JP2530607B2 - 単一の反射鏡を必須とするラマン・レ−ザ - Google Patents
単一の反射鏡を必須とするラマン・レ−ザInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明はレーザに関し、特にラマン（Raman）レー
ザ又はレーザ・ソースによって駆動されたラマン・セル
に関する。この発明はさらに、Nd:YAG駆動ラマン・レー
ザに関する。
ザ又はレーザ・ソースによって駆動されたラマン・セル
に関する。この発明はさらに、Nd:YAG駆動ラマン・レー
ザに関する。
先進のレンジング又はトラッキング装置は、多くの応
用のためにターゲット及びレンジ・データを確めるため
に、レーザ・ソースからの反射光を使用する。レーザ光
の直射又は反射ビームに遭遇する人員に対する危険を減
ずるために、“目に安全”と思われる波長でそのような
装置を動作することが望ましいことは自明である。
用のためにターゲット及びレンジ・データを確めるため
に、レーザ・ソースからの反射光を使用する。レーザ光
の直射又は反射ビームに遭遇する人員に対する危険を減
ずるために、“目に安全”と思われる波長でそのような
装置を動作することが望ましいことは自明である。
用語“目に安全”とは、一般的に、人の目に対する組
織損傷を生じない放射線に付けられている。400〜1400n
mの間の波長の放射線では網膜損傷を生じがちである
が、1400nmより長い波長の放射線は角膜の表面内又は付
近で吸収され、角膜損傷を生ずることができるレベルに
達しないうちは、より高いレベルの放射線が許容される
ことができるということが知られている。
織損傷を生じない放射線に付けられている。400〜1400n
mの間の波長の放射線では網膜損傷を生じがちである
が、1400nmより長い波長の放射線は角膜の表面内又は付
近で吸収され、角膜損傷を生ずることができるレベルに
達しないうちは、より高いレベルの放射線が許容される
ことができるということが知られている。
レーザの安全性の領域に於ける調査によって、“目に
安全”なレーザのための特別規格が作り出された。米国
厚生省（U.S.Department of Health）によって公布され
た“1968年の健康及び安全条令のための放射線制御の適
用及び施行規則”は、“目に安全”な規格として1.54μ
ｍの波長を一般に提唱している。この波長で動作するレ
ーザのための規格は、“目に安全”でないレーザよりも
大きな出力エネルギ及びパワーを許している。
安全”なレーザのための特別規格が作り出された。米国
厚生省（U.S.Department of Health）によって公布され
た“1968年の健康及び安全条令のための放射線制御の適
用及び施行規則”は、“目に安全”な規格として1.54μ
ｍの波長を一般に提唱している。この波長で動作するレ
ーザのための規格は、“目に安全”でないレーザよりも
大きな出力エネルギ及びパワーを許している。
ラマン散乱媒質を利用するラマン・レーザが、或る波
長のレーザ放射線を、より長い波長に変換するために使
用されることができる。これは、“目に安全”でない波
長で動作するレーザから“目に安全”な波長領域内の放
射線を生成することを許す。
長のレーザ放射線を、より長い波長に変換するために使
用されることができる。これは、“目に安全”でない波
長で動作するレーザから“目に安全”な波長領域内の放
射線を生成することを許す。
例えば、2916cm-1の周波数シフトを有するメタンを使
用することにより、1.06μｍの波長で動作するNd:YAGレ
ーザは、“目に安全”な1.54μｍの波長に変換されたそ
の出力を有することができる。1.06μｍのレーザ放射線
は、メタンのラマン媒質を含む共振器に入射されて、1.
54μｍの波長の散乱放射線を生成する。
用することにより、1.06μｍの波長で動作するNd:YAGレ
ーザは、“目に安全”な1.54μｍの波長に変換されたそ
の出力を有することができる。1.06μｍのレーザ放射線
は、メタンのラマン媒質を含む共振器に入射されて、1.
54μｍの波長の散乱放射線を生成する。
W.Schmidtに発行された米国特許第4,103,179号に、及
びJ.T.Vandersliceに発行された第3,668,420号に開示さ
れたようなラマン・シフト・レーザは、ポンプ・レーザ
からの1.06μｍの波長の放射線を1.54μｍに変換するた
めに、ラマン・セル共振器を使用している。これらの特
許のそれぞれのラマン共振器は、２つの反射鏡間の光路
に沿って配列された与圧されたガス媒質を有している。
一方の反射鏡即ち入力反射鏡は、1.06μｍを実質上全透
過可能であり、且つ1.54μｍを実質上全反射する。これ
は、1.06μｍの放射線にセルに入ることを許すが、1.54
μｍの放射線にはポンピング・レーザに逆行させる。第
２の反射鏡即ち出力反射鏡は、1.54μｍを部分反射し、
且つ1.06μｍを実質上全反射する。これは、ラマン共振
器からの1.54μｍの放射線の出力を許すが、1.06μｍの
ポンピング放射線は捕える。しかしながら、このラマン
共振器テクニックは、その限定内である。
びJ.T.Vandersliceに発行された第3,668,420号に開示さ
れたようなラマン・シフト・レーザは、ポンプ・レーザ
からの1.06μｍの波長の放射線を1.54μｍに変換するた
めに、ラマン・セル共振器を使用している。これらの特
許のそれぞれのラマン共振器は、２つの反射鏡間の光路
に沿って配列された与圧されたガス媒質を有している。
一方の反射鏡即ち入力反射鏡は、1.06μｍを実質上全透
過可能であり、且つ1.54μｍを実質上全反射する。これ
は、1.06μｍの放射線にセルに入ることを許すが、1.54
μｍの放射線にはポンピング・レーザに逆行させる。第
２の反射鏡即ち出力反射鏡は、1.54μｍを部分反射し、
且つ1.06μｍを実質上全反射する。これは、ラマン共振
器からの1.54μｍの放射線の出力を許すが、1.06μｍの
ポンピング放射線は捕える。しかしながら、このラマン
共振器テクニックは、その限定内である。
ラマン散乱プロセスは、強度に依存する。よって、ポ
ンプ放射線強度のどのような低下も、新しい波長への放
