JP2554614B2 - 出力安定化外部受動空洞を備えたレ−ザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は安定化レーザ空洞並びにレーザ空洞を安定
化する方法、更に具体的に云えば、安定化受動形空洞を
持つガス・レーザ及びこの空洞を安定化する方法に関す
る。

発明の背景 レーザ装置が従来提案され、並びに／又は利用されて
おり、こういうレーザの中にはガス・レーザ（例えば米
国特許第3,428,914号参照）及び多重モード・レーザ
（例えば米国特許第4,089,964号参照）がある。更に、
特に粒子の寸法を測定する分野で、開放空洞ガス・レー
ザが従来提案され、並びに／又は利用されている。（レ
ーザ・エネルギーの消滅を利用して粒子を分粒する装置
を記載した米国特許第3,406,289号参照。）アプライド
・オプティックス誌第11巻第７号（1972年11月号）第15
15頁乃至第1520頁所載のR.G.クノーレンベルグ及びB.シ
ュスタの論文「開放空洞ガス・レーザに於ける小さな粒
子の検出及び分粒」には、開放空洞レーザ装置を利用し
た消滅形粒子寸法測定法の改良も記載されている。

開放空洞レーザ装置に於ける光の散乱を利用した１ミ
クロン未満の粒子の分粒装置は、最初にアトモスフエリ
ック・テクノロジー誌第２号（1973年６月号）第80頁乃
至第81頁所載のR.G.クノーレンベルグの論文「能動散乱
エアロゾル分光計」に初めて記載されている。ナショナ
ル・ビューロ・オブ・スタンダーズ・スペシャル・パブ
リケイション412（1974年10月発行）第57頁乃至第64頁
所載のR.G.クノーレンベルグの論文「能動散乱形エアロ
ゾル分光法」、1975年５月にアカデミック・プレス社か
ら出版されたベンジャミンY.H.リュー編集の「微細粒
子，エアロゾル，発生，測定，標本化及び分析」第699
頁乃至第696頁所載のR.G.クノーレンベルグ及びR.E.デ
ュールの論文「開放空洞レーザによる0.05乃至５ミクロ
ンの「能動形」散乱分子分光法」，アメリカン・ミーテ
ロロジカル・ソサイヤティ，雲の物理に関する国際会議
（1976年７月）録第554頁乃至第561頁所載のR.G.クノー
レンベルグの論文「雲の物理の測定用の３つの新しい計
器;2−Ｄ分光計，前方散乱分光計プローブ及び能動散乱
エアロゾル分光計」，プロシーディングズ・オブ・ザ・
ソサイヤティ・オブ・フォト・オプティカル・インスツ
ルメンテーション・エンジニアーズ；プラクティカル・
アプリケイションズ・オブ・ロー・パワー・レーザー
ズ，第２巻（1976年８月号）第137頁乃至第152頁所載の
R.G.クノーレンベルグの論文「粒子寸法分光法に於ける
低エネルギ・レーザの利用」にいろいろな改良が記載さ
れている。

開放空洞ガス・レーザは典型的にはＱの値が高い（レ
ーザ空洞内部の共振エネルギ密度と、考えられる全ての
損失との比を空洞のＱと呼ぶ）が、こういうレーザは利
用する上で問題があり、その為、こういう難点を解決し
ようとして、標準型のレーザから供給される外部の空洞
を開発する試みが生れた。然し、標準型レーザから供給
される外部の空洞を使うことは、達成されるＱの値が低
い為に、これまでは制限されていた。このＱの値が低い
ことは、大部分は、正確な位相固定作用がないこと並び
に利得を持つ空洞との競合の為である。

従来、レーザ装置の能動形空洞の周波数を安定化する
試みがあり、その中には、空洞の周波数を定める部材の
位置を調節するものがある。こう云う装置が例えば米国
特許第3,534,289号，同第3,718,868号及び同第3,899,74
8号に記載されている。

発明の要約 この発明は安定化レーザ装置、特に、安定化した外部
受動形空洞装置を提供する。能動形空洞から供給される
受動形空洞を安定化することにより、開放空洞レーザ装
置の欠点を伴なわずに、こう云う装置の利点が実現され
る。

