)P2bとなり、ダイクロイックミラー16に与えられる。 The traveling light traveling through the optical path OP1 (second pulse (before wavelength conversion) P2a: wavelength W1 [nm]) propagates in the polarization inversion portion 144 arranged at a predetermined interval D1 in the wavelength change portion 14. The wavelength is converted to W2 [nm] to become the second pulse (after wavelength conversion) P2b, which is given to the dichroic mirror 16.

光路OP2を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a:波長W1[nm])は、波長変化部14において所定の間隔D2をあけて配置されている分極反転部144を伝播し、波長がW3[nm]に変換され、第二パルス(波長変換後)P2bとなり、ミラー15により反射されてから、ダイクロイックミラー16に与えられる。 The traveling light traveling through the optical path OP2 (second pulse (before wavelength conversion) P2a: wavelength W1 [nm]) propagates in the polarization inversion portion 144 arranged at a predetermined interval D2 in the wavelength change portion 14. The wavelength is converted to W3 [nm] to become the second pulse (after wavelength conversion) P2b, which is reflected by the mirror 15 and then given to the dichroic mirror 16.

波長変化部14の出力する第二パルス(波長変換後)P2bのうち、波長W2[nm]のものと、波長W3[nm]のものとがダイクロイックミラー16により合波され、所定の周波数(2kHz)を有する第三パルス(フィルタリング前)P3aとなる。 Of the second pulse (after wavelength conversion) P2b output by the wavelength change unit 14, the wavelength W2 [nm] and the wavelength W3 [nm] are combined by the dichroic mirror 16 and have a predetermined frequency (2 kHz). ) Is the third pulse (before filtering) P3a.

第三パルス(フィルタリング前)P3aは、フィルタ17により、ポンプ光およびアイドラ光が除去され、第三パルス(フィルタリング後)P3bとなる。第三パルス(フィルタリング後)P3bは、光ファイバ18の一端に与えられ、他端から出力される。 The third pulse (before filtering) P3a becomes the third pulse (after filtering) P3b after the pump light and idler light are removed by the filter 17. The third pulse (after filtering) P3b is given to one end of the optical fiber 18 and output from the other end.

第一の実施形態によれば、第三パルス(フィルタリング後)P3bを、光ファイバ18から出力することができる。第三パルス(フィルタリング後)P3bは、波長W2[nm]のパルス光が照射されてから、すぐに(例えば、500マイクロ秒)別の波長W3[nm]のパルス光を照射されるものである。すなわち、第一の実施形態によれば、ある波長のパルス光を照射してから、すぐに別の波長のパルス光を照射することができる。 According to the first embodiment, the third pulse (after filtering) P3b can be output from the optical fiber 18. The third pulse (after filtering) P3b is irradiated with pulsed light having a wavelength W2 [nm] and immediately (for example, 500 microseconds) irradiated with pulsed light having another wavelength W3 [nm]. .. That is, according to the first embodiment, it is possible to irradiate a pulsed light having a certain wavelength and then immediately irradiate a pulsed light having another wavelength.

なお、第一の実施形態においては、分極反転部144の図心144cが、LN結晶基板142のx軸に平行な直線上に配置されているが(図2参照)、分極反転部144の図心144cの配置については、以下のような変形例が考えられる。 In the first embodiment, the center of gravity 144c of the polarization inversion portion 144 is arranged on a straight line parallel to the x-axis of the LN crystal substrate 142 (see FIG. 2), but the figure of the polarization inversion portion 144 is shown. Regarding the arrangement of the core 144c, the following modified examples can be considered.

図4は、第一の実施形態の変形例にかかる波長変化部14の平面図である。なお、図4においては、図示の便宜上、図1とは異なり、図2と同様に、LN結晶基板142のx軸方向を紙面の横方向とを平行に図示している。 FIG. 4 is a plan view of the wavelength changing unit 14 according to the modified example of the first embodiment. Note that, in FIG. 4, unlike FIG. 1, for convenience of illustration, the x-axis direction of the LN crystal substrate 142 is shown parallel to the lateral direction of the paper surface, as in FIG. 2.

図4を参照して、第一の実施形態の変形例にかかる波長変化部14においては、進行光(光路OP1を進行する第二パルスP2a)が伝播する分極反転部144が、所定の間隔D1をあけて配置されおり、その図心144cが進行光(光路OP1を進行する第二パルスP2a)の進行方向に平行な直線上(例えば、進行方向上)に配置されている。また、進行光(光路OP2を進行する第二パルスP2a)が伝播する分極反転部144が、所定の間隔D2をあけて配置されおり、その図心144cが進行光(光路OP2を進行する第二パルスP2a)の進行方向に平行な直線上(例えば、進行方向上)に配置されている。 With reference to FIG. 4, in the wavelength changing portion 14 according to the modified example of the first embodiment, the polarization inversion portion 144 through which the traveling light (second pulse P2a traveling in the optical path OP1) propagates has a predetermined interval D1. 144c is arranged on a straight line (for example, on the traveling direction) parallel to the traveling direction of the traveling light (second pulse P2a traveling in the optical path OP1). Further, the polarization inversion portions 144 through which the traveling light (second pulse P2a traveling in the optical path OP2) propagates are arranged at a predetermined interval D2, and the center 144c thereof is the traveling light (second traveling in the optical path OP2). The pulse P2a) is arranged on a straight line parallel to the traveling direction (for example, on the traveling direction).

上記のような第一の実施形態の変形例によれば、分極反転部144の縦の長さ(Y軸方向の長さ)を、第一の実施形態の場合に比べて、短くすることができる。 According to the modification of the first embodiment as described above, the vertical length (length in the Y-axis direction) of the polarization inversion portion 144 can be shortened as compared with the case of the first embodiment. it can.

また、第一の実施形態においては、波長変化部14に分極反転部144を設けることとされているが(図2および図4参照)、分極反転部144を設けないで、進行光が伝播する非線形光学結晶を有する変形例も考えられる。例えば、波長変化部14を、BPM(複屈折位相整合)によるOPO(光パラメトリック発振)、SHG(第2高調波発生)またはTHG(第3高調波発生)などとすることができる。 Further, in the first embodiment, the polarization inversion portion 144 is provided in the wavelength change portion 14 (see FIGS. 2 and 4), but the traveling light propagates without providing the polarization inversion portion 144. A modified example having a non-linear optical crystal is also conceivable. For example, the wavelength changing unit 14 can be OPO (optical parametric oscillation), SHG (second harmonic generation), THG (third harmonic generation), or the like by BPM (birefringence phase matching).

第二の実施形態
第二の実施形態にかかるレーザ光出力装置1は、LN結晶基板が、伝播する進行光ごとに設けられている点が、LN結晶基板142が一つしかない第一の実施形態にかかるレーザ光出力装置1と異なる。
Second Embodiment In the laser light output device 1 according to the second embodiment, there is only one LN crystal substrate 142 in that the LN crystal substrate is provided for each propagating light. It is different from the laser light output device 1 according to the form.

図5は、第二の実施形態にかかるレーザ光出力装置1の構成を示す図である。第二の実施形態にかかるレーザ光出力装置1は、励起レーザ(パルスレーザ出力部)10、光減衰器(ATT)11、音響光学変調器(光路決定部)(AOM)12、ロンボイドプリズム13、波長変化部(PPLN)14a、14b、ミラー15、ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)16、フィルタ(F)17、光ファイバ(MMF)18、タイミング制御回路(タイミング制御部)19を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の符号を付して説明を省略する。 FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the laser light output device 1 according to the second embodiment. The laser light output device 1 according to the second embodiment includes an excitation laser (pulse laser output unit) 10, an optical attenuator (ATT) 11, an acousto-optic modulator (optical path determination unit) (AOM) 12, and a romvoid prism 13. , Wavelength change unit (PPLN) 14a, 14b, mirror 15, dichroic mirror (combiner) (DCM) 16, filter (F) 17, optical fiber (MMF) 18, timing control circuit (timing control unit) 19. .. Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

励起レーザ(パルスレーザ出力部)10、光減衰器(ATT)11、音響光学変調器(光路決定部)(AOM)12、ミラー15、ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)16、フィルタ(F)17、光ファイバ(MMF)18、タイミング制御回路(タイミング制御部)19は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。 Excitation laser (pulse laser output unit) 10, optical attenuator (ATT) 11, acousto-optic modulator (optical path determination unit) (AOM) 12, mirror 15, dichroic mirror (combiner) (DCM) 16, filter (F) ) 17, the optical fiber (MMF) 18, and the timing control circuit (timing control unit) 19 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

ロンボイドプリズム13は、第二パルス(波長変換前)P2aのうち、光路OP2を進行したものを受け、光路を平行に、かつ光路OP1から離れるように変更する。 The romvoid prism 13 receives the second pulse (before wavelength conversion) P2a that has traveled through the optical path OP2, and changes the optical path so as to be parallel to the optical path and away from the optical path OP1.

波長変化部(PPLN)14aは、第二パルスP2aのうち光路OP1を進行したもの(波長W1[nm])を音響光学変調器12から受けて、第二パルスP2b(波長W2[nm])に変換する。波長変化部14aの構成は、図2または図4のうち、所定の間隔D1をあけて配置されている分極反転部144と、それが形成されているLN結晶基板142とに相当する。 The wavelength change unit (PPLN) 14a receives the second pulse P2a that has advanced the optical path OP1 (wavelength W1 [nm]) from the acousto-optic modulator 12 and converts it into the second pulse P2b (wavelength W2 [nm]). Convert. The configuration of the wavelength changing portion 14a corresponds to the polarization inversion portion 144 arranged at a predetermined interval D1 in FIG. 2 or FIG. 4 and the LN crystal substrate 142 on which the polarization inversion portion 144 is formed.

波長変化部(PPLN)14bは、第二パルスP2aのうち光路OP2を進行したもの(波長W1[nm])をロンボイドプリズム13から受けて、第二パルスP2b(波長W3[nm])に変換する。波長変化部14bの構成は、図2または図4のうち、所定の間隔D2をあけて配置されている分極反転部144と、それが形成されているLN結晶基板142とに相当する。 The wavelength change unit (PPLN) 14b receives the second pulse P2a that has advanced the optical path OP2 (wavelength W1 [nm]) from the romvoid prism 13 and converts it into the second pulse P2b (wavelength W3 [nm]). To do. The configuration of the wavelength changing portion 14b corresponds to the polarization inversion portion 144 arranged at a predetermined interval D2 in FIG. 2 or FIG. 4 and the LN crystal substrate 142 on which the polarization inversion portion 144 is formed.

なお、波長変化部14aの有するLN結晶基板と、波長変化部14bの有するLN結晶基板とは別のものである。すなわち、波長変化部14aの有するLN結晶基板と、波長変化部14bの有するLN結晶基板とは、伝播する進行光(光路OP1を進行したものと、光路OP2を進行したもの)ごとに設けられている。 The LN crystal substrate included in the wavelength changing portion 14a and the LN crystal substrate included in the wavelength changing portion 14b are different from each other. That is, the LN crystal substrate possessed by the wavelength changing unit 14a and the LN crystal substrate possessed by the wavelength changing unit 14b are provided for each propagating traveling light (one in which the optical path OP1 is advanced and one in which the optical path OP2 is advanced). There is.

第二の実施形態の動作は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。 The operation of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

第二の実施形態によれば、LN結晶基板が、伝播する進行光(光路OP1を進行したものと、光路OP2を進行したもの)ごとに設けられているので、所定の間隔D1およびD2に応じた分極反転部144の製造条件を設定でき、波長変化部14a、14bの製造が容易となる。 According to the second embodiment, since the LN crystal substrate is provided for each propagating traveling light (one traveling in the optical path OP1 and one traveling in the optical path OP2), the LN crystal substrate is provided according to predetermined intervals D1 and D2. The manufacturing conditions of the polarization reversing section 144 can be set, and the wavelength changing sections 14a and 14b can be easily manufactured.

第三の実施形態
第三の実施形態にかかるレーザ光出力装置1は、音響光学変調器(AOM)(光路決定部)12に変えて、音響光学偏向器(AOD)(光路決定部)120を用いる点が第一の実施形態にかかるレーザ光出力装置1と異なる。
Third Embodiment In the laser light output device 1 according to the third embodiment, the acousto-optic deflector (AOD) (optical path determination unit) 120 is replaced with the acousto-optic modulator (AOM) (optical path determination unit) 12. The point of use is different from the laser light output device 1 according to the first embodiment.

図6は、第三の実施形態にかかるレーザ光出力装置1の構成を示す図である。図7は、第三の実施形態にかかる第一パルスP1、第二パルス(波長変換前)P2a、第二パルス(波長変換後)P2b、第三パルス(フィルタリング後)P3bのタイミングチャートである。なお、図7においては、波長に応じて、パルスを示す線の太さおよび線の種類(実線、破線または一点鎖線)を変えて図示している。 FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the laser light output device 1 according to the third embodiment. FIG. 7 is a timing chart of the first pulse P1, the second pulse (before wavelength conversion) P2a, the second pulse (after wavelength conversion) P2b, and the third pulse (after filtering) P3b according to the third embodiment. In FIG. 7, the thickness of the line indicating the pulse and the type of line (solid line, broken line, or alternate long and short dash line) are changed according to the wavelength.