射線の変換効率を減じてしまう。ラマン・セル共振器の
反射鏡の不適当な整合，間隔又は曲率は、中心軸から放
射線を逸らせ、且つラマン・セル内の集束を低下させて
しまう。これは順次に強度を低下させ、従って変換を減
じてしまう。反射鏡によって形成されたラマン共振器は
また、ラマン共振器への最適な放射線転移を保証するた
めに、及び集束された光路に沿って最大ポンプ強度を維
持するために、ポンプ・レーザと関連する構成部分とを
正確に整列させることが必要である。
ンプ放射線強度のどのような低下も、新しい波長への放
射線の変換効率を減じてしまう。ラマン・セル共振器の
反射鏡の不適当な整合，間隔又は曲率は、中心軸から放
射線を逸らせ、且つラマン・セル内の集束を低下させて
しまう。これは順次に強度を低下させ、従って変換を減
じてしまう。反射鏡によって形成されたラマン共振器は
また、ラマン共振器への最適な放射線転移を保証するた
めに、及び集束された光路に沿って最大ポンプ強度を維
持するために、ポンプ・レーザと関連する構成部分とを
正確に整列させることが必要である。
さらに、誘導ブリュアン散乱（SBS）が、波長変換効
率を大いに減じてしまう。SBS放射線は、ラマン媒質及
び入力反射鏡を通ってポンプ・レーザに戻る。ポンプ・
レーザに戻る十分に大きな量の放射線は、操作上の問題
即ち損傷を生ずる。
率を大いに減じてしまう。SBS放射線は、ラマン媒質及
び入力反射鏡を通ってポンプ・レーザに戻る。ポンプ・
レーザに戻る十分に大きな量の放射線は、操作上の問題
即ち損傷を生ずる。
SBSは通常は、ラマン媒質内に或る程度生ずるが、し
かし心のずれた光学素子によって非常に増されてしま
う。上記SBS及びラマン散乱プロセスは、上記媒質と直
接競合する。誘導ラマン散乱（SRS）の始まりのための
閾値は、誘導ラマン散乱（SRS）が先ず生ずるようにSBS
の閾値より低くあらねばならず、所望のラマン波長の放
射線への転移によってエネルギが媒質から奪われる。し
かしながら、心のずれた光学素子が、ラマン共振器を離
調することにより、及び入射ポンプ放射線及びラマン散
乱放射線のための経路をオーバラップさせないことによ
り、上記SRSの閾値を増す。
かし心のずれた光学素子によって非常に増されてしま
う。上記SBS及びラマン散乱プロセスは、上記媒質と直
接競合する。誘導ラマン散乱（SRS）の始まりのための
閾値は、誘導ラマン散乱（SRS）が先ず生ずるようにSBS
の閾値より低くあらねばならず、所望のラマン波長の放
射線への転移によってエネルギが媒質から奪われる。し
かしながら、心のずれた光学素子が、ラマン共振器を離
調することにより、及び入射ポンプ放射線及びラマン散
乱放射線のための経路をオーバラップさせないことによ
り、上記SRSの閾値を増す。
上記SBSは、ポンプ・レーザに反射して戻され、ポン
プ・レーザに損傷を、又はその性能に非常に強い影響を
与えることができる。
プ・レーザに損傷を、又はその性能に非常に強い影響を
与えることができる。
必要とされるものは、駆動レーザ及びラマン・セルの
良好な整合及び全ラマン・レーザの簡略化を確実にする
ための方法及び装置である。
良好な整合及び全ラマン・レーザの簡略化を確実にする
ための方法及び装置である。
要約 よって、本発明は、ポンプ・レーザとラマン媒質の間
の自動整合の効果を有するラマン・レーザ装置を提供す
る。さらに、本発明は、改善された効率及び簡略化され
た光学素子を提供する。
の自動整合の効果を有するラマン・レーザ装置を提供す
る。さらに、本発明は、改善された効率及び簡略化され
た光学素子を提供する。
これらの及び他の効果は、所定の波長の偏光放射線及
び波長変換のためのラマン媒質を提供するために、ポン
プ・レーザを使用するラマン・レーザで実現される。上
記ポンプ・レーザは、出力インタフェースとして偏光放
射線を部分反射する出力反射手段を使用する。
び波長変換のためのラマン媒質を提供するために、ポン
プ・レーザを使用するラマン・レーザで実現される。上
記ポンプ・レーザは、出力インタフェースとして偏光放
射線を部分反射する出力反射手段を使用する。
ラマン媒質を含む入力及び出力ウィンドを有する筐体
が、ポンプ・レーザ出力放射線の光路に沿って配置され
ている。集束手段が、上記ラマン媒質にポンプ・レーザ
からの放射線を集束させるために、ラマン媒質に隣接し
て配置されている。
が、ポンプ・レーザ出力放射線の光路に沿って配置され
ている。集束手段が、上記ラマン媒質にポンプ・レーザ
からの放射線を集束させるために、ラマン媒質に隣接し
て配置されている。
第２の反射手段が、上記集束手段のポンプ・レーザ側
に配置されており、これは1.54μｍの放射線を実質上全
反射するが、1.06μｍの放射線は実質上反射しない。偏
光プリズム及び1/4波長板が、上記ラマン媒質から上記
ポンプ・レーザへのSBS放射線の復帰を妨げるために、
上記第２の反射手段と出力反射手段との間に配置されて
いる。
に配置されており、これは1.54μｍの放射線を実質上全
反射するが、1.06μｍの放射線は実質上反射しない。偏
光プリズム及び1/4波長板が、上記ラマン媒質から上記
ポンプ・レーザへのSBS放射線の復帰を妨げるために、
上記第２の反射手段と出力反射手段との間に配置されて
いる。
第２の実施例に於いては、ポンプ・レーザの出力反射
手段は、1.06μｍの放射線を部分反射し、1.54μｍの放
射線を実質上全反射する。さらに、コリメーティング手
段が、ラマン・レーザ中に生成された1.54μｍの放射線
をコリメーティングするために、上記ラマン媒質の囲い
の出力ウィンドに隣接して配置されることができる。
手段は、1.06μｍの放射線を部分反射し、1.54μｍの放
射線を実質上全反射する。さらに、コリメーティング手
段が、ラマン・レーザ中に生成された1.54μｍの放射線
をコリメーティングするために、上記ラマン媒質の囲い
の出力ウィンドに隣接して配置されることができる。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明に従ったラマン・レーザの概略図で
ある。
ある。
第２図は、本発明のラマン・レーザの他の実施例の概
略図である。
略図である。
