JP2592938B2 - パルスレーザ発振装置 - Google Patents
パルスレーザ発振装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10084—Frequency control by seeding
- H01S3/10092—Coherent seed, e.g. injection locking
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、パルスレーザ発振装置に係り、特にインジ
ェクションロック方式によるパルスレーザ発振装置に関
する。
ェクションロック方式によるパルスレーザ発振装置に関
する。
（従来の技術） 従来より、高品質のレーザ光を得る方法として学術分
野ではインジェクションロックによる方法が知られてい
る。
野ではインジェクションロックによる方法が知られてい
る。
これは、親となるレーザと子となるレーザを組合せ、
この親となるレーザから弱い種となるレーザ光を子とな
るレーザに導入し、子となるレーザの強力なレーザ励起
領域のゲインを用いて親となるレーザ光と同質の強力な
レーザ光を得る方法である。
この親となるレーザから弱い種となるレーザ光を子とな
るレーザに導入し、子となるレーザの強力なレーザ励起
領域のゲインを用いて親となるレーザ光と同質の強力な
レーザ光を得る方法である。
ここで、学術用語として親となるレーザをマスターレ
ーザ、またその発振器をマスターオシレータとよぶ。そ
こで、以後はマスターレーザ、マスターオシレータと呼
ぶことにする。そして、同様に子となるレーザは、スレ
ーブレーザ、スレーブオシレータと呼ぶこととする。
ーザ、またその発振器をマスターオシレータとよぶ。そ
こで、以後はマスターレーザ、マスターオシレータと呼
ぶことにする。そして、同様に子となるレーザは、スレ
ーブレーザ、スレーブオシレータと呼ぶこととする。
第２図に、従来の学術研究の分野で用いられてきたイ
ンジェクションロック方式によるパルスレーザ発振装置
を示す。
ンジェクションロック方式によるパルスレーザ発振装置
を示す。
図において、構成を説明する。マスターオシレータ１
から出射したレーザ光はインジェクションミラー５を介
してスレーブオシレータ２の共振器光軸上に導入され
る。インジェクションミラー５から導入されたマスター
レーザ光はスレーブオシレータ２の内部にある強力なレ
ーザ励起領域を通過する。
から出射したレーザ光はインジェクションミラー５を介
してスレーブオシレータ２の共振器光軸上に導入され
る。インジェクションミラー５から導入されたマスター
レーザ光はスレーブオシレータ２の内部にある強力なレ
ーザ励起領域を通過する。
このスレーブオシレータ２はこのインジェクションミ
ラーと励起領域８を挟んで出力ミラー３とリアミラー４
からなる共振器を持っている。またこの出力ミラー３に
は導入したレーザ光とスレーブオシレータ２の共振器長
との同調のための共振器長制御のためピエゾ素子６が設
けられている。
ラーと励起領域８を挟んで出力ミラー３とリアミラー４
からなる共振器を持っている。またこの出力ミラー３に
は導入したレーザ光とスレーブオシレータ２の共振器長
との同調のための共振器長制御のためピエゾ素子６が設
けられている。
次に動作について説明する。マスタレーザにおいては
グレーチングを用いる、エタロンを用いる等種々の方法
により微弱ではあるが非常に高品質のレーザ光が作り出
される。しかしここでは非常に微妙な光学素子が用いら
れ、それらのレーザ光に対する耐力がないため出力を得
ることが出来ない。
グレーチングを用いる、エタロンを用いる等種々の方法
により微弱ではあるが非常に高品質のレーザ光が作り出
される。しかしここでは非常に微妙な光学素子が用いら
れ、それらのレーザ光に対する耐力がないため出力を得
ることが出来ない。
そこで、この微弱なレーザ光を強力な励起領域を持つ
スレーブオシレータ２に導入してスレーブオシレータ２
の共振器中でその励起領域のゲインを用いて成長させ強
力なレーザ光を得るものである。
スレーブオシレータ２に導入してスレーブオシレータ２
の共振器中でその励起領域のゲインを用いて成長させ強
力なレーザ光を得るものである。
（発明が解決しようとする課題） 従来のレーザ発振器は以上のように構成されている
が、これらは研究室レベルで行われたものであるので装
置の操作性やアライメントのしやすさなどは考慮されて
いない。また、装置としては小規模なものが多く工業用
に用いられるような大規模の装置は考えられていない。