第三の実施形態にかかるレーザ光出力装置1は、励起レーザ(パルスレーザ出力部)10、光減衰器(ATT)11、音響光学偏向器(AOD)(光路決定部)120、波長変化部(PPLN)14、ミラー154、ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)162、164、フィルタ(F)17、光ファイバ(MMF)18、タイミング制御回路(タイミング制御部)19を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の符号を付して説明を省略する。 The laser light output device 1 according to the third embodiment includes an excitation laser (pulse laser output unit) 10, an optical attenuator (ATT) 11, an acoustic optical deflector (AOD) (optical path determination unit) 120, and a wavelength change unit (a wavelength change unit). It includes a PPLN) 14, a mirror 154, a dichroic mirror (attenuator) (DCM) 162, 164, a filter (F) 17, an optical fiber (MMF) 18, and a timing control circuit (timing control unit) 19. Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

励起レーザ(パルスレーザ出力部)10、光減衰器(ATT)11、フィルタ(F)17、光ファイバ(MMF)18、タイミング制御回路(タイミング制御部)19は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。ただし、タイミング制御回路19は、音響光学偏向器120の出力タイミング(図7参照)を制御する。 The excitation laser (pulse laser output unit) 10, the optical attenuator (ATT) 11, the filter (F) 17, the optical fiber (MMF) 18, and the timing control circuit (timing control unit) 19 are the same as those in the first embodiment. Yes, the description is omitted. However, the timing control circuit 19 controls the output timing (see FIG. 7) of the acoustic-optical deflector 120.

音響光学偏向器(AOD)(光路決定部)120は、第一パルスP1を受け、第一パルスP1の一つずつについて複数の光路OP1、OP2、OP3のいずれか一つに光路を決定して出力する。 The acoustic-optical deflector (AOD) (optical path determination unit) 120 receives the first pulse P1 and determines the optical path in any one of a plurality of optical paths OP1, OP2, and OP3 for each of the first pulse P1. Output.

例えば、図6および図7を参照して、音響光学偏向器120が第一パルスP1の1+3N番目(1、4、7、…番目)(ただし、Nは0以上の整数)のパルスを受けた時点では、音響光学偏向器120に音響波を与えない。すると、第一パルスP1の1+3N番目のパルスは、そのまま、まっすぐ音響光学偏向器120を透過する(光路OP1)。 For example, with reference to FIGS. 6 and 7, the acoustic-optical deflector 120 received the 1 + 3Nth (1, 4, 7, ...) (where N is an integer greater than or equal to 0) pulse of the first pulse P1. At this time, no acoustic wave is applied to the acoustic optical deflector 120. Then, the 1 + 3Nth pulse of the first pulse P1 passes straight through the acoustic-optical deflector 120 (optical path OP1).

また、音響光学偏向器120が第一パルスP1の2+3N番目(2、5、8、…番目)のパルスを受けた時点では、音響光学偏向器120に音響波(角周波数ω2)を与える。すると、第一パルスP1の2+3N番目のパルスは、ある程度、回折しながら音響光学偏向器120を透過する(光路OP2)。 Further, when the acoustic-optical deflector 120 receives the 2 + 3Nth (2nd, 5th, 8th, ...) Pulse of the first pulse P1, an acoustic wave (angular frequency ω2) is applied to the acoustic-optical deflector 120. Then, the 2 + 3Nth pulse of the first pulse P1 passes through the acoustic-optical deflector 120 while diffracting to some extent (optical path OP2).

また、音響光学偏向器120が第一パルスP1の3+3N番目(3、6、9、…番目)のパルスを受けた時点では、音響光学偏向器120に音響波(角周波数ω3)(ただし、ω3はω2と異なる)を与える。すると、第一パルスP1の3+3N番目のパルスは、ある程度、回折しながら音響光学偏向器120を透過する(光路OP3)。ただし、光路OP3が光路OP1となす角度(ただし、90度未満)が、光路OP2が光路OP1となす角度(ただし、90度未満)よりも大きい。 Further, when the acoustic-optical deflector 120 receives the 3 + 3Nth (3, 6, 9, ...) Pulse of the first pulse P1, the acoustic optical deflector 120 receives an acoustic wave (angular frequency ω3) (however, ω3). Is different from ω2). Then, the 3 + 3Nth pulse of the first pulse P1 passes through the acoustic-optical deflector 120 while diffracting to some extent (optical path OP3). However, the angle formed by the optical path OP3 with the optical path OP1 (however, less than 90 degrees) is larger than the angle formed by the optical path OP2 with the optical path OP1 (however, less than 90 degrees).

なお、音響光学偏向器120が第一パルスP1の1+3N番目のパルスを受けた時点で、音響光学偏向器120に音響波(角周波数ω1)(ただし、ω1は、ω2ともω3とも異なる)に与えてもよい。 When the acoustic optical deflector 120 receives the 1 + 3Nth pulse of the first pulse P1, the acoustic optical deflector 120 is given an acoustic wave (angular frequency ω1) (however, ω1 is different from ω2 and ω3). You may.

これにより、音響光学偏向器120は、複数の光路OP1、OP2、OP3の各々から、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(3個)で割った値の周波数(2/3kHz)を有し、かつそれぞれ位相が120度異なるパルスである第二パルス(波長変換前)P2aを出力する。 As a result, the acoustic-optical deflector 120 has a frequency (2/3 kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2 kHz) by the number of a plurality of optical paths (3) from each of the plurality of optical paths OP1, OP2, OP3. ), And the second pulse (before wavelength conversion) P2a, which is a pulse having a phase difference of 120 degrees, is output.

波長変化部(PPLN)14は、複数の光路OP1、OP2、OP3の各々を進行した進行光(である第二パルスP2a)を受け、それぞれ異なった波長に変化させて出力する。波長変化部14の出力が、第二パルス(波長変換後)P2bである。 The wavelength change unit (PPLN) 14 receives the traveling light (the second pulse P2a) that has traveled through each of the plurality of optical paths OP1, OP2, and OP3, changes the wavelengths to different wavelengths, and outputs the light. The output of the wavelength changing unit 14 is the second pulse (after wavelength conversion) P2b.

図7を参照して、波長変化部14は、第二パルスP2aのうち光路OP1を進行したもの(波長W1[nm])を受けて、第二パルスP2b(波長W2[nm])に変換する。また、波長変化部14は、第二パルスP2aのうち光路OP2を進行したもの(波長W1[nm])を受けて、第二パルスP2b(波長W3[nm])に変換する。さらに、波長変化部14は、第二パルスP2aのうち光路OP3を進行したもの(波長W1[nm])を受けて、第二パルスP2b(波長W4[nm])に変換する。 With reference to FIG. 7, the wavelength changing unit 14 receives the second pulse P2a that has advanced the optical path OP1 (wavelength W1 [nm]) and converts it into the second pulse P2b (wavelength W2 [nm]). .. Further, the wavelength changing unit 14 receives the second pulse P2a that has advanced the optical path OP2 (wavelength W1 [nm]) and converts it into the second pulse P2b (wavelength W3 [nm]). Further, the wavelength changing unit 14 receives the second pulse P2a that has advanced the optical path OP3 (wavelength W1 [nm]) and converts it into the second pulse P2b (wavelength W4 [nm]).

波長変化部14の構成は、第一の実施形態およびその変形例と同様である(図2および図4参照)。ただし、さらに、第二パルスP2aのうち光路OP3を進行したものが伝播する分極反転部144が、所定の間隔D3をあけて配置される(ただし、D3はD1ともD2とも異なる)。 The configuration of the wavelength changing unit 14 is the same as that of the first embodiment and its modifications (see FIGS. 2 and 4). However, further, the polarization inversion portion 144 in which the second pulse P2a traveling through the optical path OP3 propagates is arranged at a predetermined interval D3 (however, D3 is different from D1 and D2).

ミラー154は、第二パルス(波長変換後)P2bのうち、光路OP3を進行したものを受け、ダイクロイックミラー162に向けて反射する。 The mirror 154 receives the second pulse (after wavelength conversion) P2b that has traveled through the optical path OP3 and reflects it toward the dichroic mirror 162.

ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)162は、第二パルス(波長変換後)P2bのうち、光路OP2を進行したものと、ミラー154からの反射光(第二パルス(波長変換後)P2bのうち、光路OP3を進行したもの)とを合波し、ダイクロイックミラー164に向けて反射する。 The dichroic mirror (combiner) (DCM) 162 is the second pulse (after wavelength conversion) P2b that has traveled through the optical path OP2 and the reflected light from the mirror 154 (second pulse (after wavelength conversion) P2b). Of these, the one that has advanced in the optical path OP3) is combined and reflected toward the dichroic mirror 164.

ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)164は、第二パルス(波長変換後)P2bのうち、光路OP1を進行したものと、ダイクロイックミラー162からの光(第二パルス(波長変換後)P2bのうち、光路OP2を進行したものと、光路OP3を進行したものとを合波したもの)とを合波し、所定の周波数(2kHz)を有する第三パルス(フィルタリング前)P3aを出力する。 The dichroic mirror (combiner) (DCM) 164 is the second pulse (after wavelength conversion) P2b that has traveled through the optical path OP1 and the light from the dichroic mirror 162 (second pulse (after wavelength conversion) P2b). Of these, the one that has traveled through the optical path OP2 and the one that has traveled through the optical path OP3 are combined), and the third pulse (before filtering) P3a having a predetermined frequency (2 kHz) is output.

次に、第三の実施形態の動作を説明する。 Next, the operation of the third embodiment will be described.

まず、励起レーザ10が、所定の波長W1[nm]のレーザ光を、所定の周波数(例えば、2kHz)の第一パルスP1(図7参照)として出力する。第一パルスP1は、光減衰器11により減衰されてから、音響光学偏向器120に与えられる。タイミング制御回路19が、音響光学偏向器120の出力タイミング(図7参照)を制御する。 First, the excitation laser 10 outputs a laser beam having a predetermined wavelength W1 [nm] as a first pulse P1 (see FIG. 7) having a predetermined frequency (for example, 2 kHz). The first pulse P1 is attenuated by the optical attenuator 11 and then given to the acoustic-optical deflector 120. The timing control circuit 19 controls the output timing (see FIG. 7) of the acoustic-optical deflector 120.

音響光学偏向器120が、第一パルスP1の1+3N番目(1、4、7、…番目)のパルスを受けた時点では、音響光学偏向器120に音響波を与えない。これにより、第一パルスP1の1+3N番目のパルスは、そのまま、まっすぐ音響光学偏向器120を透過する(光路OP1)。よって、光路OP1を進行する進行光は、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(3個)で割った値の周波数(2/3kHz)を有する第二パルス(波長変換前)P2aとなる。 When the acoustic-optical deflector 120 receives the 1 + 3Nth (1, 4, 7, ...) Pulse of the first pulse P1, no acoustic wave is applied to the acoustic-optical deflector 120. As a result, the 1 + 3Nth pulse of the first pulse P1 passes straight through the acoustic-optical deflector 120 (optical path OP1). Therefore, the traveling light traveling in the optical path OP1 has a second pulse (before wavelength conversion) having a frequency (2/3 kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2 kHz) by the number of a plurality of optical paths (3). It becomes P2a.

音響光学偏向器120が、第一パルスP1の2+3N番目(2、5、8、…番目)のパルスを受けた時点では、音響光学偏向器120に音響波(角周波数ω2)を与える。これにより、第二パルスP1の2+3N番目のパルスは、ある程度、回折しながら音響光学偏向器120を透過する(光路OP2)。よって、光路OP2を進行する進行光は、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(3個)で割った値の周波数(2/3kHz)を有する第二パルス(波長変換前)P2aとなる。 When the acoustic-optical deflector 120 receives the 2 + 3Nth (2nd, 5th, 8th, ...) Pulse of the first pulse P1, the acoustic optical deflector 120 is given an acoustic wave (angular frequency ω2). As a result, the 2 + 3Nth pulse of the second pulse P1 passes through the acoustic-optical deflector 120 while diffracting to some extent (optical path OP2). Therefore, the traveling light traveling in the optical path OP2 has a second pulse (before wavelength conversion) having a frequency (2/3 kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2 kHz) by the number of a plurality of optical paths (3). It becomes P2a.

音響光学偏向器120が、第一パルスP1の3+3N番目(3、6、9、…番目)のパルスを受けた時点では、音響光学偏向器120に音響波(角周波数ω3)を与える。これにより、第二パルスP1の3+3N番目のパルスは、ある程度、回折しながら音響光学偏向器120を透過する(光路OP3)。よって、光路OP3を進行する進行光は、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(3個)で割った値の周波数(2/3kHz)を有する第二パルス(波長変換前)P2aとなる。 When the acoustic-optical deflector 120 receives the 3 + 3Nth (3, 6, 9, ...) Pulse of the first pulse P1, an acoustic wave (angular frequency ω3) is applied to the acoustic-optical deflector 120. As a result, the 3 + 3Nth pulse of the second pulse P1 passes through the acoustic-optical deflector 120 while diffracting to some extent (optical path OP3). Therefore, the traveling light traveling in the optical path OP3 has a second pulse (before wavelength conversion) having a frequency (2/3 kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2 kHz) by the number of a plurality of optical paths (3). It becomes P2a.