発明の詳細な説明 我々は、ラマン媒質の回りに普通の共振器を使用しな
い新しいラマン・レーザを構成した。ラマン媒質を通る
光路の両端に反射板なしに、ラマン媒質の一端からポン
プ・レーザ放射線が入力され、他端からラマン・シフト
出力が得られる。
い新しいラマン・レーザを構成した。ラマン媒質を通る
光路の両端に反射板なしに、ラマン媒質の一端からポン
プ・レーザ放射線が入力され、他端からラマン・シフト
出力が得られる。
先ず第１図を参照すると、ラマン・レーザ10は、実質
上単色の偏光放射線のソースとしてポンプ・レーザ20を
使用する。ポンプ・レーザ20は、該分野で既知の多数の
素子（図示せず）から成り、幾らかの既知のレーザ媒質
の一つを使用している。明瞭の目的のために、他のレー
ザ物質及び波長が使用されることができるということが
当業者に明らかになるだろうとはいえ、好ましい実施例
は、1.064μｍ（1064nm）で動作するNd:YAGレーザを使
用して述べられる。
上単色の偏光放射線のソースとしてポンプ・レーザ20を
使用する。ポンプ・レーザ20は、該分野で既知の多数の
素子（図示せず）から成り、幾らかの既知のレーザ媒質
の一つを使用している。明瞭の目的のために、他のレー
ザ物質及び波長が使用されることができるということが
当業者に明らかになるだろうとはいえ、好ましい実施例
は、1.064μｍ（1064nm）で動作するNd:YAGレーザを使
用して述べられる。
ポンプ・レーザ20のNd:YAG媒質22は典型的に、光共振
器を形成する（一方が24で示された）２つの反射手段間
に配置される。この配列に於いては、1.06μｍの放射線
を部分反射する一方の反射手段24を介して、出力が生ず
る。反射手段24は、反射コーティング，磨き反射鏡又は
該分野で既知の他の手段を有する光学特性板であること
ができる。
器を形成する（一方が24で示された）２つの反射手段間
に配置される。この配列に於いては、1.06μｍの放射線
を部分反射する一方の反射手段24を介して、出力が生ず
る。反射手段24は、反射コーティング，磨き反射鏡又は
該分野で既知の他の手段を有する光学特性板であること
ができる。
反射手段のための好ましい実施例は、一方の側に部分
反射コーティングを有する光学特性ガラス板である。一
般に、レーザ出力反射板は、外面に対反射コーティング
を有し且つ他方に反射コーティングを有して構成され
る。しかしながら、コーティング位置は、反対にされる
ことができる。唯一必要なことは、十分な量の放射線が
レーザ発振を支持するようにレーザ20内に閉込められる
ことである。典型的に、反射手段24の反射コーティング
は、Nd:YAGレーザのために1.06μｍの放射線をほぼ30％
反射する。
反射コーティングを有する光学特性ガラス板である。一
般に、レーザ出力反射板は、外面に対反射コーティング
を有し且つ他方に反射コーティングを有して構成され
る。しかしながら、コーティング位置は、反対にされる
ことができる。唯一必要なことは、十分な量の放射線が
レーザ発振を支持するようにレーザ20内に閉込められる
ことである。典型的に、反射手段24の反射コーティング
は、Nd:YAGレーザのために1.06μｍの放射線をほぼ30％
反射する。
ポンプ・レーザ20の必要とされる高強度を達成するた
めに、光学Ｑスイッチが上記光学発振器に含まれる。上
記Ｑスイッチ（図示せず）は、飽和できる即ち漂白でき
る色素セル、又は所定のエネルギ密度又は光学強度で透
明度を達成するため光学的に漂白する該分野で既知の他
の手段であることができる。よって、共振器のＱが非常
に増され且つ高ピーク出力パルスが生成されるＱスイッ
チが光学的に透明になる時まで、エネルギがポンプ・レ
ーザ共振器中に蓄積する。
めに、光学Ｑスイッチが上記光学発振器に含まれる。上
記Ｑスイッチ（図示せず）は、飽和できる即ち漂白でき
る色素セル、又は所定のエネルギ密度又は光学強度で透
明度を達成するため光学的に漂白する該分野で既知の他
の手段であることができる。よって、共振器のＱが非常
に増され且つ高ピーク出力パルスが生成されるＱスイッ
チが光学的に透明になる時まで、エネルギがポンプ・レ
ーザ共振器中に蓄積する。
好ましい実施例に於いては、出力反射手段24を通るポ
ンプ・レーザ20から出る1.06μｍの放射線は、1.54μｍ
に変換するためのラマン・セル30に向けられる。ラマン
・セル30は、入力ウィンド36及び出力ウィンド38を有す
る筐体34内に閉込められたラマン媒質32を使用するもの
で、上記ラマン媒質32は予圧されたメタンのようなもの
であるが、これに限定されるものではない。
ンプ・レーザ20から出る1.06μｍの放射線は、1.54μｍ
に変換するためのラマン・セル30に向けられる。ラマン
・セル30は、入力ウィンド36及び出力ウィンド38を有す
る筐体34内に閉込められたラマン媒質32を使用するもの
で、上記ラマン媒質32は予圧されたメタンのようなもの
であるが、これに限定されるものではない。
筐体34内の散乱プロセスによって1.06μｍの放射線か
ら1.54μｍに変換するための効率は、入射放射線Iiの強
度，（ポンプ・レーザ20からの）ラマン媒質のゲインg,
及びラマン媒質32の相互作用帯の長さＬに依存する。こ
れらのファクタは、次式によって一般的に関連させられ
る。即ち、 It＝IoegIiL （１） 但しItは伝達／変換強度であり、Ioは媒質の熱変換の
ための非常に低レベルの強度出力である。
ら1.54μｍに変換するための効率は、入射放射線Iiの強
度，（ポンプ・レーザ20からの）ラマン媒質のゲインg,
及びラマン媒質32の相互作用帯の長さＬに依存する。こ
れらのファクタは、次式によって一般的に関連させられ
る。即ち、 It＝IoegIiL （１） 但しItは伝達／変換強度であり、Ioは媒質の熱変換の
ための非常に低レベルの強度出力である。
Schmid及びVandersliceのそれらのようなラマン・レ
ーザは、筐体34中のラマン媒質内に多光路共振器を作る
ため、入力及び出力ウィンドに隣接した反射鏡を使用す
る。これは、式（１）の右側のファクタを増すことによ
って、Itを増すためである。放射線は、Iiを増すために
凹面鏡による狭いビーム経路に沿って集中され、Ｌを増
すためにラマン媒質内に多光路を与えられる。