が、これらは研究室レベルで行われたものであるので装
置の操作性やアライメントのしやすさなどは考慮されて
いない。また、装置としては小規模なものが多く工業用
に用いられるような大規模の装置は考えられていない。
本発明は、上記のような課題を解消し、一般工業レベ
ルで用いることの出来るインジェクション方式によるパ
ルスレーザ発振装置を得ることを目的とする。
ルで用いることの出来るインジェクション方式によるパ
ルスレーザ発振装置を得ることを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明によるインジェクション方式によるパルスレー
ザ発振装置は、次のように構成されている。
ザ発振装置は、次のように構成されている。
（１） マスターレーザ光をスレーブレーザに導入す
る際にマスターレーザとスレーブレーザを結ぶ光軸上に
コリメータを設けてマスターレーザ光のビーム径を変更
しスレーブオシレータに導入する様に構成されている。
る際にマスターレーザとスレーブレーザを結ぶ光軸上に
コリメータを設けてマスターレーザ光のビーム径を変更
しスレーブオシレータに導入する様に構成されている。
（２） マスターレーザ光をスレーブレーザに導入す
る際にマスターレーザとスレーブレーザを結ぶ光軸上に
マスターレーザ光に対してほぼ全透過であり可視のある
特定の波長に対してはほぼ全反射であるコンバインドミ
ラーを設けマスターレーザ光上に可視のレーザ光を重畳
させる様に構成されている。
る際にマスターレーザとスレーブレーザを結ぶ光軸上に
マスターレーザ光に対してほぼ全透過であり可視のある
特定の波長に対してはほぼ全反射であるコンバインドミ
ラーを設けマスターレーザ光上に可視のレーザ光を重畳
させる様に構成されている。
（３） マスターレーザからのレーザ光をスレーブレ
ーザの共振器中に導入するためのインジェクションミラ
ーがマスターレーザ光に対してはその反射率が２から20
％であり、マスターレーザ光上に重畳させた可視のレー
ザ光に対してはその反射率が50％程度であるように設定
されている。
ーザの共振器中に導入するためのインジェクションミラ
ーがマスターレーザ光に対してはその反射率が２から20
％であり、マスターレーザ光上に重畳させた可視のレー
ザ光に対してはその反射率が50％程度であるように設定
されている。
（４） スレーブレーザの共振器中にスレーブレーザ
のレーザ光に対してはほぼ全透過であり可視のある特定
の波長に対してはほぼ全反射であるコンバインドミラー
を設け、スレーブレーザ光上に可視のレーザ光を重畳さ
せる様構成されている。
のレーザ光に対してはほぼ全透過であり可視のある特定
の波長に対してはほぼ全反射であるコンバインドミラー
を設け、スレーブレーザ光上に可視のレーザ光を重畳さ
せる様構成されている。
（５） スレーブレーザの共振器中にスレーブレーザ
のレーザ光に対してはほぼ全透過であり可視のある特定
の波長に対してはほぼ全反射であるコンバインドミラー
が角度を変更することにより実効的な共振器長を変更す
る機能を果たすフエイズシフターして構成している。
のレーザ光に対してはほぼ全透過であり可視のある特定
の波長に対してはほぼ全反射であるコンバインドミラー
が角度を変更することにより実効的な共振器長を変更す
る機能を果たすフエイズシフターして構成している。
（６） ふたつのレーザのレーザ光を重ね合わせるた
めふたつのレーザの交点となるところに設けられたミラ
ーを含めて導入するレーザ光軸上に２枚以上のミラーを
持ちその内の２枚のミラーが連動して動く様に構成して
いる。
めふたつのレーザの交点となるところに設けられたミラ
ーを含めて導入するレーザ光軸上に２枚以上のミラーを
持ちその内の２枚のミラーが連動して動く様に構成して
いる。
（７） マスターレーザの光軸とスレーブレーザとの
光軸をマスターレーザのレーザ光はインジェクションミ
ラーの透過光としてまたスレーブレーザのレーザ光はこ
のインジェクションミラーからの反射光として観測出来
るように構成している。
光軸をマスターレーザのレーザ光はインジェクションミ
ラーの透過光としてまたスレーブレーザのレーザ光はこ
のインジェクションミラーからの反射光として観測出来
るように構成している。
（８） マスターレーザのレーザ光をスレーブレーザ
の共振器中に導入した後、そのスレーブレーザの共振器
の軸と導入したマスターレーザのレーザ光の光軸をスレ
ーブレーザの共振器中に設けられたレンズにより光軸の
角度をレンズの焦点における位置として変換して観測出