しかも、光路OP1を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相と、光路OP2を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相とは120度異なる。光路OP2を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相と、光路OP3を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相とは120度異なる。光路OP1を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相と、光路OP3を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相とは240度異なる。 Moreover, the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP1 and the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP2 are different by 120 degrees. The phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP2 and the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP3 are different by 120 degrees. The phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP1 and the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP3 are different by 240 degrees.

光路OP1を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a:波長W1[nm])は、波長変化部14において所定の間隔D1をあけて配置されている分極反転部144を伝播し、波長がW2[nm]に変換され、第二パルス(波長変換後)P2bとなり、ダイクロイックミラー164に与えられる。 The traveling light traveling through the optical path OP1 (second pulse (before wavelength conversion) P2a: wavelength W1 [nm]) propagates in the polarization inversion portion 144 arranged at a predetermined interval D1 in the wavelength change portion 14. The wavelength is converted to W2 [nm] to become the second pulse (after wavelength conversion) P2b, which is given to the dichroic mirror 164.

光路OP2を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a:波長W1[nm])は、波長変化部14において所定の間隔D2をあけて配置されている分極反転部144を伝播し、波長がW3[nm]に変換され、第二パルス(波長変換後)P2bとなり、ダイクロイックミラー162により反射されてから、ダイクロイックミラー164に与えられる。 The traveling light traveling through the optical path OP2 (second pulse (before wavelength conversion) P2a: wavelength W1 [nm]) propagates in the polarization inversion portion 144 arranged at a predetermined interval D2 in the wavelength change portion 14. The wavelength is converted to W3 [nm] to become the second pulse (after wavelength conversion) P2b, which is reflected by the dichroic mirror 162 and then given to the dichroic mirror 164.

光路OP3を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a:波長W1[nm])は、波長変化部14において所定の間隔D2をあけて配置されている分極反転部144を伝播し、波長がW4[nm]に変換され、第二パルス(波長変換後)P2bとなり、ミラー154により反射されてから、ダイクロイックミラー162を介して、ダイクロイックミラー164に与えられる。 The traveling light traveling through the optical path OP3 (second pulse (before wavelength conversion) P2a: wavelength W1 [nm]) propagates in the polarization inversion portion 144 arranged at a predetermined interval D2 in the wavelength change portion 14. The wavelength is converted to W4 [nm], becomes the second pulse (after wavelength conversion) P2b, is reflected by the mirror 154, and is then given to the dichroic mirror 164 via the dichroic mirror 162.

波長変化部14の出力する第二パルス(波長変換後)P2bのうち、波長W2[nm]のものと、波長W3[nm]のものと、波長W4[nm]のものとがダイクロイックミラー164により合波され、所定の周波数(2kHz)を有する第三パルス(フィルタリング前)P3aとなる。 Of the second pulse (after wavelength conversion) P2b output by the wavelength change unit 14, the wavelength W2 [nm], the wavelength W3 [nm], and the wavelength W4 [nm] are obtained by the dichroic mirror 164. It is combined and becomes a third pulse (before filtering) P3a having a predetermined frequency (2 kHz).

第三パルス(フィルタリング前)P3aは、フィルタ17により、ポンプ光およびアイドラ光が除去され、第三パルス(フィルタリング後)P3bとなる。第三パルス(フィルタリング後)P3bは、光ファイバ18の一端に与えられ、他端から出力される。 The third pulse (before filtering) P3a becomes the third pulse (after filtering) P3b after the pump light and idler light are removed by the filter 17. The third pulse (after filtering) P3b is given to one end of the optical fiber 18 and output from the other end.

第三の実施形態によれば、音響光学変調器12にかえて、音響光学偏向器120を用いたため、複数の光路を3個(光路OP1、OP2、OP3)に増やすことができる。これにより、第三パルス(フィルタリング後)P3bは、波長W2[nm]のパルス光が照射されてから、すぐに(例えば、500マイクロ秒)別の波長W3[nm]のパルス光を照射される。しかも、波長W3[nm]のパルス光が照射されてから、すぐに(例えば、500マイクロ秒)さらに別の波長W4[nm]のパルス光を照射される。すなわち、第三の実施形態によれば、ある波長のパルス光を照射してから、すぐに別の波長のパルス光を照射し、すぐにさらに別の波長のパルス光を照射することができる。このように、第三の実施形態によれば、3種類の波長のパルス光を照射することが可能となる。 According to the third embodiment, since the acousto-optic deflector 120 is used instead of the acousto-optic modulator 12, the plurality of optical paths can be increased to three (optical paths OP1, OP2, OP3). As a result, the third pulse (after filtering) P3b is immediately (for example, 500 microseconds) irradiated with pulsed light having another wavelength W3 [nm] after being irradiated with pulsed light having a wavelength W2 [nm]. .. Moreover, immediately after the pulsed light of the wavelength W3 [nm] is irradiated (for example, 500 microseconds), the pulsed light of yet another wavelength W4 [nm] is irradiated. That is, according to the third embodiment, it is possible to irradiate the pulsed light of a certain wavelength, immediately irradiate the pulsed light of another wavelength, and immediately irradiate the pulsed light of another wavelength. As described above, according to the third embodiment, it is possible to irradiate pulsed light having three kinds of wavelengths.

なお、第三の実施形態においては、複数の光路を3個と説明したが、4個以上にしてもかまわない。これにより、4種類以上の波長のパルス光を照射することが可能となる。 In the third embodiment, the plurality of optical paths is described as three, but four or more may be used. This makes it possible to irradiate pulsed light having four or more wavelengths.

また、第三の実施形態においては、第一の実施形態と同じく、LN結晶基板142は、ただ一つであり、分極反転部144の全てが形成されている。しかし、第二の実施形態のように、LN結晶基板を、伝播する進行光(光路OP1を進行したものと、光路OP2を進行したものと、光路OP3を進行したもの)ごとに設けてもよい。 Further, in the third embodiment, as in the first embodiment, there is only one LN crystal substrate 142, and all of the polarization inversion portions 144 are formed. However, as in the second embodiment, the LN crystal substrate may be provided for each propagating traveling light (one in which the optical path OP1 is advanced, one in which the optical path OP2 is advanced, and one in which the optical path OP3 is advanced). ..

第四の実施形態
第四の実施形態にかかるレーザ光出力装置1は、音響光学偏向器(AOD)(光路決定部)120に替えて、光路決定部(第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12b)を用いる点が第三の実施形態にかかるレーザ光出力装置1と主に異なる。
Fourth Embodiment The laser light output device 1 according to the fourth embodiment has an optical path determination unit (first acousto-optic modulator (AOM) 12a) instead of the acoustic optical deflector (AOD) (optical path determination unit) 120. And the point that the second acousto-optic modulator (AOM) 12b) is used is mainly different from the laser light output device 1 according to the third embodiment.

図8は、第四の実施形態にかかるレーザ光出力装置1の構成を示す図である。図9は、第四の実施形態にかかるレーザ光出力装置1における光路決定部(第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12b)の近傍の拡大図である。 FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the laser light output device 1 according to the fourth embodiment. FIG. 9 is an enlarged view of the vicinity of the optical path determination unit (first acousto-optic modulator (AOM) 12a and second acousto-optic modulator (AOM) 12b) in the laser light output device 1 according to the fourth embodiment. ..

第四の実施形態にかかるレーザ光出力装置1は、励起レーザ(パルスレーザ出力部)10、光減衰器(ATT)11a、11b、11c、第一音響光学変調器(AOM)12a、第二音響光学変調器(AOM)12b、ロンボイドプリズム13a、13b、波長変化部(PPLN)14a、14b、14c、ミラー154、ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)162、164、フィルタ(F)172、174、176、光ファイバ(MMF)18、タイミング制御回路(タイミング制御部)19、レンズ(L)192を備える。以下、第三の実施形態と同様な部分は同一の符号を付して説明を省略する。 The laser light output device 1 according to the fourth embodiment includes an excitation laser (pulse laser output unit) 10, light attenuators (ATT) 11a, 11b, 11c, a first acousto-optic modulator (AOM) 12a, and a second sound. Optical modulator (AOM) 12b, longoid prisms 13a, 13b, wavelength changers (PPLN) 14a, 14b, 14c, mirror 154, dichroic mirror (combiner) (DCM) 162, 164, filter (F) 172, It includes 174, 176, an optical fiber (MMF) 18, a timing control circuit (timing control unit) 19, and a lens (L) 192. Hereinafter, the same parts as those in the third embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

励起レーザ(パルスレーザ出力部)10、ミラー154、ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)162、164、光ファイバ(MMF)18、タイミング制御回路(タイミング制御部)19は、第三の実施形態と同様であり、説明を省略する。ただし、光ファイバ(MMF)18は、ダイクロイックミラー164の出力する第三パルスP3を、レンズ(L)192を介して、その一端で受け、他端から出力する。また、タイミング制御回路19は、光路決定部(第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12b)の出力タイミング(図7のP2aを参照)を制御する。 The third embodiment includes an excitation laser (pulse laser output unit) 10, a mirror 154, a dichroic mirror (combiner) (DCM) 162, 164, an optical fiber (MMF) 18, and a timing control circuit (timing control unit) 19. The same applies to the above, and the description thereof will be omitted. However, the optical fiber (MMF) 18 receives the third pulse P3 output by the dichroic mirror 164 at one end thereof via the lens (L) 192 and outputs the third pulse P3 from the other end. Further, the timing control circuit 19 controls the output timing (see P2a of FIG. 7) of the optical path determination unit (first acousto-optic modulator (AOM) 12a and second acousto-optic modulator (AOM) 12b).

光路決定部は、第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12bを有する。第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12bの平面形状は、双方ともに、長方形である。 The optical path determination unit includes a first acousto-optic modulator (AOM) 12a and a second acousto-optic modulator (AOM) 12b. The planar shapes of the first acousto-optic modulator (AOM) 12a and the second acousto-optic modulator (AOM) 12b are both rectangular.

第一音響光学変調器(AOM)12aの長い方の辺は、第一パルスP1を受ける。第一音響光学変調器(AOM)12aの短い方の辺は、光路OP2に対し、左回りにθB(ブラッグ角)だけ傾いている。 The longer side of the first acousto-optic modulator (AOM) 12a receives the first pulse P1. The shorter side of the first acousto-optic modulator (AOM) 12a is tilted counterclockwise by θB (Bragg angle) with respect to the optical path OP2.

第二音響光学変調器(AOM)12bの長い方の辺は、第一音響光学変調器12aの出力を受ける。第二音響光学変調器(AOM)12bの短い方の辺は、光路OP2に対し、右回りにθB(ブラッグ角)だけ傾いている。 The longer side of the second acousto-optic modulator (AOM) 12b receives the output of the first acousto-optic modulator 12a. The shorter side of the second acousto-optic modulator (AOM) 12b is tilted clockwise by θB (Bragg angle) with respect to the optical path OP2.

第一音響光学変調器(AOM)12aは、第一パルスP1を受け、第一パルスP1の一つずつについて複数の光路OP1、OP2のいずれか一つに光路を決定して出力する。第四の実施形態においては、第一音響光学変調器(AOM)12aは、第一パルスP1の一つずつを、回折(光路OP1)または直進(光路OP2)させて出力する。 The first acousto-optic modulator (AOM) 12a receives the first pulse P1 and determines and outputs an optical path to one of a plurality of optical paths OP1 and OP2 for each of the first pulses P1. In the fourth embodiment, the first acousto-optic modulator (AOM) 12a outputs each of the first pulses P1 by diffracting (optical path OP1) or going straight (optical path OP2).

第二音響光学変調器(AOM)12bは、第一音響光学変調器12aの出力を受け、第一音響光学変調器12aの出力のパルス一つずつについて一つ以上の光路OP1、OP2、OP3のいずれか一つに光路を決定して出力する。第四の実施形態においては、第二音響光学変調器(AOM)12bは、第一パルスが直進(光路OP2)したものを受けて回折(光路OP3)または直進(光路OP2)させて出力し、第一パルスが回折(光路OP1)したものを受けて直進(光路OP1)させて出力する。 The second acousto-optic modulator (AOM) 12b receives the output of the first acousto-optic modulator 12a, and for each pulse of the output of the first acousto-optic modulator 12a, one or more optical paths OP1, OP2, OP3. The optical path is determined for one of them and output. In the fourth embodiment, the second acousto-optic modulator (AOM) 12b receives the first pulse traveling straight (optical path OP2), diffracts it (optical path OP3) or travels straight (optical path OP2), and outputs it. The first pulse is diffracted (optical path OP1) and travels straight (optical path OP1) for output.

なお、第四の実施形態にかかる第一パルスP1、第二パルス(波長変換前)P2a、第二パルス(波長変換後)P2b、第三パルスP3(光ファイバ(MMF)18への入力)のタイミングチャートは、図7と同様である(ただし、図7のP3bはP3に読み替えるものとする)。 The first pulse P1, the second pulse (before wavelength conversion) P2a, the second pulse (after wavelength conversion) P2b, and the third pulse P3 (input to the optical fiber (MMF) 18) according to the fourth embodiment. The timing chart is the same as in FIG. 7 (however, P3b in FIG. 7 shall be read as P3).