ーザは、筐体34中のラマン媒質内に多光路共振器を作る
ため、入力及び出力ウィンドに隣接した反射鏡を使用す
る。これは、式（１）の右側のファクタを増すことによ
って、Itを増すためである。放射線は、Iiを増すために
凹面鏡による狭いビーム経路に沿って集中され、Ｌを増
すためにラマン媒質内に多光路を与えられる。
しかしながら、効率の良いラマン・レーザが、ラマン
媒質32のためのそのような共振器の使用なしに構成され
ることができる。入射光学放射線の強度Iiを２倍又は３
倍に増大させるためには、ラマン・セル30の出力ウィン
ド38に隣接する反射面は必要でない。しかしながら、競
合する非線形効果のために、高効率を得ることは難し
い。
媒質32のためのそのような共振器の使用なしに構成され
ることができる。入射光学放射線の強度Iiを２倍又は３
倍に増大させるためには、ラマン・セル30の出力ウィン
ド38に隣接する反射面は必要でない。しかしながら、競
合する非線形効果のために、高効率を得ることは難し
い。
好ましい実施例に於いては、式（１）の右側のファク
タは、レンズ及び単一の反射板を使用することにより増
される。筐体34の入力ウィンド36に隣接してレンズ40が
配置されている。または、レンズ40はウィンド36に取っ
て代わる。このレンズは、ポンプ・レーザ20からの放射
線を筐体34内に集束させ、その焦点で入射放射線の強度
を増す。レンズ40の焦点近くでは、伝播の方向に沿っ
て、入力エネルギの幾らかの閾値のために放射線強度
は、ラマン散乱を支持するに十分なほど高く、波長変換
を効率的に引起こす。しかしながら、この閾値入力ビー
ム・エネルギ以下で、筐体34のこの領域内に置かれた放
射線は、新しい波長に効果的に変換されない。入力エネ
ルギ閾値は、ゲインを増すために、より長い相互作用長
と共に減ぜられることができる。よって、反射手段50
が、そのようなより長い相互作用帯を作るために提供さ
れている。
タは、レンズ及び単一の反射板を使用することにより増
される。筐体34の入力ウィンド36に隣接してレンズ40が
配置されている。または、レンズ40はウィンド36に取っ
て代わる。このレンズは、ポンプ・レーザ20からの放射
線を筐体34内に集束させ、その焦点で入射放射線の強度
を増す。レンズ40の焦点近くでは、伝播の方向に沿っ
て、入力エネルギの幾らかの閾値のために放射線強度
は、ラマン散乱を支持するに十分なほど高く、波長変換
を効率的に引起こす。しかしながら、この閾値入力ビー
ム・エネルギ以下で、筐体34のこの領域内に置かれた放
射線は、新しい波長に効果的に変換されない。入力エネ
ルギ閾値は、ゲインを増すために、より長い相互作用長
と共に減ぜられることができる。よって、反射手段50
が、そのようなより長い相互作用帯を作るために提供さ
れている。
反射手段50は、筐体34の上記ポンプ・レーザ側にレン
ズ40に隣接して配置されている。反射手段50は、1.54μ
ｍを反射するコーティングを有する光学平坦特性のガラ
ス板であることができるが、これに限定されるものでは
ない。反射手段50の図示されない反射コーティングは、
反射手段24の場合に於いてと同様に、どちらかの側に存
することができる。唯一の限定されることは、反射手段
50が1.54μｍの変換波長の放射線を実質上全反射し且つ
1.06μｍの放射線を実質上反射しないということが好ま
しいということである。
ズ40に隣接して配置されている。反射手段50は、1.54μ
ｍを反射するコーティングを有する光学平坦特性のガラ
ス板であることができるが、これに限定されるものでは
ない。反射手段50の図示されない反射コーティングは、
反射手段24の場合に於いてと同様に、どちらかの側に存
することができる。唯一の限定されることは、反射手段
50が1.54μｍの変換波長の放射線を実質上全反射し且つ
1.06μｍの放射線を実質上反射しないということが好ま
しいということである。
ラマン媒質32中に幾らかの熱雑音及び自然発生的なラ
マン散乱が一般的に存在し、これは式（１）のIo項を生
じさせる。上記熱雑音は、関心の波長（1.54μｍ）への
局部分子振動エネルギの幾らかの程度の変換に起因す
る。そのような自然放射線は、ラマン媒質32中に存在す
る。幾らかの熱雑音及び／又は自然発生的な散乱放射線
は、レンズ40の焦点領域の高ゲインの相互作用帯を通し
てレンズ40の方へ筐体34の出力側の領域から伝搬する。
ここで存在放射線は、該存在放射線をコヒーレントに強
化する1.54μｍの誘発変換放射線に帰着し且つ入力ウィ
ンド36及びレンズ40の方へ伝搬する1.54μｍのビームを
形成するポンプ・レーザ放射線に出会う。
マン散乱が一般的に存在し、これは式（１）のIo項を生
じさせる。上記熱雑音は、関心の波長（1.54μｍ）への
局部分子振動エネルギの幾らかの程度の変換に起因す
る。そのような自然放射線は、ラマン媒質32中に存在す
る。幾らかの熱雑音及び／又は自然発生的な散乱放射線
は、レンズ40の焦点領域の高ゲインの相互作用帯を通し
てレンズ40の方へ筐体34の出力側の領域から伝搬する。
ここで存在放射線は、該存在放射線をコヒーレントに強
化する1.54μｍの誘発変換放射線に帰着し且つ入力ウィ
ンド36及びレンズ40の方へ伝搬する1.54μｍのビームを
形成するポンプ・レーザ放射線に出会う。
1.54μｍの放射線はレンズ40を通して伝搬し、レンズ
40及び筐体34を通して戻る放射線を反射する反射手段50
と出会う。筐体34を通る復帰道で、放射線は、1.54μｍ
の波長により入射ポンプ・レーザ放射線の変換を刺激す
る。次に変換放射線は、出力ウィンド38を通して筐体34
の外に同相1.54μｍレーザ・ビームとして伝搬し、出力
ウィンド38に隣接して配置された普通のコリメーティン
グ手段80によって、コリメートされる。
40及び筐体34を通して戻る放射線を反射する反射手段50
と出会う。筐体34を通る復帰道で、放射線は、1.54μｍ
の波長により入射ポンプ・レーザ放射線の変換を刺激す
る。次に変換放射線は、出力ウィンド38を通して筐体34
の外に同相1.54μｍレーザ・ビームとして伝搬し、出力
ウィンド38に隣接して配置された普通のコリメーティン