来るように構成されている。さらに、このレンズはその
主軸がスレーブレーザの光軸と一致するように配置でき
るような機械精度を持って光軸上に出し入れすることが
出来るように構成されている。
の共振器中に導入した後、そのスレーブレーザの共振器
の軸と導入したマスターレーザのレーザ光の光軸をスレ
ーブレーザの共振器中に設けられたレンズにより光軸の
角度をレンズの焦点における位置として変換して観測出
来るように構成されている。さらに、このレンズはその
主軸がスレーブレーザの光軸と一致するように配置でき
るような機械精度を持って光軸上に出し入れすることが
出来るように構成されている。
（作用） 以上のような構成を有する本発明の作用は次の通りで
ある。
ある。
（１） マスターレーザとスレーブレーザではその発
振器の大きさが異なりマスターレーザ光をスレーブレー
ザに導入する際にビーム径が一致しなかった。そこでマ
スターレーザとスレーブレーザを結ぶ光軸上にコリメー
タを設けてマスターレーザ光のビーム径を変更しスレー
ブオシレータのビーム径と一致するようにあわせてスレ
ーブオシレータに導入する。これにより、マスターレー
ザからのレーザ光がスレーブレーザの共振器中を総て満
たすようになり効率よくマスターレーザ光を利用しイン
ジェクションロックの精度を高めることが出来る。
振器の大きさが異なりマスターレーザ光をスレーブレー
ザに導入する際にビーム径が一致しなかった。そこでマ
スターレーザとスレーブレーザを結ぶ光軸上にコリメー
タを設けてマスターレーザ光のビーム径を変更しスレー
ブオシレータのビーム径と一致するようにあわせてスレ
ーブオシレータに導入する。これにより、マスターレー
ザからのレーザ光がスレーブレーザの共振器中を総て満
たすようになり効率よくマスターレーザ光を利用しイン
ジェクションロックの精度を高めることが出来る。
（２） 一般にマスターレーザのレーザ光が紫外領域
の光や赤外領域の光である場合はその光軸が観測できな
い。そこで、マスターレーザ光をスレーブレーザに導入
する際にマスターレーザとスレーブレーザを結ぶ光軸上
にマスターレーザ光に対してはほぼ全透過であり可視の
ある特定の波長に対してはほぼ全反射であるコンバイン
ドミラーを設けマスターレーザ光上に可視のレーザ光を
重畳させることにより、そのマスターレーザの光軸を観
測できるようにすることが出来る。
の光や赤外領域の光である場合はその光軸が観測できな
い。そこで、マスターレーザ光をスレーブレーザに導入
する際にマスターレーザとスレーブレーザを結ぶ光軸上
にマスターレーザ光に対してはほぼ全透過であり可視の
ある特定の波長に対してはほぼ全反射であるコンバイン
ドミラーを設けマスターレーザ光上に可視のレーザ光を
重畳させることにより、そのマスターレーザの光軸を観
測できるようにすることが出来る。
（３） 前述のようにマスターレーザのレーザ光が紫
外領域の光や赤外領域の光である場合はその光軸が観測
できない。そこで、マスターレーザ光をスレーブレーザ
に導入する際にマスターレーザ光に可視のレーザ光を重
畳させるが、共振器中に用いるミラーは発振するレーザ
に対して適切なものでなければならない。そこでこのイ
ンジェクションミラーはマスターレーザ光に対してはそ
の反射率が２から20％である様に設定する。この反射率
が余りに小さいとマスターレーザからのレーザ光がスレ
ーブレーザの共振器中に充分導入されずインジェクショ
ンロックがうまくかからない。また、反射率が高過ぎる
と共振器内部での損失が多くなり過ぎレーザ発振の効率
が悪くなってしまう。つぎにこのインジェクションミラ
ーはマスターレーザ光をスレーブレーザ光軸上にのせる
機能を果たさなくてはならない。そのときにはマスター
レーザ光を観測する必要がありそのためには、マスター
レーザ光に重畳させた可視のレーザ光が有用である。そ
して、この可視のレーザ光を光軸上で観測するためには
このインジェクションミラーはこの可視のレーザ光に対
してある程度の反射率を持たなくてはならない。この反
射率がひく過ぎると光軸が観測できないしまた全反射の
ように高過ぎるとリアミラーあるいは出力ミラーからの
反射光が観測できなくなる。そこで、このインジェクシ
ョンミラーのこの可視のレーザ光に対する反射率を50％
程度にすることによりこれが実現する。
外領域の光や赤外領域の光である場合はその光軸が観測
できない。そこで、マスターレーザ光をスレーブレーザ
に導入する際にマスターレーザ光に可視のレーザ光を重
畳させるが、共振器中に用いるミラーは発振するレーザ
に対して適切なものでなければならない。そこでこのイ