従って、この発明は、能動形空洞を構成する本体手段
を持っていて、該本体手段が前記空洞内のレーザ・ビー
ムの通路内に配置された第１及び第２の両端部を持ち、
該レーザ・ビームが前記第１の端部を介して少なくとも
１つの方向に前記空洞から送出される様なレーザ・ビー
ム発生手段と、前記本体手段から隔たって、前記第１の
端部を介して前記空洞から送出されたレーザ・ビームの
通路内に配置された外部の反射手段と、該外部の反射手
段に接続されていて、該外部の反射手段の持続的な移動
を行なって、レーザ装置を安定化する移動発生手段とを
有する安定化レーザ装置を提供する。

この発明はレーザを安定化する方法をも提供する。こ
の方法はレーザ装置の能動形空洞内にレーザ・ビームを
発生し、該レーザ・ビームの能動形空洞から予定の方向
に送出し、送出されたレーザ・ビームの通路内に外部の
反射装置を位置ぎめして該ビームを反射し、反射装置の
持続的な移動を行なってレーザを安定化する工程から成
る。

この発明は以下説明する様な部分の新規な構造，組合
せ，配置及びその方法を要旨とするものであり、ここに
具体的に説明する実施例の変更もこの発明の範囲内に含
まれることを承知されたい。

次にこの発明の考えを実際に用いる場合の最善の様式
を示すこの発明の１実施例を説明する。

発明の説明 レーザは基本的には共振空洞装置であって、とり得る
レーザ動作周波数は基本的には、鏡の隔たりの半波長の
正確な整数倍の周波数に制限されている。これは、レー
ザの振動する共振可干渉波は何れの方向に移動する時も
同相でなければならず、そうでなければ破壊的な干渉に
よって消滅するからである。

この半整数周期性の条件により、レーザ周波数は離散
的な非常に狭いレーザ線（定在波）に制限され、その数
及びスペクトル範囲は更にプラズマに利用し得るドップ
ラ拡がりスペクトルによって制限される。こういうレー
ザ線を軸方向モードと呼び、Ｃを光速、Ｌを鏡の隔たり
の光学的な通路長として、C/2Lの周波数間隔を持ってい
る。

第1a図に示す線に、HeNeレーザ14の空洞16は、鏡18,2
0の間隔によって定められた30cmの長さを持っていて、
このレーザは500MHzの間隔の軸方向モードを持ってい
る。ドップラ・スペクトルは典型的にはネオン（レーザ
動作原子）に対し幅が1000MHzにすぎないから、第1b図
に示す様に、こういう長さのレーザ装置では、任意の
時、一度に２つの軸方向モードしか存在し得ない。

レーザ動作媒質の中に軸線から外れた通路が存在する
ことにより、横方向モードが出来、Ｌで表わした中心線
の通路とは若干違う通路を作れる様にすることにより、
第1a図に示す簡単な軸方向モードの構造よりもずっと複
雑な線構造を生ずる。この様な高次多重モード動作によ
り、とり得るレーザ線の数は多くなり、エネルギが増加
するが、雑音が相加わり、その結果ビームの特性として
は有用性が低下する場合が多い。

軸線から外れた横方向モードが存在せずに軸方向モー
ドが存在する時、レーザはTEM₀₀で動作しているとい
う。１つの軸方向モードしか存在しない場合、レーザは
単一周波数で動作していると云う。

HeNeレーザの別の特性は、利得が非常に低く（〜１乃
至５％）、その為、空洞から取出した出力も共振空洞の
エネルギ密度の僅かな百分率にすぎないことである。典
型的には、開放空洞レーザ装置の両端にある鏡の内の一
方だけを出力結合器として選択し、約１％の透過率（反
射率Ｒ＝99％）にする。他方の鏡は出来るだけ高い反射
率（R99.0％＋）に製造する。