グ手段80によって、コリメートされる。
ポンプ・レーザ20からの放射線の波長変換のために必
要なパワーは、ラマン媒質及びポンプ・レーザの特質に
依存するが、この実施例の目的のためには、ポンプ・レ
ーザは数メガワットの範囲のエネルギを生成する。
要なパワーは、ラマン媒質及びポンプ・レーザの特質に
依存するが、この実施例の目的のためには、ポンプ・レ
ーザは数メガワットの範囲のエネルギを生成する。
前述の実施例はなお、前述された心ずれの複雑化を欠
点として持つ。よって、該分野で知られているような偏
光プリズム70と1/4波長板60の組合せが、SBS放射線がポ
ンプ・レーザ20に再び入ることを妨げるために使用され
る。
点として持つ。よって、該分野で知られているような偏
光プリズム70と1/4波長板60の組合せが、SBS放射線がポ
ンプ・レーザ20に再び入ることを妨げるために使用され
る。
偏光プリズム70は、ポンプ・レーザ20からの既に偏光
された放射線を伝播させる。1/4波長板60は、２つの等
しい成分にポンプ・レーザ20からの偏光放射線を分け、
環状偏光を生成するためにこれを90゜移相するようなも
のである。1/4波長板60を通して反射されて戻されたSBS
放射線は、ポンプ・レーザ20のそれに直交する偏光にな
るように第２の90゜移相を受け、偏光プリズム70によっ
て光路の外に反射される。よって、該分野で知られてい
るように、偏光プリズム70と1/4波長板60の組合せは、
偏光ポンプ・レーザ放射線がラマン・セル30に伝搬する
ことは許すが、SBSがポンプ・レーザ20に再び入ること
は妨げる。このプロセスは、ポンプ・レーザを前述され
たSBS放射線から確実に分離する。
された放射線を伝播させる。1/4波長板60は、２つの等
しい成分にポンプ・レーザ20からの偏光放射線を分け、
環状偏光を生成するためにこれを90゜移相するようなも
のである。1/4波長板60を通して反射されて戻されたSBS
放射線は、ポンプ・レーザ20のそれに直交する偏光にな
るように第２の90゜移相を受け、偏光プリズム70によっ
て光路の外に反射される。よって、該分野で知られてい
るように、偏光プリズム70と1/4波長板60の組合せは、
偏光ポンプ・レーザ放射線がラマン・セル30に伝搬する
ことは許すが、SBSがポンプ・レーザ20に再び入ること
は妨げる。このプロセスは、ポンプ・レーザを前述され
たSBS放射線から確実に分離する。
整合及びSBS問題をさらに減ずるために、本発明の他
の実施例が与えられている。第２図を次に参照すると、
ラマン・レーザ100は、前述の実施例のポンプ・レーザ2
0とラマン・セル30と同様に配置されたポンプ・レーザ1
20とラマン・セル130を使用する。レーザ媒質22,ラマン
媒質32,筐体34,ウィンド36及び38,及びレンズ40は、前
述の実施例の対応する部分と同様の機能を有している。
しかしながら、出力反射手段24が、出力反射手段124に
置換えられており、反射手段50,偏光プリズム70及び1/4
波長板60は使用されていない。
の実施例が与えられている。第２図を次に参照すると、
ラマン・レーザ100は、前述の実施例のポンプ・レーザ2
0とラマン・セル30と同様に配置されたポンプ・レーザ1
20とラマン・セル130を使用する。レーザ媒質22,ラマン
媒質32,筐体34,ウィンド36及び38,及びレンズ40は、前
述の実施例の対応する部分と同様の機能を有している。
しかしながら、出力反射手段24が、出力反射手段124に
置換えられており、反射手段50,偏光プリズム70及び1/4
波長板60は使用されていない。
反射手段124は、この場合1.06μｍの波長のポンプ・
レーザ放射線を部分反射し且つラマン・セル30で生成さ
れた波長1.54μｍの放射線を実質上100％反射する反射
コーティングを一方の面に有している。反射手段124の
反射コーティングは、手段124のいずれかの側に存する
ことができる。
レーザ放射線を部分反射し且つラマン・セル30で生成さ
れた波長1.54μｍの放射線を実質上100％反射する反射
コーティングを一方の面に有している。反射手段124の
反射コーティングは、手段124のいずれかの側に存する
ことができる。
この配置の結果は、囲い34を通して戻る筐体34からの
変換放射線の反射の機能が、ポンプ・レーザ20のための
出力反射板によって行なわれるということである。よっ
て、ラマン・セル130の整合がポンプ・レーザ120に関係
しようとも、筐体34へレンズ40を通して移され且つ前述
されたように新しいラマン波長に変換された放射線は、
同一経路に実質上沿ってレンズ40を通って戻る。
変換放射線の反射の機能が、ポンプ・レーザ20のための
出力反射板によって行なわれるということである。よっ
て、ラマン・セル130の整合がポンプ・レーザ120に関係
しようとも、筐体34へレンズ40を通して移され且つ前述
されたように新しいラマン波長に変換された放射線は、
同一経路に実質上沿ってレンズ40を通って戻る。
変換波長放射線は次に、前述されたような変換を向上
する筐体34中に反射手段124によって反射して戻され
る。放射線が常にぴったりと同一の経路を行くので、光
学素子の自動整合が達成され、ラマン・プロセスが非常
に効率良く行なわれ、SBSより優位を占める。よって、
非常に小さなSBS放射線しか存在せず、又はポンプ・レ
ーザ20に向かって反射されず、ポンプ・レーザに対する
損傷の問題を排除する。
する筐体34中に反射手段124によって反射して戻され
る。放射線が常にぴったりと同一の経路を行くので、光
学素子の自動整合が達成され、ラマン・プロセスが非常
に効率良く行なわれ、SBSより優位を占める。よって、
非常に小さなSBS放射線しか存在せず、又はポンプ・レ
ーザ20に向かって反射されず、ポンプ・レーザに対する
損傷の問題を排除する。
例 Ｉ Ｑスイッチされた1.06μｍの放射線の50ミルジュール
の出力ビームを生成するNd:YAGポンプ・レーザが、予圧
されたメタン・ガスを含み且つ第１図の実施例のように
レンズ40に隣接する反射手段50を有しているラマン・セ
ル30を駆動するために使用された。ラマン・レーザのエ
ネルギ出力は、1.54μｍの放射線の14ミリジュールであ
った。