ンジェクションミラーはマスターレーザ光に対してはそ
の反射率が２から20％である様に設定する。この反射率
が余りに小さいとマスターレーザからのレーザ光がスレ
ーブレーザの共振器中に充分導入されずインジェクショ
ンロックがうまくかからない。また、反射率が高過ぎる
と共振器内部での損失が多くなり過ぎレーザ発振の効率
が悪くなってしまう。つぎにこのインジェクションミラ
ーはマスターレーザ光をスレーブレーザ光軸上にのせる
機能を果たさなくてはならない。そのときにはマスター
レーザ光を観測する必要がありそのためには、マスター
レーザ光に重畳させた可視のレーザ光が有用である。そ
して、この可視のレーザ光を光軸上で観測するためには
このインジェクションミラーはこの可視のレーザ光に対
してある程度の反射率を持たなくてはならない。この反
射率がひく過ぎると光軸が観測できないしまた全反射の
ように高過ぎるとリアミラーあるいは出力ミラーからの
反射光が観測できなくなる。そこで、このインジェクシ
ョンミラーのこの可視のレーザ光に対する反射率を50％
程度にすることによりこれが実現する。
（４） 前述と同様にスレーブレーザの共振器中にス
レーブレーザのレーザ光に対してはほぼ全透過であり可
視のある特定の波長に対してはほぼ全反射であるコンバ
インドミラーを設け、スレーブレーザ光上に可視のレー
ザ光を重畳させることによりスレーブレーザの光軸を観
測できるようになり目視によりスレーブレーザの共振器
がアライメント出来るようになる。また、このとき出力
ミラーもこの可視のレーザ光が透過するような材質のミ
ラーを用いた場合にはスレーブレーザからの出射光の光
軸とこの可視のレーザ光は重なることとなりその光軸が
観測できるようになる。
レーブレーザのレーザ光に対してはほぼ全透過であり可
視のある特定の波長に対してはほぼ全反射であるコンバ
インドミラーを設け、スレーブレーザ光上に可視のレー
ザ光を重畳させることによりスレーブレーザの光軸を観
測できるようになり目視によりスレーブレーザの共振器
がアライメント出来るようになる。また、このとき出力
ミラーもこの可視のレーザ光が透過するような材質のミ
ラーを用いた場合にはスレーブレーザからの出射光の光
軸とこの可視のレーザ光は重なることとなりその光軸が
観測できるようになる。
（５） ４項記載のコンバインドミラーのミラー厚み
を適切に設定するとミラーの角度を変えることによりミ
ラー通過光路中の実効長を変えることになりスレーブレ
ーザの実効的な共振器長を変更する機能を持たせること
が出来る。
を適切に設定するとミラーの角度を変えることによりミ
ラー通過光路中の実効長を変えることになりスレーブレ
ーザの実効的な共振器長を変更する機能を持たせること
が出来る。
（６） ２枚のミラーが連動して動く様に構成するこ
とによりレーザ光の光軸を非常に簡便に平行移動させる
ことが出来る。また操作も一か所だけでよくなる。
とによりレーザ光の光軸を非常に簡便に平行移動させる
ことが出来る。また操作も一か所だけでよくなる。
（７） マスターレーザのレーザ光はインジェクショ
ンミラーの透過光としてまたスレーブレーザのレーザ光
はこのインジェクションミラーからの反射光としてマス
ターレーザの光軸とスレーブレーザとの光軸を観測出来
るようにすることにより、このふたつの光軸が一致して
いるかどうかでインジェクション光のアライメントが正
しいかどうかが判別できる。また、その位置を計測する
ことによりインジェクション側のレーザ光のアライメン
トを行なうことが出来る。
ンミラーの透過光としてまたスレーブレーザのレーザ光
はこのインジェクションミラーからの反射光としてマス
ターレーザの光軸とスレーブレーザとの光軸を観測出来
るようにすることにより、このふたつの光軸が一致して
いるかどうかでインジェクション光のアライメントが正
しいかどうかが判別できる。また、その位置を計測する
ことによりインジェクション側のレーザ光のアライメン
トを行なうことが出来る。
（８） レンズはその主軸がスレーブレーザの光軸と
一致するように配置できるような機械精度を持って光軸
上に出し入れすることが出来るようにし、マスターレー
ザのレーザ光をスレーブレーザの共振器中に導入した
後、そのスレーブレーザの共振器の中においてマスター
レーザのレーザ光の光軸をスレーブレーザの共振器中に
設けられたレンズにより光軸の角度をレンズの焦点にお
ける位置として変換して観測出来るようになり、マスタ
ーレーザからのインジェクション光のアライメントが簡
便になる。これは、レンズに入射したレーザ光に角度が