典型的なHeNeレーザはその共振空洞内のエネルギ密度
が有用な出力として結合し得るものよりも99倍大きいか
ら、こういうレーザの空洞内利用が開発されている。然
し、利得が小さい為、持込む空洞内損失も同じ様に小さ
くしなければならない。開発の進んだ１つの空洞内利用
は粒子の寸法測定の分野である。（他の利用として、消
滅，ガスの屈折率及び光学面の反射率の測定がある。） 第2a図に示す様に、プラズマ管24の１端をブルースタ
ー窓26で終端することにより、レーザ空洞22に対する接
近が出来る。湾曲鏡28（例えば、ｒ＝100cm）を管24の
他端に配置する。光検出器30及び前置増幅器32を普通の
様に鏡28の外側でレーザ・ビームの軸線に沿って配置し
て、照明の相対的な強度の目安にする。

粒子の寸法測定を行なう為、寸法測定をしようとする
粒子33を（第2b図に示す様に）、ジェット34を介して注
入し、この粒子がブルースター窓26と外部のレーザ鏡36
（例えばｒ＝70cm）の間でレーザ・ビーム35を通過する
様にする。第2a図に示す様に、粒子注入区域の上方にサ
ンプル・ブロック38を配置し、このブロック38が１対の
レンズ40,41の様な集光光学素子を粒子注入区域の上方
でその近くに位置ぎめする。散乱光検出器モジュール43
をブロック38の近くに配置する。モジュール43はレンズ
40,41の焦平面に普通に配置されたフォトダイオード45
と増幅器46を含む。散乱光検出器モジュール43の出力を
読出装置47（これは例えばオッシロスコープであってよ
い）に結合する。光検出器49及び前置増幅器50を随意選
択によって鏡36の反対側でレーザ・ビーム軸線に沿って
配置し、光検出器30及び前置増幅器32と同じ様に、基準
測定を行なうことが出来る。

数ミクロン及びそれ以下の粒子が招く空洞損失は無視
し得るものであり、この為粒子の検出及び分粒は、粒子
による光の散乱を散乱光検出器モジュール43が受取るこ
とによって行なわれる様にすることが必要である。これ
に対して一層大きな粒子は、基準検出器30又は49の何れ
かで観測し得る様な出力エネルギの消滅を監視すること
により、容易に測定し得るエネルギ損失を生ずる。この
為、第2a図に示す様なレーザ装置は粒子の寸法測定に役
立つ。反射率の高い両方の鏡によって構成された空洞
は、高い出力エネルギを必要としないので、粒子の測定
に使うことが出来る。この為、典型的には空洞内のエネ
ルギ密度は、透過率１％の出力結合器を用いた場合、約
１乃至２ミリワットの出力エネルギしか送出すことの出
来ない管で、１ワット又はそれ以上のレベルまで高くな
る。レーザ空洞内部の共振エネルギ密度と、考えられる
全ての損失との比が、前に述べた様に空洞のＱと呼ばれ
る。開放空洞HeNe装置の典型的なＱの最大値は500乃至1
000である。

開放空洞レーザは粒子照明源として役立つが、それで
も問題があることが判った。例えば、Ｑの値が大きい
為、露出した内部の鏡及びブルースター窓の面は極めて
汚染を受け易い。更に、どんなレーザ装置でもそうであ
るが、レーザ動作をする前の鏡装置の整合が難しい。も
う１つの難点は、空洞の中に大きな空気流を使うことが
出来ないことによって生ずる。これは高速空気流に於け
る不安定性により、光路長にそれに相当する波長未満の
差が生じ、この結果不規則な変調が生じ、従って、粒子
の寸法測定値が雑音性になるからである。

粒子の分粒に開放空洞共振装置を用いた場合について
上に述べた難点の結果、典型的には第３図に示す様に、
標準型レーザから供給を受ける外部空洞を使うことが試
みられた。第３図に示す様に、受動形空洞52が外部の鏡
54と出力結合器の鏡56の間に設定され、これに対して能
動形空洞58が管60内で１端にある鏡56と他端にある鏡62
によって設定される。外部の鏡54、出力結合器である鏡
56及び鏡62はビーム整形粒子である。外部の鏡54は反射
率が高く、この結果、出力エネルギを出力結合器56に向
けて後方反射する。何回も通過した後、外部の（受動
形）空洞52内にエネルギが蓄積され、そのレベルは、鏡
56,62の間にある能動形利得領域58に或る百分率を送り
返す様になる。これは、鏡54及び56の整合状態に近づく
につれ、鏡62からの漏れが増加することによって観測す
ることが出来る。