例えば、図9および図7を参照して、光路決定部が第一パルスP1の1+3N番目(1、4、7、…番目)(ただし、Nは0以上の整数)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aに音響波を与え、第二音響光学変調器(AOM)12bには音響波を与えない。すると、第一パルスP1の1+3N番目のパルスは、光路OP1(図9参照)を進行する。 For example, referring to FIGS. 9 and 7, when the optical path determination unit receives the 1 + 3Nth (1, 4, 7, ...) (where N is an integer of 0 or more) pulse of the first pulse P1. , The first acousto-optic modulator (AOM) 12a is given an acoustic wave, and the second acousto-optic modulator (AOM) 12b is not given an acoustic wave. Then, the 1 + 3Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP1 (see FIG. 9).

また、光路決定部が第一パルスP1の2+3N番目(2、5、8、…番目)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aにも、第二音響光学変調器(AOM)12bにも音響波を与えない。すると、第一パルスP1の2+3N番目のパルスは、光路OP2(図9参照)を進行する。 Further, when the optical path determination unit receives the 2 + 3Nth (2nd, 5th, 8th, ...) Pulse of the first pulse P1, the first acousto-optic modulator (AOM) 12a also has the second acousto-optic modulator. No acoustic wave is given to (AOM) 12b either. Then, the 2 + 3Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP2 (see FIG. 9).

また、光路決定部が第一パルスP1の3+3N番目(3、6、9、…番目)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aには音響波を与えず、第二音響光学変調器(AOM)12bには音響波を与える。すると、第一パルスP1の3+3N番目のパルスは、光路OP3(図9参照)を進行する。 Further, when the optical path determining unit receives the 3 + 3Nth (3rd, 6th, 9th, ...) Pulse of the first pulse P1, no acoustic wave is applied to the first acousto-optic modulator (AOM) 12a, and the first pulse is not applied. An acoustic wave is applied to the acousto-optic modulator (AOM) 12b. Then, the 3 + 3Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP3 (see FIG. 9).

これにより、光路決定部は、複数の光路OP1、OP2、OP3の各々から、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(3個)で割った値の周波数(2/3kHz)を有し、かつそれぞれ位相が120度異なるパルスである第二パルス(波長変換前)P2aを出力する。 As a result, the optical path determination unit obtains a frequency (2/3 kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2 kHz) by the number of a plurality of optical paths (3) from each of the plurality of optical paths OP1, OP2, OP3. It outputs the second pulse (before wavelength conversion) P2a, which is a pulse having 120 degrees different in phase.

ロンボイドプリズム13aは、第二パルス(波長変換前)P2aのうち、光路OP1を進行したものを受け、光路を平行に、かつ光路OP1から離れるように変更する。ロンボイドプリズム13bは、第二パルス(波長変換前)P2aのうち、光路OP3を進行したものを受け、光路を平行に、かつ光路OP3から離れるように変更する。 The romvoid prism 13a receives the second pulse (before wavelength conversion) P2a that has traveled through the optical path OP1 and changes the optical path so as to be parallel to the optical path and away from the optical path OP1. The romvoid prism 13b receives the second pulse (before wavelength conversion) P2a that has traveled through the optical path OP3, and changes the optical path so as to be parallel to the optical path and away from the optical path OP3.

光減衰器(ATT)11a、11b、11cは、光路OP1を進行した光(ロンボイドプリズム13aの出力)、光路OP2を進行した光、光路OP3を進行した光(ロンボイドプリズム13bの出力)を減衰させて、波長変化部(PPLN)14a、14b、14cに与える。 The optical attenuators (ATT) 11a, 11b, 11c emit light traveling through the optical path OP1 (output of the romvoid prism 13a), light traveling through the optical path OP2, and light traveling through the optical path OP3 (output of the romvoid prism 13b). It is attenuated and applied to the wavelength change parts (PPLN) 14a, 14b, 14c.

波長変化部(PPLN)14a、14bは、第二の実施形態と同様であり、説明を省略する。波長変化部(PPLN)14cは、第二パルスP2aのうち光路OP3を進行したもの(波長W1[nm])をロンボイドプリズム13bから受けて、第二パルスP2b(波長W4[nm])に変換する。波長変化部14bの構成は、図2または図4のうち、所定の間隔D2(ただし、所定の間隔D2をD3に変更する)をあけて配置されている分極反転部144と、それが形成されているLN結晶基板142とに相当する。 The wavelength changing units (PPLN) 14a and 14b are the same as those in the second embodiment, and the description thereof will be omitted. The wavelength change unit (PPLN) 14c receives the second pulse P2a traveling through the optical path OP3 (wavelength W1 [nm]) from the romvoid prism 13b and converts it into the second pulse P2b (wavelength W4 [nm]). To do. The configuration of the wavelength changing portion 14b is such that the polarization reversing portion 144 is arranged at a predetermined interval D2 (however, the predetermined interval D2 is changed to D3) in FIG. 2 or FIG. Corresponds to the LN crystal substrate 142.

なお、波長変化部14aの有するLN結晶基板と、波長変化部14bの有するLN結晶基板と、波長変化部14cの有するLN結晶基板とは別のものである。すなわち、波長変化部14aの有するLN結晶基板と、波長変化部14bの有するLN結晶基板と、波長変化部14cの有するLN結晶基板とは、伝播する進行光(光路OP1を進行したものと、光路OP2を進行したものと、光路OP3を進行したもの)ごとに設けられている。 The LN crystal substrate of the wavelength changing unit 14a, the LN crystal substrate of the wavelength changing unit 14b, and the LN crystal substrate of the wavelength changing unit 14c are different from each other. That is, the LN crystal substrate of the wavelength change unit 14a, the LN crystal substrate of the wavelength change unit 14b, and the LN crystal substrate of the wavelength change unit 14c are propagating traveling light (the one that has advanced the optical path OP1 and the optical path). It is provided for each of the one that has advanced OP2 and the one that has advanced the optical path OP3).

フィルタ(F)172、174、176は、波長変化部(PPLN)14a、14b、14cの出力から、ポンプ光およびアイドラ光を除去して、ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)164、162、ミラー154に出力する。 Filters (F) 172, 174, 176 remove pump light and idler light from the outputs of wavelength changers (PPLN) 14a, 14b, 14c to dichroic mirrors (DCM) 164, 162, Output to mirror 154.

レンズ(L)192は、ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)164の出力を受け、光ファイバ(MMF)18に与える。 The lens (L) 192 receives the output of the dichroic mirror (combiner) (DCM) 164 and supplies it to the optical fiber (MMF) 18.

次に、第四の実施形態の動作を説明する。 Next, the operation of the fourth embodiment will be described.

まず、励起レーザ10が、所定の波長W1[nm]のレーザ光を、所定の周波数(例えば、2kHz)の第一パルスP1(図7参照)として出力する。第一パルスP1は、光路決定部の第一音響光学変調器(AOM)12aに与えられる。タイミング制御回路19が、光路決定部の出力タイミング(図7のP2a参照)を制御する。 First, the excitation laser 10 outputs a laser beam having a predetermined wavelength W1 [nm] as a first pulse P1 (see FIG. 7) having a predetermined frequency (for example, 2 kHz). The first pulse P1 is given to the first acousto-optic modulator (AOM) 12a of the optical path determination unit. The timing control circuit 19 controls the output timing of the optical path determination unit (see P2a in FIG. 7).

光路決定部が第一パルスP1の1+3N番目(1、4、7、…番目)(ただし、Nは0以上の整数)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aに音響波を与え、第二音響光学変調器(AOM)12bには音響波を与えない。すると、第一パルスP1の1+3N番目のパルスは、光路OP1(図9参照)を進行する。よって、光路OP1を進行する進行光は、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(3個)で割った値の周波数(2/3kHz)を有する第二パルス(波長変換前)P2aとなる(図7参照)。 When the optical path determination unit receives the 1 + 3Nth (1, 4, 7, ...) pulse of the first pulse P1 (however, N is an integer of 0 or more), the first acousto-optic modulator (AOM) 12a is used. An acoustic wave is applied, and no acoustic wave is applied to the second acousto-optic modulator (AOM) 12b. Then, the 1 + 3Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP1 (see FIG. 9). Therefore, the traveling light traveling in the optical path OP1 has a second pulse (before wavelength conversion) having a frequency (2/3 kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2 kHz) by the number of a plurality of optical paths (3). It becomes P2a (see FIG. 7).

光路決定部が第一パルスP1の2+3N番目(2、5、8、…番目)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aにも、第二音響光学変調器(AOM)12bにも音響波を与えない。すると、第一パルスP1の2+3N番目のパルスは、光路OP2(図9参照)を進行する。よって、光路OP2を進行する進行光は、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(3個)で割った値の周波数(2/3kHz)を有する第二パルス(波長変換前)P2aとなる(図7参照)。 When the optical path determination unit receives the 2 + 3Nth (2nd, 5th, 8th, ...) Pulse of the first pulse P1, the first acousto-optic modulator (AOM) 12a also has the second acousto-optic modulator (AOM). ) No acoustic wave is given to 12b either. Then, the 2 + 3Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP2 (see FIG. 9). Therefore, the traveling light traveling in the optical path OP2 has a second pulse (before wavelength conversion) having a frequency (2/3 kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2 kHz) by the number of a plurality of optical paths (3). It becomes P2a (see FIG. 7).

光路決定部が第一パルスP1の3+3N番目(3、6、9、…番目)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aには音響波を与えず、第二音響光学変調器(AOM)12bには音響波を与える。すると、第一パルスP1の3+3N番目のパルスは、光路OP3(図9参照)を進行する。よって、光路OP3を進行する進行光は、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(3個)で割った値の周波数(2/3kHz)を有する第二パルス(波長変換前)P2aとなる(図7参照)。 When the optical path determination unit receives the 3 + 3Nth (3rd, 6th, 9th, ...) pulse of the first pulse P1, no acoustic wave is given to the first acousto-optic modulator (AOM) 12a, and the second acoustic An acoustic wave is applied to the optical modulator (AOM) 12b. Then, the 3 + 3Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP3 (see FIG. 9). Therefore, the traveling light traveling in the optical path OP3 has a second pulse (before wavelength conversion) having a frequency (2/3 kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2 kHz) by the number of a plurality of optical paths (3). It becomes P2a (see FIG. 7).

しかも、光路OP1を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相と、光路OP2を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相とは120度異なる。光路OP2を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相と、光路OP3を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相とは120度異なる。光路OP1を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相と、光路OP3を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相とは240度異なる。 Moreover, the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP1 and the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP2 are different by 120 degrees. The phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP2 and the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP3 are different by 120 degrees. The phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP1 and the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP3 are different by 240 degrees.

光路OP1を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a:波長W1[nm])は、ロンボイドプリズム13aにより光路が変化させられ、光減衰器(ATT)11aにより減衰されて、波長変化部(PPLN)14aに与えられる。さらに、波長変化部(PPLN)14aに与えられた光は、波長変化部14aにおいて所定の間隔D1をあけて配置されている分極反転部144を伝播し、波長がW2[nm]に変換され、第二パルス(波長変換後)P2bとなり、フィルタ(F)172によりポンプ光およびアイドラ光が除去されてから、ダイクロイックミラー164に与えられる。 The traveling light traveling through the optical path OP1 (second pulse (before wavelength conversion) P2a: wavelength W1 [nm]) has its optical path changed by the romvoid prism 13a and attenuated by the optical attenuator (ATT) 11a to have a wavelength. It is given to the change part (PPLN) 14a. Further, the light given to the wavelength changing unit (PPLN) 14a propagates through the polarization inversion unit 144 arranged at a predetermined interval D1 in the wavelength changing unit 14a, and the wavelength is converted to W2 [nm]. It becomes the second pulse (after wavelength conversion) P2b, and after the pump light and idler light are removed by the filter (F) 172, it is given to the dichroic mirror 164.

光路OP2を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a:波長W1[nm])は、光減衰器(ATT)11bにより減衰されて、波長変化部(PPLN)14bに与えられる。さらに、波長変化部(PPLN)14bに与えられた光は、波長変化部14bにおいて所定の間隔D2をあけて配置されている分極反転部144を伝播し、波長がW3[nm]に変換され、第二パルス(波長変換後)P2bとなり、フィルタ(F)174によりポンプ光およびアイドラ光が除去され、ダイクロイックミラー162により反射されてから、ダイクロイックミラー164に与えられる。 The traveling light traveling through the optical path OP2 (second pulse (before wavelength conversion) P2a: wavelength W1 [nm]) is attenuated by the optical attenuator (ATT) 11b and given to the wavelength change unit (PPLN) 14b. Further, the light given to the wavelength changing part (PPLN) 14b propagates through the polarization inversion part 144 arranged at a predetermined interval D2 in the wavelength changing part 14b, and the wavelength is converted to W3 [nm]. It becomes the second pulse (after wavelength conversion) P2b, the pump light and the idler light are removed by the filter (F) 174, reflected by the dichroic mirror 162, and then given to the dichroic mirror 164.