の出力ビームを生成するNd:YAGポンプ・レーザが、予圧
されたメタン・ガスを含み且つ第１図の実施例のように
レンズ40に隣接する反射手段50を有しているラマン・セ
ル30を駆動するために使用された。ラマン・レーザのエ
ネルギ出力は、1.54μｍの放射線の14ミリジュールであ
った。
例 II 前述された第２の実施例もまた、取除かれた反射手段
50と共に、及びポンプ・レーザ20の出力の経路として使
用された光学的に平坦な反射面と共にテストされた。こ
の構成は、1.06μｍの放射線の50ミリジュールのビーム
から、1.54μｍの放射線の21ミリジュールを生成した。
よって、本発明の第２の実施例は、第１の実施例の効率
の50％増に相当し、さらに前述の自動整合の効果を有す
る。
50と共に、及びポンプ・レーザ20の出力の経路として使
用された光学的に平坦な反射面と共にテストされた。こ
の構成は、1.06μｍの放射線の50ミリジュールのビーム
から、1.54μｍの放射線の21ミリジュールを生成した。
よって、本発明の第２の実施例は、第１の実施例の効率
の50％増に相当し、さらに前述の自動整合の効果を有す
る。
本発明の方法及び装置を実施することは、ポンプ・レ
ーザ及びラマン・セルの向上された効率及び自動整合を
有するラマン・レーザを提供する。光学素子のための複
雑さが減ぜされ、コンパクトなユニタリ構成が現れる。
ーザ及びラマン・セルの向上された効率及び自動整合を
有するラマン・レーザを提供する。光学素子のための複
雑さが減ぜされ、コンパクトなユニタリ構成が現れる。
明瞭の目的のために、及び発明が向けられた主に意図
された応用と調和して、好ましい実施例が、メタンのよ
うな気体のラマン媒質を使用して述べられている。しか
しながら、使用されるラマン媒質は、所望の波長のSRS
放射線を生成するような既知の幾らかの気体，液体又は
固体のいずれかであることができる。他のラマン媒質の
例は、一酸化炭素，水素，重水素，アンモニア及び種々
のガラスを含む。使用される特定の媒質は、所望の出力
波長，レーザ・ソース波長，許容できる複雑さ，及びパ
ワー要求によって決定される。本発明の方法及び装置
は、種々のラマン媒質のための向上されたラマン・レー
ザを提供する。
された応用と調和して、好ましい実施例が、メタンのよ
うな気体のラマン媒質を使用して述べられている。しか
しながら、使用されるラマン媒質は、所望の波長のSRS
放射線を生成するような既知の幾らかの気体，液体又は
固体のいずれかであることができる。他のラマン媒質の
例は、一酸化炭素，水素，重水素，アンモニア及び種々
のガラスを含む。使用される特定の媒質は、所望の出力
波長，レーザ・ソース波長，許容できる複雑さ，及びパ
ワー要求によって決定される。本発明の方法及び装置
は、種々のラマン媒質のための向上されたラマン・レー
ザを提供する。
好ましい実施例の前述の説明は、例証及び説明の目的
で与えられている。開示されたまさにその形に本発明は
限定されるものではなく、多くの変更修正が前述の教え
に照らして可能である。実施例は、本発明の原理及びそ
の実際的な応用を最も明白にするために選ばれ且つ述べ
られたもので、それによって種々の態様で、及び予期さ
れた特定の使用に適する種々の修正を有して、本発明を
最も良く利用することが当業者には可能である。本発明
の範囲は請求の範囲及びそれに相当するものによって定
義されると思われる。
で与えられている。開示されたまさにその形に本発明は
限定されるものではなく、多くの変更修正が前述の教え
に照らして可能である。実施例は、本発明の原理及びそ
の実際的な応用を最も明白にするために選ばれ且つ述べ
られたもので、それによって種々の態様で、及び予期さ
れた特定の使用に適する種々の修正を有して、本発明を
最も良く利用することが当業者には可能である。本発明
の範囲は請求の範囲及びそれに相当するものによって定
義されると思われる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−66855（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−117297（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−45636（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (20)
- 【請求項１】所定の第１の波長の放射線を部分反射し且
つ所定の第２の波長の放射線をほぼ100％反射する二重
用途の出力反射手段を有する共振光学空胴中に配列され
たレーザ媒質を含み、所定の第１の波長の放射線を生成
するためのポンプ・レーザと、 前記ポンプ・レーザからの前記第１の波長の光路に沿っ
て配列され、ラマン散乱プロセスによって、前記第１の
波長の放射線を所定の第２の波長に変換するためのラマ
ン媒質と、 前記ポンプ・レーザと前記ラマン媒質の間に配置され、
前記ラマン媒質内に第２の反射鏡を使用すること無しに
前記ラマン媒質中にラマン散乱が維持されるように、前
記第１の波長の放射線を前記ラマン媒質に集束するため
の集束手段と、 を具備し、 前記集束手段は、前記出力反射手段と当該集束手段との
間に遮断手段を使用すること無しに、前記ラマン媒質に
隣接して配置され、 前記出力反射手段は、波長変換を強調し且つ遮断手段を
使用すること無しに前記ポンプ・レーザへのフィードバ
ックによるダメージをほぼ回避するように、前記レーザ
媒質と前記集束手段との間に配置されると共に、前記集
束手段と前記ラマン媒質とに関して整列されていること
を特徴とするラマン・レーザ。 - 【請求項２】前記レーザ媒質は、光学的にポンピングさ
れたNd:YAG媒質を含むことを特徴とする請求の範囲第１
項に記載のラマン・レーザ。 - 【請求項３】前記第１の波長は、1.06μｍであることを
特徴とする請求の範囲第１項に記載のラマン・レーザ。 - 【請求項４】前記第２の波長は、1.54μｍであることを
特徴とする請求の範囲第１項に記載のラマン・レーザ。 - 【請求項５】前記ラマン・レーザは、前記ラマン媒質を
取り巻く筐体を具備し、該筐体は、放射線の通過のため
の入力及び出力ウィンドを有することを特徴とする請求