勿論、Ｑの値が高い時、レーザ周波数のコヒーレンス
の為に相互作用を持つ実効的に２つの空洞（能動形は利
得を持ち、受動形は利得を持たない）が存在する。更
に、鏡54,62の間に第３の能動形空洞が構成されるが、
これは鏡56が存在する為に損失が大きい。鏡56と62又は
鏡54と56の何れかの間の鏡の隔たりに若干の変化がある
と、エネルギに大きな変動が生じ、これを鏡54,62の所
で観測することが出来る。

上に述べた様な装置は、その不安定性の為に、粒子の
寸法測定又は関連した測定用の照明装置として望ましく
ない。使われる鏡装置に関係なく、正確な位相固定作用
がない為並びに利得を持つ空洞の間の競合の為、外部の
空洞のＱの値は精々５乃至10に制限される。エネルギ帰
還は、上に述べた開放空洞レーザ装置の場合と同じく、
鏡54及び56の離散的な間隔の所でだけ正確に同相にな
る。これは鏡62で強い部分が観測されることに対応す
る。この様な構成は、単一周波数で動作させると共に、
両方の空洞が波長に対して精密な半整数間隔を持つか、
或いは両方の空洞が全く同じ波長を持っていれば、安定
にすることが出来る。然し、この様な精密な間隔を維持
することは事実上不可能である。

この発明は、空洞の長さに関係なく、能動形空洞（レ
ーザ）から供給を受ける受動形空洞を安定化する。受動
形空洞を安定化することにより、少なくとも100のＱの
値を容易に発生する。実際、Ｑの最大値は、能動形空洞
と同じ様に、外部の空洞に於ける損失のみによって制限
される。通常、能動形及び受動形空洞のＱの値は同じに
近い。

受動形空洞の安定化が、適当な線形発振を使うことに
より、レーザ軸線に沿って外部の鏡54を変調することに
よって行なわれる。外部の鏡54の移動の効果として、各
々の反射波に十分なドップラ・シフトを生じさせ、能動
形空洞の安定な軸方向モードと干渉しない新しい周波数
を発生することである。この後の反射により、別の周波
数が得られ、遂には受動形空洞に幅の広いコヒーレンス
のないスペクトルが得られる。別の結果として、鏡54,6
2（第４図参照）によって限定された第３の空洞内の利
得がなくされる。

第4a図は、外部の鏡54の持続的移動が普通の「低音
用」可聴スピーカ（ボイス・コイル）66によって行なわ
れる装置を示している。図示の様に、鏡54が可聴スピー
カ66の中心に取付けられ［鏡54,62は反射率の大きい透
過率の小さい（＜0.1％）鏡である］、鏡56は出力結合
器の鏡（透過率〜１％）であり、波長スピーカ66が変調
器67によって振動させられる。

このスピーカは（例えば60Hzという）かなり低い周波
数で駆動することが出来、実験によると、変位の振幅が
数＋cm/秒の速度を発生するのに十分である限り、空洞
を完全に減結合するのに十分な周波数偏移が生ずること
が判った。（例えば偏移△Ｚ＝１乃至5mmでＦ＞40H
z。）並進速度が関連パラメータである。例えば、４吋
のボイス・コイルを60Hz（普通の交流線路）の周波数で
２乃至３ボルト（rms）で駆動して、数ミリの変位を発
生することが出来る。これは適当な速度範囲と相関性を
持つ。