光路OP3を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a:波長W1[nm])は、ロンボイドプリズム13bにより光路が変化させられ、光減衰器(ATT)11cにより減衰されて、波長変化部(PPLN)14cに与えられる。さらに、波長変化部(PPLN)14cに与えられた光は、波長変化部14aにおいて所定の間隔D3をあけて配置されている分極反転部144を伝播し、波長がW4[nm]に変換され、第二パルス(波長変換後)P2bとなり、フィルタ(F)176によりポンプ光およびアイドラ光が除去され、ミラー154により反射されてから、ダイクロイックミラー162を介して、ダイクロイックミラー164に与えられる。 The traveling light traveling through the optical path OP3 (second pulse (before wavelength conversion) P2a: wavelength W1 [nm]) has its optical path changed by the romvoid prism 13b and attenuated by the optical attenuator (ATT) 11c. It is given to the change part (PPLN) 14c. Further, the light given to the wavelength changing unit (PPLN) 14c propagates through the polarization inversion unit 144 arranged at a predetermined interval D3 in the wavelength changing unit 14a, and the wavelength is converted to W4 [nm]. It becomes the second pulse (after wavelength conversion) P2b, the pump light and the idler light are removed by the filter (F) 176, reflected by the mirror 154, and then given to the dichroic mirror 164 via the dichroic mirror 162.

波長変化部14a、14b、14cの出力する第二パルス(波長変換後)P2bのうち、波長W2[nm]のものと、波長W3[nm]のものと、波長W4[nm]のものとがダイクロイックミラー164により合波され、所定の周波数(2kHz)を有する第三パルスP3となる。 Of the second pulses (after wavelength conversion) P2b output by the wavelength change units 14a, 14b, and 14c, those with a wavelength of W2 [nm], those with a wavelength of W3 [nm], and those with a wavelength of W4 [nm] are Wavelength is combined by the dichroic mirror 164 to become a third pulse P3 having a predetermined frequency (2 kHz).

第三パルスP3は、レンズ(L)192を透過して、光ファイバ(MMF)18に与えられる。 The third pulse P3 is transmitted to the optical fiber (MMF) 18 through the lens (L) 192.

第四の実施形態によれば、第三の実施形態における音響光学偏向器120にかえて、音響光学変調器を2個(第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12b)用いることで、第三の実施形態と同様に3種類の波長のパルス光を照射することが可能となる。なお、音響光学偏向器よりも音響光学変調器(2個)の方が、レーザ光出力装置1への実装が容易で、低コストといった利点がある。 According to the fourth embodiment, instead of the acousto-optic deflector 120 in the third embodiment, two acousto-optic modulators (first acousto-optic modulator (AOM) 12a and second acousto-optic modulator ( By using AOM) 12b), it is possible to irradiate pulsed light having three kinds of wavelengths as in the third embodiment. The acousto-optic modulators (two) are easier to mount on the laser light output device 1 than the acousto-optic deflectors, and have the advantages of low cost.

また、第四の実施形態においては、第三の実施形態と同じく、LN結晶基板142は、ただ一つであり、分極反転部144の全てが形成されているようにしてもよい。 Further, in the fourth embodiment, as in the third embodiment, there is only one LN crystal substrate 142, and all of the polarization inversion portions 144 may be formed.

なお、第四の実施形態においては、光路決定部(第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12b)の動作について、以下のような変形例が考えられる。 In the fourth embodiment, the following modifications can be considered for the operation of the optical path determination unit (first acousto-optic modulator (AOM) 12a and second acousto-optic modulator (AOM) 12b).

図12は、第四の実施形態の変形例にかかるレーザ光出力装置1における光路決定部(第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12b)の近傍の拡大図である。 FIG. 12 shows an enlargement of the vicinity of the optical path determination unit (first acousto-optic modulator (AOM) 12a and second acousto-optic modulator (AOM) 12b) in the laser light output device 1 according to the modified example of the fourth embodiment. It is a figure.

第一音響光学変調器(AOM)12aは、第一パルスP1を受け、第一パルスP1の一つずつについて複数の光路OP1、OP2のいずれか一つに光路を決定して出力する。例えば、第一音響光学変調器(AOM)12aは、第一パルスP1の一つずつを、回折(光路OP1)または直進(光路OP2)させて出力する。ここまでは、第四の実施形態と同じである。 The first acousto-optic modulator (AOM) 12a receives the first pulse P1 and determines and outputs an optical path to one of a plurality of optical paths OP1 and OP2 for each of the first pulses P1. For example, the first acousto-optic modulator (AOM) 12a outputs each of the first pulses P1 by diffracting (optical path OP1) or going straight (optical path OP2). Up to this point, it is the same as the fourth embodiment.

ここで、第二音響光学変調器(AOM)12bは、第一音響光学変調器12aの出力を受け、第一音響光学変調器12aの出力のパルス一つずつについて一つ以上の光路OP1、OP2、OP3のいずれか一つに光路を決定して出力する。第四の実施形態の変形例においては、第二音響光学変調器(AOM)12bは、第一パルスが直進(光路OP2)したものを受けて直進させ(光路OP2)(回折させない点が第四の実施形態と異なる)、第一パルスが回折(光路OP1)したものを受けて回折(光路OP3)または直進(光路OP1)させて(回折させることがある点が第四の実施形態と異なる)出力する。 Here, the second acousto-optic modulator (AOM) 12b receives the output of the first acousto-optic modulator 12a, and one or more optical paths OP1 and OP2 for each pulse of the output of the first acousto-optic modulator 12a. , OP3, determines the optical path and outputs it. In the modified example of the fourth embodiment, the second acousto-optic modulator (AOM) 12b receives the first pulse going straight (optical path OP2) and goes straight (optical path OP2) (the fourth point is that it is not diffracted). (Different from the fourth embodiment), the first pulse is diffracted (optical path OP1) and diffracted (optical path OP3) or straight (optical path OP1) (the point that it may be diffracted is different from the fourth embodiment). Output.

なお、第二音響光学変調器(AOM)12bの短い方の辺は、光路OP1に対し、左回りにθB(ブラッグ角)だけ傾いている。 The shorter side of the second acousto-optic modulator (AOM) 12b is tilted counterclockwise by θB (Bragg angle) with respect to the optical path OP1.

第五の実施形態
第五の実施形態にかかるレーザ光出力装置1は、第四の実施形態と同じく2個の音響光学変調器(第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12b)を用いながら、4種類の波長のパルス光を照射する点が第四の実施形態にかかるレーザ光出力装置1と主に異なる。
Fifth Embodiment The laser light output device 1 according to the fifth embodiment has two acousto-optic modulators (first acousto-optic modulator (AOM) 12a and second acousto-optic modulation) as in the fourth embodiment. The point of irradiating pulsed light of four kinds of wavelengths while using the device (AOM) 12b) is mainly different from the laser light output device 1 according to the fourth embodiment.

図10は、第五の実施形態にかかるレーザ光出力装置1の構成を示す図である。図11は、第五の実施形態にかかるレーザ光出力装置1における光路決定部(第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12b)の近傍の拡大図である。 FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the laser light output device 1 according to the fifth embodiment. FIG. 11 is an enlarged view of the vicinity of the optical path determination unit (first acousto-optic modulator (AOM) 12a and second acousto-optic modulator (AOM) 12b) in the laser light output device 1 according to the fifth embodiment. ..

第五の実施形態にかかるレーザ光出力装置1は、励起レーザ(パルスレーザ出力部)10、光減衰器(ATT)11a、11b、11c、11d、第一音響光学変調器(AOM)12a、第二音響光学変調器(AOM)12b、ロンボイドプリズム13c、13d、13e、13f、波長変化部(PPLN)14a、14b、14c、14d、ミラー154、ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)161、162、164、フィルタ(F)172、174、176、178、光ファイバ(MMF)18、タイミング制御回路(タイミング制御部)19、レンズ(L)192を備える。以下、第四の実施形態と同様な部分は同一の符号を付して説明を省略する。 The laser light output device 1 according to the fifth embodiment includes an excitation laser (pulse laser output unit) 10, light attenuators (ATT) 11a, 11b, 11c, 11d, a first acousto-optic modulator (AOM) 12a, and a third. Biacousto-optic modulator (AOM) 12b, longoid prism 13c, 13d, 13e, 13f, wavelength changer (PPLN) 14a, 14b, 14c, 14d, mirror 154, dichroic mirror (combiner) (DCM) 161 It includes 162, 164, a filter (F) 172, 174, 176, 178, an optical fiber (MMF) 18, a timing control circuit (timing control unit) 19, and a lens (L) 192. Hereinafter, the same parts as those in the fourth embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

励起レーザ(パルスレーザ出力部)10、光減衰器(ATT)11a、11b、11c、波長変化部(PPLN)14a、14b、14c、ミラー154、ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)162、164、フィルタ(F)172、174、176、光ファイバ(MMF)18、タイミング制御回路(タイミング制御部)19、レンズ(L)192は、第四の実施形態と同様であり、説明を省略する。 Excitation laser (pulse laser output unit) 10, optical attenuator (ATT) 11a, 11b, 11c, wavelength change unit (PPLN) 14a, 14b, 14c, mirror 154, dichroic mirror (combiner) (DCM) 162, 164 , Filter (F) 172, 174, 176, optical fiber (MMF) 18, timing control circuit (timing control unit) 19, and lens (L) 192 are the same as those in the fourth embodiment, and description thereof will be omitted.

ただし、ミラー154は、第二パルス(波長変換後)P2bのうち、光路OP4を進行したものを受け、ダイクロイックミラー161に向けて反射する。ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)162は、第二パルス(波長変換後)P2bのうち、光路OP2を進行したものと、ダイクロイックミラー161からの反射光とを合波し、ダイクロイックミラー164に向けて反射する。フィルタ(F)176は、波長変化部(PPLN)14cの出力から、ポンプ光およびアイドラ光を除去して、ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)161に出力する。 However, the mirror 154 receives the second pulse (after wavelength conversion) P2b that has traveled through the optical path OP4 and reflects it toward the dichroic mirror 161. The dichroic mirror (combiner) (DCM) 162 combines the second pulse (after wavelength conversion) P2b, which has traveled in the optical path OP2, with the reflected light from the dichroic mirror 161 to form the dichroic mirror 164. Reflect toward. The filter (F) 176 removes the pump light and the idler light from the output of the wavelength change unit (PPLN) 14c and outputs the light to the dichroic mirror (combiner) (DCM) 161.

フィルタ(F)178は、波長変化部(PPLN)14dの出力から、ポンプ光およびアイドラ光を除去して、ミラー154に出力する。 The filter (F) 178 removes the pump light and the idler light from the output of the wavelength change unit (PPLN) 14d and outputs the pump light and the idler light to the mirror 154.

光路決定部は、第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12bを有する。第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12bの平面形状は、双方ともに、長方形である。 The optical path determination unit includes a first acousto-optic modulator (AOM) 12a and a second acousto-optic modulator (AOM) 12b. The planar shapes of the first acousto-optic modulator (AOM) 12a and the second acousto-optic modulator (AOM) 12b are both rectangular.

第一音響光学変調器(AOM)12aの長い方の辺と、第二音響光学変調器(AOM)12bの長い方の辺とは、互いに平行である。なお、光路OP4は、第一音響光学変調器(AOM)12aの短い方の辺に対し、右回りにθB(ブラッグ角)だけ傾いている。第一音響光学変調器(AOM)12aの長い方の辺は第一パルスP1を受け、第二音響光学変調器(AOM)12bの長い方の辺は第一音響光学変調器12aの出力を受ける。 The long side of the first acousto-optic modulator (AOM) 12a and the long side of the second acousto-optic modulator (AOM) 12b are parallel to each other. The optical path OP4 is tilted clockwise by θB (Bragg angle) with respect to the shorter side of the first acousto-optic modulator (AOM) 12a. The longer side of the first acousto-optic modulator (AOM) 12a receives the first pulse P1, and the longer side of the second acousto-optic modulator (AOM) 12b receives the output of the first acousto-optic modulator 12a. ..

第一音響光学変調器(AOM)12aは、第一パルスP1を受け、第一パルスP1の一つずつについて複数の光路OP1、OP4のいずれか一つに光路を決定して出力する。第五の実施形態においては、第一音響光学変調器(AOM)12aは、第一パルスP1の一つずつを、回折(光路OP1)または直進(光路OP4)させて出力する。 The first acousto-optic modulator (AOM) 12a receives the first pulse P1 and determines and outputs an optical path to one of a plurality of optical paths OP1 and OP4 for each of the first pulses P1. In the fifth embodiment, the first acousto-optic modulator (AOM) 12a outputs each of the first pulses P1 by diffracting (optical path OP1) or going straight (optical path OP4).