の範囲第１項に記載のラマン・レーザ。 - 【請求項６】前記ラマン媒質は、重水素，水素又はメタ
ンから成るグループから選択された与圧された気体を含
むことを特徴とする請求の範囲第５項に記載のラマン・
レーザ。 - 【請求項７】前記ラマン媒質は、与圧されたメタンを含
むことを特徴とする請求の範囲第５項に記載のラマン・
レーザ。 - 【請求項８】前記出力反射手段は、誘導性コーティング
された光学的に平坦なガラス板であることを特徴とする
請求の範囲第１項に記載のラマン・レーザ。 - 【請求項９】前記集束手段は、凸レンズであることを特
徴とする請求の範囲第１項に記載のラマン・レーザ。 - 【請求項１０】前記ラマン・レーザは、前記ラマン媒質
に隣接して配置され、前記第２の波長の放射線からコリ
メートされたレーザ・ビームを形成するためのコリメー
ティング手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項
に記載のラマン・レーザ。 - 【請求項１１】所定の第１の波長の偏光された放射線の
ソースを提供するためのポンプ・レーザと、 前記ポンプ・レーザからの前記第１の波長の放射線の光
路に沿って配置され、ラマン散乱プロセスによって所定
の第２の波長に前記第１の波長の放射線を変換するため
のラマン媒質と、 前記ポンプ・レーザと前記ラマン媒質の間に、前記ラマ
ン媒質に隣接して配置され、前記ラマン媒質内に第２の
反射鏡を使用すること無しに前記ラマン媒質中にラマン
散乱が維持されるように、前記ラマン媒質に前記第１の
波長の放射線を集束させるための集束手段と、 前記ポンプ・レーザと前記集束手段との間に、前記集束
手段に隣接して配置され、前記第２の波長の放射線をほ
ぼ100％反射すると共に、前記第１の波長の放射線をほ
ぼ反射しない出力反射手段と、 前記ポンプ・レーザと前記出力反射手段との間に、前記
第１の波長の放射線の光路に添って配置され、偏光され
た第１の波長の放射線が前記ラマン媒質へ伝搬すること
は許すが、前記ラマン媒質からの誘導ブリュアン散乱放
射線が前記ポンプ・レーザに伝搬することを妨げるため
の偏光手段と1/4波長板との組み合わせと、 を具備することを特徴とするラマン・レーザ。 - 【請求項１２】前記ポンプ・レーザは、光学的にポンピ
ングされたNd:YAG媒質を含むことを特徴とする請求の範
囲第11項に記載のラマン・レーザ。 - 【請求項１３】前記第１の波長は、1.06μｍであること
を特徴とする請求の範囲第11項に記載のラマン・レー
ザ。 - 【請求項１４】前記第２の波長は、1.54μｍであること
を特徴とする請求の範囲第11項に記載のラマン・レー
ザ。 - 【請求項１５】前記ラマン・レーザは、前記ラマン媒質
を取り巻く筐体を具備し、該筐体は、放射線の通過のた
めの入力及び出力ウィンドを有することを特徴とする請
求の範囲第11項に記載のラマン・レーザ。 - 【請求項１６】前記ラマン媒質は、重水素，水素又はメ
タンから成るグループから選択された与圧された気体を
含むことを特徴とする請求の範囲第15項に記載のラマン
・レーザ。 - 【請求項１７】前記ラマン媒質は、与圧されたメタンを
含むことを特徴とする請求の範囲第15項に記載のラマン
・レーザ。 - 【請求項１８】前記出力反射手段は、誘導性コーティン
グされた光学的に平坦なガラス板であることを特徴とす
る請求の範囲第11項に記載のラマン・レーザ。 - 【請求項１９】前記集束手段は、凸レンズであることを
特徴とする請求の範囲第11項に記載のラマン・レーザ。 - 【請求項２０】前記ラマン・レーザは、前記ラマン媒質
に隣接して配置され、前記第２の波長の放射線からコリ
メートされたレーザ・ビームを形成するためのコリメー
ティング手段を含むことを特徴とする請求の範囲第11項
に記載のラマン・レーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US66719184A | 1984-11-01 | 1984-11-01 | |
| US667191 | 1984-11-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62500761A JPS62500761A (ja) | 1987-03-26 |
| JP2530607B2 true JP2530607B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=24677193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60504879A Expired - Lifetime JP2530607B2 (ja) | 1984-11-01 | 1985-10-16 | 単一の反射鏡を必須とするラマン・レ−ザ |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0199793B1 (ja) |
| JP (1) | JP2530607B2 (ja) |
| KR (1) | KR900000025B1 (ja) |
| DE (1) | DE3572095D1 (ja) |
| GR (1) | GR852577B (ja) |
| IL (1) | IL76788A (ja) |
| NO (1) | NO170709C (ja) |
| TR (1) | TR23861A (ja) |
| WO (1) | WO1986002784A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4717842A (en) * | 1986-01-23 | 1988-01-05 | Northrop Corporation | Mode-matched laser/raman coupled unstabled resonators |
| US4868833A (en) * | 1987-08-10 | 1989-09-19 | Hughes Aircraft Company | Raman cavity dump laser |