鏡54を整合させたがボイス・コイル66を給電していな
い状態では、普通の不安定性が存在することが判ってお
り、受動形空洞のＱの値はかなり低い。然し、両方の鏡
54,62は、整合していない場合よりも、透過率がかなり
増加した。然し、一旦、ボイスコイル66に給電すると、
受動形空洞のＱの値は、鏡54からの増加した出力（これ
は光検出器68及び前置増幅器70で測定して、読出装置71
に出力を送る）によって表わされる様に、10倍又はそれ
以上増加した。然し、鏡62は、透過率が（光検出器72及
び前置増幅器74で測定して、読出装置75に出力を供給す
る）、変調しないで整合していない時の状態に近い値ま
で低下した。鏡54の出力に於ける周波数構成が、第4b図
にスペクトル分析器に示されるものとして描かれてい
る。

粒子の寸法測定では、寸法測定しようとする粒子77を
第4c図に示す様にジェット78の中に注入し、粒子が受動
形空洞内のレーザ・ビーム79を通過する様にする。第4a
図に示す様に、サンプル・ブロック81を粒子注入区域の
上方に配置し、ブロック81が１対のレンズ83,84の様な
集光光学素子を粒子注入区域の上方でその近くに位置ぎ
めする。散乱光検出器モジュール86をブロック81の近く
に配置する。モジュール86はレンズ83,84の焦平面に普
通の様に配置したフォトダイオード88と増幅器89を含
む。散乱光検出器モジュール86からの出力を読出装置91
（これは例えばオッシロスコープであってよい）に結合
する。

動作について説明すると、レーザにレーザ・ビームを
発生させ、受動形空洞を安定化する様に周波数と振幅を
調節して、外部の鏡を振動させる。粒子の寸法測定に用
いる時、この後第4a図及び第4c図に示す様に、粒子を受
動形空洞でレーザ・ビームの中に注入し、読出装置91で
出力を読取る。この読みの変動を利用して寸法測定値が
得られることは公知である。受動形空洞を安定化したレ
ーザ装置は、粒子の寸法測定用の照明装置として特に有
用であり、こういう使い方は理想に近い。更に、鏡54を
出力結合器にして、装置からの安定化した受動形空洞の
エネルギを受動形空洞の外部で使う為に結合することが
出来る。

HeNeレーザ装置について具体的に説明したが、任意の
レーザを使うことが出来る。第５図のレーザ・ビームの
表示並びにそれに関連したグラフで示す様に、複雑な高
次の多重モード構造を持つレーザでも使うことが出来
る。この発明に従って受動形空洞を安定化すると、外側
の鏡54の変調による周波数及び位相変位が周波数並びに
位相成分が相異なる多くの波を混合するので、受動形空
洞は（鏡54の所で）自己再現性のある複雑な構造を殆ん
ど持たない。これが第６図のレーザ・ビームの表示及び
関連したグラフに示されている。これについて云うと、
5mWの多重モード・レーザ（空洞30cm）を使って、Ｑの
値が200の受動形空洞を駆動し、１ワットのエネルギ密
度を発生した。この受動形空洞を普通の開放空洞装置の
代りに使い、同じ感度が得られると共に、安定性並びに
再現性が著しく改善された。

受動形空洞のＱの最大値は、主に出力結合器である鏡
56の透過面に設けた反射防止（AR）被覆の品質によって
制限される。鏡は、損失が0.01％未満になる様に製造す
るのはかなり容易であるが、反射防止被覆はその様に出
来ない。更に、前に述べた様に、受動形空洞は公称的に
は能動形空洞と同様なＱを持っている。鏡62の反射率が
99.99％で鏡56の反射率が99.81％の能動形空洞を考える
と、未知の別の損失がなければ、その合計の透過損失は
0.2％であり、従ってＱは500である。この出力が鏡54,5
6によって構成された外部の空洞に供給される。鏡56も
反射率が99.99％であって、AR被覆が完全であるとする
と、受動形空洞もＱは500である。然し、AR被覆の損失
が0.1％であると、外部の空洞は、１回反射して来る度
に0.4％を失い、Ｑが250に下がる。