第二音響光学変調器(AOM)12bは、第一音響光学変調器12aの出力を受け、第一音響光学変調器12aの出力のパルス一つずつについて一つ以上の光路OP1、OP2、OP3、OP4のいずれか一つに光路を決定して出力する。第五の実施形態においては、第二音響光学変調器(AOM)12bが、第一音響光学変調器(AOM)12aの出力のパルス一つずつを、回折(光路OP2、OP3)または直進(光路OP1、OP4)させて出力する。より詳細には、第二音響光学変調器(AOM)12bは、第一パルスが直進(光路OP4)したものを受けて回折(光路OP2)または直進(光路OP4)させて出力し、第一パルスが回折(光路OP1)したものを受けて回折(光路OP3)または直進(光路OP1)させて出力する。 The second acousto-optic modulator (AOM) 12b receives the output of the first acousto-optic modulator 12a, and one or more optical paths OP1, OP2, OP3, for each pulse of the output of the first acousto-optic modulator 12a. The optical path is determined and output to any one of OP4. In a fifth embodiment, the second acousto-optic modulator (AOM) 12b diffracts (optical paths OP2, OP3) or straight-ahead (optical path OP2, OP3) or straight ahead (optical path OP2, OP3) for each pulse of the output of the first acousto-optic modulator (AOM) 12a. OP1, OP4) and output. More specifically, the second acousto-optic modulator (AOM) 12b receives the first pulse going straight (optical path OP4), diffracts it (optical path OP2) or goes straight (optical path OP4), and outputs the first pulse. Receives what is diffracted (optical path OP1) and diffracts (optical path OP3) or goes straight (optical path OP1) and outputs it.

光路決定部が第一パルスP1の1+4N番目(1、5、9、…番目)(ただし、Nは0以上の整数)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aに音響波を与え、第二音響光学変調器(AOM)12bには音響波を与えない。すると、第一パルスP1の1+4N番目のパルスは、光路OP1(図11参照)を進行する。 When the optical path determination unit receives the 1 + 4Nth (1, 5, 9, ...) Pulse of the first pulse P1 (where N is an integer of 0 or more), the first acousto-optic modulator (AOM) 12a is used. An acoustic wave is applied, and no acoustic wave is applied to the second acousto-optic modulator (AOM) 12b. Then, the 1 + 4Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP1 (see FIG. 11).

また、光路決定部が第一パルスP1の2+4N番目(2、6、10、…番目)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aに音響波を与えず、第二音響光学変調器(AOM)12bには音響波を与える。すると、第一パルスP1の2+4N番目のパルスは、光路OP2(図11参照)を進行する。 Further, when the optical path determination unit receives the 2 + 4Nth (2nd, 6th, 10th, ...) Pulses of the first pulse P1, no acoustic wave is applied to the first acousto-optic modulator (AOM) 12a, and the second pulse An acoustic wave is applied to the acousto-optic modulator (AOM) 12b. Then, the 2 + 4Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP2 (see FIG. 11).

また、光路決定部が第一パルスP1の3+4N番目(3、7、11、…番目)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aに音響波を与え、第二音響光学変調器(AOM)12bにも音響波を与える。すると、第一パルスP1の3+4N番目のパルスは、光路OP3(図11参照)を進行する。 Further, when the optical path determination unit receives the 3 + 4Nth (3rd, 7th, 11th, ...) Pulse of the first pulse P1, an acoustic wave is applied to the first acousto-optic modulator (AOM) 12a to provide the second acoustic. An acoustic wave is also applied to the optical modulator (AOM) 12b. Then, the 3 + 4Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP3 (see FIG. 11).

また、光路決定部が第一パルスP1の4+4N番目(4、8、12、…番目)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aには音響波を与えず、第二音響光学変調器(AOM)12bにも音響波を与えない。すると、第一パルスP1の4+4N番目のパルスは、光路OP4(図11参照)を進行する。 Further, when the optical path determination unit receives the 4 + 4Nth (4th, 8th, 12th, ...) Pulse of the first pulse P1, no acoustic wave is applied to the first acousto-optic modulator (AOM) 12a, and the first pulse is No acoustic wave is applied to the acousto-optic modulator (AOM) 12b. Then, the 4 + 4Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP4 (see FIG. 11).

これにより、光路決定部は、複数の光路OP1、OP2、OP3、OP4の各々から、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(4個)で割った値の周波数(1/2kHz)を有し、かつそれぞれ位相が90度異なるパルスである第二パルス(波長変換前)P2aを出力する。 As a result, the optical path determination unit determines the frequency (1 / 2kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2kHz) by the number of the plurality of optical paths (4) from each of the plurality of optical paths OP1, OP2, OP3, and OP4. ), And the second pulse (before wavelength conversion) P2a, which is a pulse whose phase is different by 90 degrees, is output.

ロンボイドプリズム13cは、第二パルス(波長変換前)P2aのうち、光路OP1を進行したものを受け、光路を平行に、かつ光路OP1から離れるように変更する。ロンボイドプリズム13eは、第二パルス(波長変換前)P2aのうち、光路OP2を進行したものを受け、光路を平行に、かつ光路OP2から離れるように変更する。ロンボイドプリズム13fは、第二パルス(波長変換前)P2aのうち、光路OP3を進行したものを受け、光路を平行に、かつ光路OP3から離れるように変更する。ロンボイドプリズム13dは、第二パルス(波長変換前)P2aのうち、光路OP4を進行したものを受け、光路を平行に、かつ光路OP4から離れるように変更する。 The romvoid prism 13c receives the second pulse (before wavelength conversion) P2a that has traveled through the optical path OP1 and changes the optical path so as to be parallel to the optical path and away from the optical path OP1. The romvoid prism 13e receives the second pulse (before wavelength conversion) P2a that has traveled through the optical path OP2, and changes the optical path so as to be parallel to the optical path and away from the optical path OP2. The romvoid prism 13f receives the second pulse (before wavelength conversion) P2a that has traveled through the optical path OP3, and changes the optical path so as to be parallel to the optical path and away from the optical path OP3. The romvoid prism 13d receives the second pulse (before wavelength conversion) P2a that has traveled through the optical path OP4, and changes the optical path so as to be parallel to the optical path and away from the optical path OP4.

光減衰器(ATT)11dは、光路OP4を進行した光(ロンボイドプリズム13dの出力)を減衰させて、波長変化部(PPLN)14dに与える。 The optical attenuator (ATT) 11d attenuates the light traveling through the optical path OP4 (the output of the longoid prism 13d) and gives it to the wavelength change unit (PPLN) 14d.

波長変化部(PPLN)14dは、第二パルスP2aのうち光路OP4を進行したもの(波長W1[nm])をロンボイドプリズム13dから受けて、第二パルスP2b(波長W5[nm])に変換する。波長変化部14bの構成は、図2または図4のうち、所定の間隔D2(ただし、所定の間隔D2を、D1、D2およびD3のいずれとも異なるD4に変更する)をあけて配置されている分極反転部144と、それが形成されているLN結晶基板142とに相当する。 The wavelength change unit (PPLN) 14d receives the second pulse P2a traveling through the optical path OP4 (wavelength W1 [nm]) from the romvoid prism 13d and converts it into the second pulse P2b (wavelength W5 [nm]). To do. The configuration of the wavelength changing unit 14b is arranged with a predetermined interval D2 (however, the predetermined interval D2 is changed to D4 different from any of D1, D2, and D3) in FIG. 2 or FIG. It corresponds to the polarization inversion portion 144 and the LN crystal substrate 142 on which it is formed.

なお、波長変化部14aの有するLN結晶基板と、波長変化部14bの有するLN結晶基板と、波長変化部14cの有するLN結晶基板と、波長変化部14dの有するLN結晶基板とは別のものである。すなわち、波長変化部14aの有するLN結晶基板と、波長変化部14bの有するLN結晶基板と、波長変化部14cの有するLN結晶基板と、波長変化部14dの有するLN結晶基板とは、伝播する進行光(光路OP1を進行したものと、光路OP2を進行したものと、光路OP3を進行したものと、光路OP4を進行したもの)ごとに設けられている。 The LN crystal substrate of the wavelength changing unit 14a, the LN crystal substrate of the wavelength changing unit 14b, the LN crystal substrate of the wavelength changing unit 14c, and the LN crystal substrate of the wavelength changing unit 14d are different. is there. That is, the LN crystal substrate of the wavelength changing unit 14a, the LN crystal substrate of the wavelength changing unit 14b, the LN crystal substrate of the wavelength changing unit 14c, and the LN crystal substrate of the wavelength changing unit 14d propagate. It is provided for each light (one in which the optical path OP1 is advanced, one in which the optical path OP2 is advanced, one in which the optical path OP3 is advanced, and one in which the optical path OP4 is advanced).

次に、第五の実施形態の動作を説明する。 Next, the operation of the fifth embodiment will be described.

まず、励起レーザ10が、所定の波長W1[nm]のレーザ光を、所定の周波数(例えば、2kHz)の第一パルスP1として出力する。第一パルスP1は、光路決定部の第一音響光学変調器(AOM)12aに与えられる。タイミング制御回路19が、光路決定部の出力タイミングを制御する。 First, the excitation laser 10 outputs a laser beam having a predetermined wavelength W1 [nm] as a first pulse P1 having a predetermined frequency (for example, 2 kHz). The first pulse P1 is given to the first acousto-optic modulator (AOM) 12a of the optical path determination unit. The timing control circuit 19 controls the output timing of the optical path determination unit.

光路決定部が第一パルスP1の1+4N番目(1、5、9、…番目)(ただし、Nは0以上の整数)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aに音響波を与え、第二音響光学変調器(AOM)12bには音響波を与えない。すると、第一パルスP1の1+4N番目のパルスは、光路OP1(図11参照)を進行する。よって、光路OP1を進行する進行光は、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(4個)で割った値の周波数(1/2kHz)を有する第二パルス(波長変換前)P2aとなる。 When the optical path determination unit receives the 1 + 4Nth (1, 5, 9, ...) Pulse of the first pulse P1 (where N is an integer of 0 or more), the first acousto-optic modulator (AOM) 12a is used. An acoustic wave is applied, and no acoustic wave is applied to the second acousto-optic modulator (AOM) 12b. Then, the 1 + 4Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP1 (see FIG. 11). Therefore, the traveling light traveling in the optical path OP1 has a second pulse (before wavelength conversion) having a frequency (1 / 2kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2kHz) by the number of a plurality of optical paths (4). It becomes P2a.

光路決定部が第一パルスP1の2+4N番目(2、6、10、…番目)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aに音響波を与えず、第二音響光学変調器(AOM)12bには音響波を与える。すると、第一パルスP1の2+4N番目のパルスは、光路OP2(図11参照)を進行する。よって、光路OP2を進行する進行光は、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(4個)で割った値の周波数(1/2kHz)を有する第二パルス(波長変換前)P2aとなる。 When the optical path determination unit receives the 2 + 4Nth (2nd, 6th, 10th, ...) pulse of the first pulse P1, no acoustic wave is applied to the first acousto-optic modulator (AOM) 12a, and the second acousto-optics An acoustic wave is applied to the modulator (AOM) 12b. Then, the 2 + 4Nth pulse of the first pulse P1 travels in the optical path OP2 (see FIG. 11). Therefore, the traveling light traveling in the optical path OP2 has a second pulse (before wavelength conversion) having a frequency (1 / 2kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2kHz) by the number of a plurality of optical paths (4). It becomes P2a.

光路決定部が第一パルスP1の3+4N番目(3、7、11、…番目)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aに音響波を与え、第二音響光学変調器(AOM)12bにも音響波を与える。すると、第一パルスP1の3+4N番目のパルスは、光路OP3(図11参照)を進行する。よって、光路OP3を進行する進行光は、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(4個)で割った値の周波数(1/2kHz)を有する第二パルス(波長変換前)P2aとなる。 When the optical path determination unit receives the 3 + 4Nth (3rd, 7th, 11th, ...) pulse of the first pulse P1, an acoustic wave is applied to the first acousto-optic modulator (AOM) 12a to perform the second acousto-optic modulation. An acoustic wave is also applied to the vessel (AOM) 12b. Then, the 3 + 4Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP3 (see FIG. 11). Therefore, the traveling light traveling in the optical path OP3 has a second pulse (before wavelength conversion) having a frequency (1 / 2kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2kHz) by the number of a plurality of optical paths (4). It becomes P2a.

光路決定部が第一パルスP1の4+4N番目(4、8、12、…番目)のパルスを受けた時点では、第一音響光学変調器(AOM)12aには音響波を与えず、第二音響光学変調器(AOM)12bにも音響波を与えない。すると、第一パルスP1の4+4N番目のパルスは、光路OP4(図11参照)を進行する。よって、光路OP4を進行する進行光は、所定の周波数(例えば、2kHz)を複数の光路の個数(4個)で割った値の周波数(1/2kHz)を有する第二パルス(波長変換前)P2aとなる。 When the optical path determination unit receives the 4 + 4Nth (4th, 8th, 12th, ...) pulse of the first pulse P1, no acoustic wave is given to the first acousto-optic modulator (AOM) 12a, and the second acoustic No acoustic wave is applied to the optical modulator (AOM) 12b. Then, the 4 + 4Nth pulse of the first pulse P1 advances in the optical path OP4 (see FIG. 11). Therefore, the traveling light traveling in the optical path OP4 has a second pulse (before wavelength conversion) having a frequency (1 / 2kHz) obtained by dividing a predetermined frequency (for example, 2kHz) by the number of a plurality of optical paths (4). It becomes P2a.