| DE3810306A1 (de) * | 1988-03-24 | 1989-10-05 | Steiner Optik Gmbh | Laservorrichtung mit emission im infraroten bereich |
| IL90034A (en) * | 1989-04-19 | 1992-07-15 | Electro Optics Ind Ltd | Raman shifting device |
| US5090016A (en) * | 1991-02-15 | 1992-02-18 | Hughes Aircraft Company | Multiple focus backward Raman laser apparatus |
| FR2677500B1 (fr) * | 1991-06-10 | 1993-10-01 | Cilas | Laser raman. |
| IL102538A (en) * | 1991-07-18 | 1995-07-31 | Gec Maconi Avionics Holdings L | Laser Ramen |
| FR2683103B1 (fr) * | 1991-10-28 | 1994-01-07 | Lasers Cie Indle | Laser a effet raman. |
| DE4311454C2 (de) * | 1993-04-07 | 1997-03-13 | Zeiss Carl Fa | Raman-Laser und dessen Verwendung |
| KR20040006509A (ko) * | 2002-07-12 | 2004-01-24 | 국방과학연구소 | 라만 레이저 발진기 |
| CZ2014224A3 (cs) * | 2014-04-04 | 2015-05-20 | Crytur, Spol. S R.O. | Laserový systém pro generaci laserového záření bezpečného pro oko na bázi Ramanovského stimulovaného rozptylu |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3668420A (en) * | 1970-09-25 | 1972-06-06 | Ibm | 1.5 micron raman laser |
| US4103179A (en) * | 1971-12-13 | 1978-07-25 | Lambda Physik Gmbh & Co. Kg | Apparatus for stimulated emission of coherent, continuously tunable raman radiation |
| US3705992A (en) * | 1971-12-13 | 1972-12-12 | Bell Telephone Labor Inc | Broadband tunable raman-effect devices in optical fibers |
| JPS4945636A (ja) * | 1972-09-01 | 1974-05-01 | ||
| US4239995A (en) * | 1979-02-27 | 1980-12-16 | Westinghouse Electric Corp. | Metal vapor Raman frequency shifter |
| US4327337A (en) * | 1980-01-03 | 1982-04-27 | General Electric Company | Intracavity raman frequency conversion in a high power laser |
| DE3114815C2 (de) * | 1981-04-11 | 1983-05-11 | Eltro GmbH, Gesellschaft für Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg | Laservorrichtung |
-
1985
- 1985-10-16 DE DE8585905561T patent/DE3572095D1/de not_active Expired
- 1985-10-16 WO PCT/US1985/002046 patent/WO1986002784A1/en active IP Right Grant
- 1985-10-16 EP EP85905561A patent/EP0199793B1/en not_active Expired
- 1985-10-16 JP JP60504879A patent/JP2530607B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1985-10-16 KR KR1019860700408A patent/KR900000025B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1985-10-22 IL IL76788A patent/IL76788A/xx not_active IP Right Cessation
- 1985-10-25 GR GR852577A patent/GR852577B/el unknown
- 1985-10-31 TR TR85/44132A patent/TR23861A/xx unknown
-
1986
- 1986-06-17 NO NO862419A patent/NO170709C/no not_active IP Right Cessation
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| JPS62500761A (ja) | 1987-03-26 |
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| NO862419L (no) | 1986-06-17 |
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