更に受動形空洞に於けるビームの幅は、出力が鏡54に
集束される様に出力結合器56を構成することにより、又
は送出す面の半径を適当に選択することにより、調整す
ることが出来る。かなり短い半径を使うと短い焦点が得
られ、鏡54を焦点に配置すると、その構成は整合にあま
り影響されなくなる。然し、鏡54の変位は小さくしなけ
ればならない。従って、変調周波数を高くして、十分な
所望のドップラ周波数シフトが起る様にしなければなら
ない。

具体的に示さなかったが、（第2a図に示す様な）開放
空洞装置の外側の鏡の変調により、埋めつくされた周波
数のドップラ包絡線が得られ、正確な位相コヒーレンス
の目ざわりな影響並びにその結果生ずる定在波が減少す
る。

以上の説明から判る様に、この発明は外部の鏡の変調
により、受動形空洞を安定化した改良されたレーザ装置
を提供した。

【図面の簡単な説明】

第1a図は公知の典型的なガス・レーザの簡略側面断面
図、第1b図は第1a図に示す様な典型的なHeNeレーザのド
ップラ効果によって拡がったネオン線スペクトル並びに
レーザの軸方向モードの構成を示すグラフ、第2a図は開
放空洞レーザを用いた、粒子の寸法測定用の公知の典型
的な装置の簡略側面断面図、第2b図は第2a図の線2b−2b
で切った部分断面図で、寸法測定をしようとする粒子を
注入することを示している。第３図は標準型レーザから
供給を受ける外部の受動形空洞を持つ典型的なレーザ装
置の簡略側面断面図、第4a図はこの発明に従って安定化
した受動形空洞に供給する能動形空洞を持つレーザの簡
略側面断面図、第4b図は第4a図に示す装置の受動形空洞
に於ける典型的なドップラ・スペクトル並びにスペクト
ル分析器で発生された観測された周波数構成を示すグラ
フ、第4c図は第4a図の線4c−4cで切った部分断面図で、
寸法測定をしようとする粒子の注入を例示している。第
5a図はこの発明に従って安定化させることの出来る典型
的な複雑な高次多重モード構造を持つレーザ・ビームの
拡大断面図、第5b図は第5a図に示した高次多重モード・
レーザ・ビームに対する走査距離と強度との関係を示す
グラフ、第5c図は第5a図に示す高次多重モード・レーザ
・ビームのドップラ・スペクトルとスペクトル分析器で
発生された高次横方向モード構造を示すグラフ、第6a図
はこの発明に従って受動形空洞を安定化して外部の鏡で
観測される、第5a図に示す様なレーザ・ビームの拡大断
面図、第6b図は第6a図に示すレーザ・ビームに対し、外
部の鏡の所で観測されるレーザ・ビームの走査距離と強
度との関係を示すグラフ、第6c図は第6a図に示した外部
の鏡の所で観測されるレーザ・ビームの受動形空洞内で
の、スペクトル分析器で発生された周波数構造を示すグ
ラフである。 主な符号の説明 56……共振空洞 54,56,62……反射鏡 66……ボイス・コイル 67……変調器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−38881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−58394（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−104980（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−9484（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−75579（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭48−40383（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭49−5270（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サイズ測定のため粒子を含む流体等を通す
   ことが可能な受動空洞内での光路長を連続的に変化させ
   るようにした出力安定化レーザ装置であって、 能動空洞を形成するための第1,第２のビーム形成要素に
   より両端を終結する細長い本体手段を有し、前記第１の
   ビーム形成要素が前記能動空洞内からレーザ・ビームを
   前記能動空洞から所定の方向へ送出するレーザ・ビーム
   発生手段と、 前記能動空洞から隔たって前記の能動空洞の外へ送出さ
   れた前記レーザ・ビームの経路内に位置し、前記第１の
   ビーム形成要素との間に受動空洞を構成する外部ビーム
   形成要素と、 この外部ビーム形成要素に接続され、該外部ビーム形成
   要素を振動的に、通常は連続的に移動させて前記受動空
   洞の出力を安定化する変調手段と、を包含する出力安定
   化外部受動空洞を備えたレーザ装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