しかも、光路OP1を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相と、光路OP2を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相と、光路OP3を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相と、光路OP4を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a)の位相とは90度ずつ異なる。 Moreover, the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP1 and the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP2 and the optical path OP3 are advanced. The phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling and the phase of the traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a) traveling in the optical path OP4 are different by 90 degrees.

光路OP1を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a:波長W1[nm])は、ロンボイドプリズム13cにより光路が変化させられ、光減衰器(ATT)11aにより減衰されて、波長変化部(PPLN)14aに与えられる。さらに、波長変化部(PPLN)14aに与えられた光は、波長変化部14aにおいて所定の間隔D1をあけて配置されている分極反転部144を伝播し、波長がW2[nm]に変換され、第二パルス(波長変換後)P2bとなり、フィルタ(F)172によりポンプ光およびアイドラ光が除去されてから、ダイクロイックミラー164に与えられる。 The traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a: wavelength W1 [nm]) traveling in the optical path OP1 has its optical path changed by the romvoid prism 13c and attenuated by the optical attenuator (ATT) 11a to have a wavelength. It is given to the change part (PPLN) 14a. Further, the light given to the wavelength changing unit (PPLN) 14a propagates through the polarization inversion unit 144 arranged at a predetermined interval D1 in the wavelength changing unit 14a, and the wavelength is converted to W2 [nm]. It becomes the second pulse (after wavelength conversion) P2b, and after the pump light and idler light are removed by the filter (F) 172, it is given to the dichroic mirror 164.

光路OP2を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a:波長W1[nm])は、ロンボイドプリズム13eにより光路が変化させられ、光減衰器(ATT)11bにより減衰されて、波長変化部(PPLN)14bに与えられる。さらに、波長変化部(PPLN)14bに与えられた光は、波長変化部14bにおいて所定の間隔D2をあけて配置されている分極反転部144を伝播し、波長がW3[nm]に変換され、第二パルス(波長変換後)P2bとなり、フィルタ(F)174によりポンプ光およびアイドラ光が除去され、ダイクロイックミラー162により反射されてから、ダイクロイックミラー164に与えられる。 The traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a: wavelength W1 [nm]) traveling in the optical path OP2 has its optical path changed by the romvoid prism 13e and attenuated by the optical attenuator (ATT) 11b to have a wavelength. It is given to the change part (PPLN) 14b. Further, the light given to the wavelength changing part (PPLN) 14b propagates through the polarization inversion part 144 arranged at a predetermined interval D2 in the wavelength changing part 14b, and the wavelength is converted to W3 [nm]. It becomes the second pulse (after wavelength conversion) P2b, the pump light and the idler light are removed by the filter (F) 174, reflected by the dichroic mirror 162, and then given to the dichroic mirror 164.

光路OP3を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a:波長W1[nm])は、ロンボイドプリズム13fにより光路が変化させられ、光減衰器(ATT)11cにより減衰されて、波長変化部(PPLN)14cに与えられる。さらに、波長変化部(PPLN)14cに与えられた光は、波長変化部14cにおいて所定の間隔D3をあけて配置されている分極反転部144を伝播し、波長がW4[nm]に変換され、第二パルス(波長変換後)P2bとなり、フィルタ(F)176によりポンプ光およびアイドラ光が除去され、ダイクロイックミラー161により反射されてから、ダイクロイックミラー162を介して、ダイクロイックミラー164に与えられる。 The traveling light traveling in the optical path OP3 (second pulse (before wavelength conversion) P2a: wavelength W1 [nm]) has its optical path changed by the romvoid prism 13f and attenuated by the optical attenuator (ATT) 11c to have a wavelength. It is given to the change part (PPLN) 14c. Further, the light given to the wavelength changing part (PPLN) 14c propagates through the polarization inversion part 144 arranged at a predetermined interval D3 in the wavelength changing part 14c, and the wavelength is converted to W4 [nm]. It becomes the second pulse (after wavelength conversion) P2b, the pump light and the idler light are removed by the filter (F) 176, reflected by the dichroic mirror 161 and then given to the dichroic mirror 164 via the dichroic mirror 162.

光路OP4を進行する進行光(第二パルス(波長変換前)P2a:波長W1[nm])は、ロンボイドプリズム13dにより光路が変化させられ、光減衰器(ATT)11dにより減衰されて、波長変化部(PPLN)14dに与えられる。さらに、波長変化部(PPLN)14dに与えられた光は、波長変化部14dにおいて所定の間隔D4をあけて配置されている分極反転部144を伝播し、波長がW5[nm]に変換され、第二パルス(波長変換後)P2bとなり、フィルタ(F)178によりポンプ光およびアイドラ光が除去され、ミラー154により反射されてから、ダイクロイックミラー161、162を介して、ダイクロイックミラー164に与えられる。 The traveling light (second pulse (before wavelength conversion) P2a: wavelength W1 [nm]) traveling in the optical path OP4 has its optical path changed by the romvoid prism 13d and attenuated by the optical attenuator (ATT) 11d to have a wavelength. It is given to the change part (PPLN) 14d. Further, the light given to the wavelength changing portion (PPLN) 14d propagates through the polarization inversion portion 144 arranged at a predetermined interval D4 in the wavelength changing portion 14d, and the wavelength is converted to W5 [nm]. It becomes the second pulse (after wavelength conversion) P2b, the pump light and the idler light are removed by the filter (F) 178, reflected by the mirror 154, and then given to the dichroic mirror 164 via the dichroic mirrors 161 and 162.

波長変化部14a、14b、14c、14dの出力する第二パルス(波長変換後)P2bのうち、波長W2[nm]のものと、波長W3[nm]のものと、波長W4[nm]のものと、波長W5[nm]のものとがダイクロイックミラー164により合波され、所定の周波数(2kHz)を有する第三パルスP3となる。 Of the second pulses (after wavelength conversion) P2b output by the wavelength changing units 14a, 14b, 14c, 14d, those having a wavelength of W2 [nm], those having a wavelength of W3 [nm], and those having a wavelength of W4 [nm]. And the wavelength W5 [nm] are combined by the dichroic mirror 164 to form a third pulse P3 having a predetermined frequency (2 kHz).

第三パルスP3は、レンズ(L)192を透過して、光ファイバ(MMF)18に与えられる。 The third pulse P3 is transmitted to the optical fiber (MMF) 18 through the lens (L) 192.

第五の実施形態によれば、第四の実施形態と同じく、2個の音響光学変調器(第一音響光学変調器(AOM)12aおよび第二音響光学変調器(AOM)12b)を用いながら、第四の実施形態よりも多い4種類の波長のパルス光を照射することが可能となる。 According to the fifth embodiment, as in the fourth embodiment, while using two acousto-optic modulators (first acousto-optic modulator (AOM) 12a and second acousto-optic modulator (AOM) 12b). , It is possible to irradiate pulsed light of four kinds of wavelengths, which is larger than that of the fourth embodiment.

また、第五の実施形態においては、第三の実施形態と同じく、LN結晶基板142は、ただ一つであり、分極反転部144の全てが形成されているようにしてもよい。 Further, in the fifth embodiment, as in the third embodiment, there is only one LN crystal substrate 142, and all of the polarization inversion portions 144 may be formed.

第六の実施形態
第六の実施形態は、第一、第二、第三、第四および第五の実施形態(変形例を含む)にかかるレーザ光出力装置1を用いた光音響波測定装置100に関するものである。
Sixth Embodiment The sixth embodiment is a photoacoustic wave measuring device using the laser light output device 1 according to the first, second, third, fourth and fifth embodiments (including modifications). It is about 100.

図13は、本発明の第六の実施形態にかかる光音響波測定装置100の構成を示す機能ブロック図である。 FIG. 13 is a functional block diagram showing the configuration of the photoacoustic wave measuring device 100 according to the sixth embodiment of the present invention.

第六の実施形態にかかる光音響波測定装置100は、測定対象200(例えば、人体における3mm程度の深さまでの基底細胞がん近傍の新生血管であるが、それに限定されない)を測定するためのものであり、レーザ光出力装置1、測定部4を備える。 The photoacoustic wave measuring device 100 according to the sixth embodiment is for measuring a measurement target 200 (for example, a new blood vessel in the vicinity of a basal cell carcinoma up to a depth of about 3 mm in the human body, but is not limited thereto). It is provided with a laser light output device 1 and a measuring unit 4.

レーザ光出力装置1は、第一、第二、第三、第四および第五の実施形態(変形例を含む)にかかるレーザ光出力装置1と同じものである。ただし、レーザ光出力装置1の出力するレーザ光PLは、第一、第二、第三、第四および第五の実施形態(変形例を含む)における第三パルス(フィルタリング後)P3bが光ファイバ18を通過したものである。なお、レーザ光出力装置1は、レーザ光PLにおけるパルスが出力された時点に同期したトリガ信号を測定部4に与える。 The laser light output device 1 is the same as the laser light output device 1 according to the first, second, third, fourth and fifth embodiments (including modifications). However, in the laser light PL output by the laser light output device 1, the third pulse (after filtering) P3b in the first, second, third, fourth and fifth embodiments (including modifications) is an optical fiber. It has passed through 18. The laser light output device 1 gives the measurement unit 4 a trigger signal synchronized with the time when the pulse in the laser light PL is output.

測定部4は、レーザ光PLにより測定対象200において発生した光音響波AWに基づき測定対象200を測定する。なお、測定部4は、レーザ光出力装置1から与えられたトリガ信号に同期した測定を行う。 The measurement unit 4 measures the measurement target 200 based on the photoacoustic wave AW generated in the measurement target 200 by the laser light PL. The measurement unit 4 performs measurement synchronized with the trigger signal given by the laser light output device 1.

次に、第六の実施形態の動作を説明する。 Next, the operation of the sixth embodiment will be described.

レーザ光出力装置1がレーザ光PLを出力する。レーザ光PLは、第三パルス(フィルタリング後)P3bと同様なものである。 The laser light output device 1 outputs the laser light PL. The laser beam PL is the same as that of the third pulse (after filtering) P3b.

レーザ光PLは、測定対象200に与えられる。レーザ光PLが測定対象200に与えられることにより、光音響波AWが発生する。 The laser beam PL is given to the measurement target 200. When the laser beam PL is applied to the measurement target 200, a photoacoustic wave AW is generated.

光音響波AWに基づき、測定部4によって測定対象200が測定される。 The measurement target 200 is measured by the measuring unit 4 based on the photoacoustic wave AW.

第六の実施形態によれば、レーザ光PLを測定対象200に与えることにより、測定対象200を光音響波測定することができる。しかも、測定対象200に、ある波長のパルス光を照射してから、すぐに別の波長のパルス光を照射することは、第一、第二、第三、第四および第五の実施形態と同様に可能である。 According to the sixth embodiment, by giving the laser light PL to the measurement target 200, the measurement target 200 can measure the photoacoustic wave. Moreover, irradiating the measurement target 200 with pulsed light of a certain wavelength and then immediately irradiating the pulsed light of another wavelength is the first, second, third, fourth, and fifth embodiment. It is possible as well.

第七の実施形態
第七の実施形態は、第一、第二、第三、第四および第五の実施形態(変形例を含む)にかかるレーザ光出力装置1および超音波パルス出力部2を用いた光音響波測定装置100に関するものである。
Seventh Embodiment In the seventh embodiment, the laser light output device 1 and the ultrasonic pulse output unit 2 according to the first, second, third, fourth and fifth embodiments (including modified examples) are provided. It relates to the photoacoustic wave measuring apparatus 100 used.

図14は、本発明の第七の実施形態にかかる光音響波測定装置100の構成を示す機能ブロック図である。 FIG. 14 is a functional block diagram showing the configuration of the photoacoustic wave measuring device 100 according to the seventh embodiment of the present invention.

第七の実施形態にかかる光音響波測定装置100は、測定対象200(例えば、人体における3mm程度の深さまでの基底細胞がん近傍の新生血管であるが、それに限定されない)を測定するためのものであり、レーザ光出力装置1、超音波パルス出力部2、測定部4を備える。 The photoacoustic wave measuring device 100 according to the seventh embodiment is for measuring a measurement target 200 (for example, a new blood vessel in the vicinity of a basal cell cancer up to a depth of about 3 mm in the human body, but is not limited thereto). It includes a laser light output device 1, an ultrasonic pulse output unit 2, and a measurement unit 4.

レーザ光出力装置1は、第一、第二、第三、第四および第五の実施形態(変形例を含む)にかかるレーザ光出力装置1と同じものである。ただし、レーザ光出力装置1の出力するレーザ光PLは、第一、第二、第三、第四および第五の実施形態(変形例を含む)における第三パルス(フィルタリング後)P3bが光ファイバ18を通過したものである。なお、レーザ光出力装置1は、レーザ光PLにおけるパルスが出力された時点に同期したトリガ信号を測定部4に与える。 The laser light output device 1 is the same as the laser light output device 1 according to the first, second, third, fourth and fifth embodiments (including modifications). However, in the laser light PL output by the laser light output device 1, the third pulse (after filtering) P3b in the first, second, third, fourth and fifth embodiments (including modifications) is an optical fiber. It has passed through 18. The laser light output device 1 gives the measurement unit 4 a trigger signal synchronized with the time when the pulse in the laser light PL is output.