   て、前記各ビーム形成要素がミラーであることを特徴と
   する装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
   て、前記外部ビーム形成要素が前記受動空洞の外部で使
   用するために装置からの安定化した受動空洞エネルギを
   つなぐ出力結合器であることを特徴とする装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
   て、前記受動空洞で前記レーザ・ビームに粒子を射出す
   る手段を包含し、粒子から反射したレーザ出力を検出す
   ることによって粒子サイズ測定値を決定する手段を包含
   することを特徴とする装置。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
   て、前記変調手段がオシレータ手段を包含している装
   置。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第５項記載の装置におい
   て、前記オシレータ手段が約60Hzの周波数で作動するこ
   とを特徴とする装置。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
   て、前記変調手段がボイスコイルアクチュエータを包含
   し、このボイスコイルアクチュエータに前記外部ビーム
   形成要素が接続してあって前記外部ビーム形成要素の運
   動を行わせることを特徴とする装置。
8. 【請求項８】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
   て、前記変調手段が前記外部ビーム形成要素を振動さ
   せ、変位振幅が毎秒数十センチメートルの速度で生じる
   ようにし、これによって前記発生された変位振幅は能動
   空洞と受動空洞の結合を完全に断つものであることを特
   徴とする装置。
9. 【請求項９】サイズ測定のため粒子を含む流体を通すこ
   とが可能な受動空洞内で光路長を連続的に変化させるよ
   うにした出力安定化ガスレーザ装置であって、 能動空洞を形成するための第1,第２のミラー手段により
   両端を終結するプラズマ・チューブを有し、前記第１の
   ミラー手段が出力結合体として作用して前記能動空洞内
   のレーザ・ビームをそこから前記チューブに対して軸線
   方向に送出するようになっているレーザ・ビーム発生手
   段と、 前記能動空洞から隔たって前記の能動空洞の外へ送出さ
   れた前記レーザ・ビームの経路内に設置してある第３の
   ミラー手段であり、前記第１ミラー手段と共に前記能動
   空洞に隣接した同軸に受動空洞を形成している第３ミラ
   ー手段と、 オシレータ手段と、前記第３ミラー手段および前記オシ
   レータ手段と接続したポイスコイルアクチュエータとを
   包含し、前記第３ミラー手段を連続的に振動させて前記
   受動空洞の出力を安定化する変調手段と、を包含する出
   力安定化外部受動空洞を備えたレーザ装置。
10. 【請求項１０】特許請求の範囲第９項記載の装置におい
    て、前記第1,第３のミラー手段によって構成されている
    前記受動空洞が、前記変調手段によって変調されたとき
    Ｑ値を発生し、このＱ値は、前記変調手段によって変調
    されないときのＱ値に対して少なくとも10倍以上である
    ことを特徴とする装置。
11. 【請求項１１】特許請求の範囲第10項記載の装置におい
    て、前記第1,第３のミラー手段が前記変調手段によって
    変調されたときに発生される前記Ｑ値が、前記変調手段
    によって変調されないときのＱ値の100倍を越えること
    を特徴とする装置。
12. 【請求項１２】特許請求の範囲第９項記載の装置におい
    て、前記オシレータ手段が線型オシレータ手段であるこ
    とを特徴とする装置。
13. 【請求項１３】特許請求の範囲第９項記載の装置におい
    て、前記能動空洞が所定の安定した軸線方向モードを有
    し、前記オシレータ手段がレーザ軸線に沿って前記外部
    ミラー手段に振動を生じさせ、前記外部ミラー手段を充
    分に変位させて能動空洞の前記安定軸線方向モードと干
    渉しないドップラ変位した周波数を発生する装置。
14. 【請求項１４】特許請求の範囲第13項記載の装置におい
    て、前記オシレータ手段が約60Hzの周波数で作動し、約
    ２ボルトと３ボルトの間の電圧でスピーカ手段を駆動す
    ることを特徴とする装置。
15. 【請求項１５】特許請求の範囲第９項記載の装置におい
    て、前記レーザ装置が高次マルチモード構造を有し、前
    記変調手段が前記受動空洞内で前記マルチモード構造を
    さらに不規則化することによって前記受動空洞の出力を
    安定化させることを特徴とする装置。