超音波パルス出力部2は、超音波パルスPUを出力する。なお、超音波パルス出力部2は、超音波パルスPUにおけるパルスが出力された時点に同期したトリガ信号を測定部4に与える。 The ultrasonic pulse output unit 2 outputs an ultrasonic pulse PU. The ultrasonic pulse output unit 2 gives the measurement unit 4 a trigger signal synchronized with the time when the pulse in the ultrasonic pulse PU is output.

測定部4は、超音波パルスPUが測定対象200において反射された反射波USおよびレーザ光PLにより測定対象200において発生した光音響波AWに基づき測定対象200を測定する。なお、測定部4は、レーザ光出力装置1および超音波パルス出力部2から与えられたトリガ信号に同期した測定を行う。 The measuring unit 4 measures the measurement target 200 based on the reflected wave US reflected by the ultrasonic pulse PU and the photoacoustic wave AW generated in the measurement target 200 by the laser beam PL. The measurement unit 4 performs measurement synchronized with the trigger signal given by the laser light output device 1 and the ultrasonic pulse output unit 2.

次に、第七の実施形態の動作を説明する。 Next, the operation of the seventh embodiment will be described.

レーザ光出力装置1がレーザ光PLを出力する。レーザ光PLは、第三パルス(フィルタリング後)P3bと同様なものである。超音波パルス出力部32は、超音波パルスPUを出力する。 The laser light output device 1 outputs the laser light PL. The laser beam PL is the same as that of the third pulse (after filtering) P3b. The ultrasonic pulse output unit 32 outputs an ultrasonic pulse PU.

レーザ光PLおよび超音波パルスPUは、測定対象200に与えられる。レーザ光PLが測定対象200に与えられることにより、光音響波AWが発生する。超音波パルスPUが測定対象200に与えられると、反射される。この反射波が反射波USである。 The laser light PL and the ultrasonic pulse PU are given to the measurement target 200. When the laser beam PL is applied to the measurement target 200, a photoacoustic wave AW is generated. When the ultrasonic pulse PU is applied to the measurement target 200, it is reflected. This reflected wave is the reflected wave US.

反射波USおよび光音響波AWに基づき、測定部4によって測定対象200が測定される。 The measurement target 200 is measured by the measuring unit 4 based on the reflected wave US and the photoacoustic wave AW.

第七の実施形態によれば、レーザ光PLおよび超音波パルスPUを測定対象200に与えることにより、測定対象200を光超音波測定することができる。しかも、測定対象200に、ある波長のパルス光を照射してから、すぐに別の波長のパルス光を照射することは、第一、第二、第三、第四および第五の実施形態と同様に可能である。 According to the seventh embodiment, the measurement target 200 can be measured by optical ultrasonic waves by giving the laser light PL and the ultrasonic pulse PU to the measurement target 200. Moreover, irradiating the measurement target 200 with pulsed light of a certain wavelength and then immediately irradiating the pulsed light of another wavelength is the first, second, third, fourth, and fifth embodiment. It is possible as well.

P1 第一パルス
P2a 第二パルス(波長変換前)
P2b 第二パルス(波長変換後)
P3a 第三パルス(フィルタリング前)
P3b 第三パルス(フィルタリング後)
OP1、OP2、OP3 光路
1 レーザ光出力装置
10 励起レーザ(パルスレーザ出力部)
11 光減衰器(ATT)
12 音響光学変調器(光路決定部)(AOM)
120 音響光学偏向器(AOD)(光路決定部)
13 ロンボイドプリズム
14、14a、14b 波長変化部(PPLN)
142 LN結晶基板
144 分極反転部
15、154 ミラー
16、162、164 ダイクロイックミラー(合波器)(DCM)
17 フィルタ(F)
18 光ファイバ(MMF)
2 超音波パルス出力部
4 測定部
100 光音響波測定装置
200 測定対象
P1 1st pulse P2a 2nd pulse (before wavelength conversion)
P2b second pulse (after wavelength conversion)
P3a 3rd pulse (before filtering)
P3b 3rd pulse (after filtering)
OP1, OP2, OP3 Optical path 1 Laser light output device 10 Excitation laser (pulse laser output unit)
11 Optical Attenuator (ATT)
12 Acousto-optic modulator (optical path determination unit) (AOM)
120 Acoustic Optical Deflector (AOD) (Optical Path Determination Unit)
13 Ronvoid prism 14, 14a, 14b Wavelength change part (PPLN)
142 LN crystal substrate 144 Polarization inversion part 15, 154 Mirror 16, 162, 164 Dichroic mirror (combiner) (DCM)
17 Filter (F)
18 Optical fiber (MMF)
2 Ultrasonic pulse output unit 4 Measuring unit 100 Photoacoustic wave measuring device 200 Measurement target

Claims (18)

レーザ光を出力するレーザ光出力装置と、
前記レーザ光により前記測定対象において発生した光音響波に基づき前記測定対象を測定する測定部と、
を備え、
前記レーザ光出力装置が、
所定の波長のレーザ光を第一パルスとして出力するパルスレーザ出力部と、
前記第一パルスを受け、前記第一パルスの一つずつについて複数の光路のいずれか一つに光路を決定して出力する光路決定部と、
前記複数の光路の各々を進行した進行光を受け、それぞれ異なった波長に変化させて出力する波長変化部と、
前記波長変化部の出力を合波する合波器と、
を有する光音響波測定装置。
A laser light output device that outputs laser light and
A measuring unit that measures the measurement target based on the photoacoustic wave generated in the measurement target by the laser light,
With
The laser light output device
A pulsed laser output unit that outputs laser light of a predetermined wavelength as the first pulse,
An optical path determination unit that receives the first pulse, determines an optical path for each of the first pulses in any one of a plurality of optical paths, and outputs the optical path.
A wavelength change unit that receives traveling light traveling through each of the plurality of optical paths, changes the wavelength to a different wavelength, and outputs the light.
With a combiner that combines the output of the wavelength change section,
Photoacoustic wave measuring device having.
請求項1に記載の光音響波測定装置であって、
超音波パルスを出力する超音波パルス出力部を備え、
前記測定部が、さらに前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波を測定する、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to claim 1.
Equipped with an ultrasonic pulse output unit that outputs ultrasonic pulses
The measuring unit further measures the reflected wave reflected by the ultrasonic pulse on the measurement target.
Photoacoustic wave measuring device.
請求項1または2に記載の光音響波測定装置であって、
前記第一パルスが、所定の周波数を有し、
前記光路決定部が、前記複数の光路の各々から、前記所定の周波数を前記複数の光路の個数で割った値の周波数を有し、かつそれぞれ位相が異なるパルスである第二パルスを出力する、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to claim 1 or 2.
The first pulse has a predetermined frequency and
The optical path determination unit outputs a second pulse from each of the plurality of optical paths, which is a pulse having a frequency obtained by dividing the predetermined frequency by the number of the plurality of optical paths and having different phases.
Photoacoustic wave measuring device.
請求項3に記載の光音響波測定装置であって、
前記合波器が、前記所定の周波数を有する第三パルスを出力する、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to claim 3.
The combiner outputs a third pulse having the predetermined frequency.
Photoacoustic wave measuring device.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の光音響波測定装置であって、
前記パルスレーザ出力部が、励起レーザである、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to any one of claims 1 to 4.
The pulsed laser output unit is an excitation laser.
Photoacoustic wave measuring device.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の光音響波測定装置であって、
前記光路決定部が、音響光学変調器または音響光学偏向器である、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to any one of claims 1 to 4.
The optical path determining unit is an acousto-optic modulator or an acoustic-optical deflector.
Photoacoustic wave measuring device.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の光音響波測定装置であって、
前記波長変化部が、
前記進行光が伝播し、所定の間隔をあけて配置された分極反転部を有し、
前記所定の間隔が、前記進行光ごとに異なる、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to any one of claims 1 to 4.
The wavelength change part
The traveling light propagates and has polarization inversion portions arranged at predetermined intervals.
The predetermined interval differs for each traveling light.
Photoacoustic wave measuring device.
請求項7に記載の光音響波測定装置であって、
前記波長変化部が、
前記分極反転部が形成された非線形光学結晶基板を有し、
前記分極反転部の図心が、前記非線形光学結晶基板のx軸に平行な直線上に配置されている、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to claim 7.
The wavelength change part
It has a nonlinear optical crystal substrate on which the polarization inversion portion is formed, and has
The centroid of the polarization inversion portion is arranged on a straight line parallel to the x-axis of the nonlinear optical crystal substrate.
Photoacoustic wave measuring device.
請求項7に記載の光音響波測定装置であって、
前記分極反転部の図心が、前記進行光の進行方向に平行な直線上に配置されている、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to claim 7.
The center of gravity of the polarization inversion portion is arranged on a straight line parallel to the traveling direction of the traveling light.
Photoacoustic wave measuring device.
請求項7に記載の光音響波測定装置であって、
前記波長変化部が、前記分極反転部の全てが形成された一つの非線形光学結晶基板を有する光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to claim 7.
A photoacoustic wave measuring device in which the wavelength changing portion has one nonlinear optical crystal substrate in which all of the polarization inversion portions are formed.
請求項7に記載の光音響波測定装置であって、
前記波長変化部が、
前記分極反転部が形成された非線形光学結晶基板を有し、
前記非線形光学結晶基板は、伝播する前記進行光ごとに設けられている、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to claim 7.
The wavelength change part
It has a nonlinear optical crystal substrate on which the polarization inversion portion is formed, and has
The nonlinear optical crystal substrate is provided for each propagating traveling light.
Photoacoustic wave measuring device.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の光音響波測定装置であって、
前記波長変化部が、前記進行光が伝播する非線形光学結晶を有する、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to any one of claims 1 to 4.
The wavelength change portion has a nonlinear optical crystal through which the traveling light propagates.
Photoacoustic wave measuring device.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の光音響波測定装置であって、
前記合波器の出力を一端で受け、他端から出力する光ファイバを備えた光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to any one of claims 1 to 4.
A photoacoustic wave measuring device including an optical fiber that receives the output of the combiner at one end and outputs it from the other end.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の光音響波測定装置であって、
前記光路決定部の出力を、前記第一パルスの出力のタイミングに合わせるタイミング制御部を備えた光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to any one of claims 1 to 4.
A photoacoustic wave measuring device including a timing control unit that matches the output of the optical path determination unit with the timing of the output of the first pulse.
請求項1ないし14のいずれか一項に記載の光音響波測定装置であって、
前記光路決定部が、
前記第一パルスを受け、前記第一パルスの一つずつについて複数の光路のいずれか一つに光路を決定して出力する第一音響光学変調器と、
前記第一音響光学変調器の出力を受け、前記第一音響光学変調器の出力のパルス一つずつについて一つ以上の光路のいずれか一つに光路を決定して出力する第二音響光学変調器と、
を有する光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to any one of claims 1 to 14.
The optical path determination unit
A first acousto-optic modulator that receives the first pulse and determines and outputs an optical path to any one of a plurality of optical paths for each of the first pulses.
The second acousto-optic modulation that receives the output of the first acousto-optic modulator and determines and outputs an optical path to any one of one or more optical paths for each pulse of the output of the first acousto-optic modulator. With a vessel
Photoacoustic wave measuring device having.
請求項15に記載の光音響波測定装置であって、
前記第一音響光学変調器が、前記第一パルスの一つずつを、回折または直進させて出力し、
前記第二音響光学変調器が、前記第一パルスが直進したものを受けて回折または直進させて出力し、前記第一パルスが回折したものを受けて直進させて出力する、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to claim 15.
The first acousto-optic modulator outputs each of the first pulses by diffracting or traveling straight.
The second acousto-optic modulator receives the first pulse in a straight line and diffracts or straightens it to output, and receives the first pulse diffracted in a straight line and outputs it.
Photoacoustic wave measuring device.
請求項15に記載の光音響波測定装置であって、
前記第一音響光学変調器が、前記第一パルスの一つずつを、回折または直進させて出力し、
前記第二音響光学変調器が、前記第一パルスが回折したものを受けて回折または直進させて出力し、前記第一パルスが直進したものを受けて直進させて出力する、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to claim 15.
The first acousto-optic modulator outputs each of the first pulses by diffracting or traveling straight.
The second acousto-optic modulator receives what the first pulse has diffracted and diffracts or travels straight to output, and receives what the first pulse has traveled straight to output.
Photoacoustic wave measuring device.
請求項15に記載の光音響波測定装置であって、
前記第一音響光学変調器が、前記第一パルスの一つずつを、回折または直進させて出力し、
前記第二音響光学変調器が、前記第一音響光学変調器の出力のパルス一つずつを、回折または直進させて出力する、
光音響波測定装置。
The photoacoustic wave measuring device according to claim 15.
The first acousto-optic modulator outputs each of the first pulses by diffracting or traveling straight.
The second acousto-optic modulator outputs each pulse of the output of the first acousto-optic modulator by diffracting or traveling straight.
Photoacoustic wave measuring device.
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