ついている場合、その入射光の角度が主軸に対してθず
れているとするとそのレーザ光はレンズの主軸上の焦点
位置には集光せず焦点位置からレンズの焦点距離ｆと角
度ずれθの積、ｆθだけずれるようになることを用いる
ものである。
一致するように配置できるような機械精度を持って光軸
上に出し入れすることが出来るようにし、マスターレー
ザのレーザ光をスレーブレーザの共振器中に導入した
後、そのスレーブレーザの共振器の中においてマスター
レーザのレーザ光の光軸をスレーブレーザの共振器中に
設けられたレンズにより光軸の角度をレンズの焦点にお
ける位置として変換して観測出来るようになり、マスタ
ーレーザからのインジェクション光のアライメントが簡
便になる。これは、レンズに入射したレーザ光に角度が
ついている場合、その入射光の角度が主軸に対してθず
れているとするとそのレーザ光はレンズの主軸上の焦点
位置には集光せず焦点位置からレンズの焦点距離ｆと角
度ずれθの積、ｆθだけずれるようになることを用いる
ものである。
（実施例） 本発明の実施例を図を用いて説明する。第１図は本発
明の一実施例によるインジェクションロック方式による
レーザ発振器である。
明の一実施例によるインジェクションロック方式による
レーザ発振器である。
ここでは、マスターオシレータ１として連続発振のCO
2レーザ、スレーブオシレータ２としてTEA CO2レーザが
用いられている。これらCO2レーザは赤外光であり、目
で見えないため、重畳用の可視のレーザとしてHeNeレー
ザ11が用意されている。もちろん、これらレーザには電
源、制御が設けられているがここでは図中に示していな
い。マスターオシレータは内部にグレーティングをもち
波長選択が行われる。さらに発振縦モードはシングルで
あり縦モードの安定化機構としてスタビライザ15が設け
られている。
2レーザ、スレーブオシレータ２としてTEA CO2レーザが
用いられている。これらCO2レーザは赤外光であり、目
で見えないため、重畳用の可視のレーザとしてHeNeレー
ザ11が用意されている。もちろん、これらレーザには電
源、制御が設けられているがここでは図中に示していな
い。マスターオシレータは内部にグレーティングをもち
波長選択が行われる。さらに発振縦モードはシングルで
あり縦モードの安定化機構としてスタビライザ15が設け
られている。
スレーブオシレータの共振器は平面のリアミラー４と
曲率をもった出力ミラー３とから構成され、リアミラー
にはピエゾ素子６が設けられており、ピエゾドライバ７
により駆動される。そして、このピエゾ素子が伸び縮み
することにより共振器長が変化させられる。
曲率をもった出力ミラー３とから構成され、リアミラー
にはピエゾ素子６が設けられており、ピエゾドライバ７
により駆動される。そして、このピエゾ素子が伸び縮み
することにより共振器長が変化させられる。
マスターレーザの光軸上にはHeNeレーザ光が金蒸着さ
れたミラー面を持つミラー14cとZnSe製のコンバインド
ミラー10を介して重畳させられる。このZnSe製のコンバ
インドミラーには、CO2レーザの波長10、６ミクロン帯
においてはar/arコーティングが成されておりHeNeレー
ザ光の波長0.6ミクロン帯では95％以上の反射率を持つ
ようコーティングが成されている。
れたミラー面を持つミラー14cとZnSe製のコンバインド
ミラー10を介して重畳させられる。このZnSe製のコンバ
インドミラーには、CO2レーザの波長10、６ミクロン帯
においてはar/arコーティングが成されておりHeNeレー
ザ光の波長0.6ミクロン帯では95％以上の反射率を持つ
ようコーティングが成されている。
そして、このミラー14cとコンバインドミラー10はそ
の角度が連動して動くように連結されている。
の角度が連動して動くように連結されている。
この可視光を重畳されたマスターレーザ光はコリメー
タ９に入射する。ここで、ビーム径が約3mm程度であっ
たマスターレーザ光は重畳されたHeNeレーザ光とともに
３倍に拡大される。
タ９に入射する。ここで、ビーム径が約3mm程度であっ
たマスターレーザ光は重畳されたHeNeレーザ光とともに
３倍に拡大される。
この拡大されたマスターレーザ光は金属ミラー14aと1
4bにより、スレーブオシレータの共振器中に設けられた
インジェクションミラー５に入射される。
4bにより、スレーブオシレータの共振器中に設けられた
インジェクションミラー５に入射される。
インジェクションミラーはCO2レーザの波長10、６ミ
クロン帯においては10％反射となるようコーティングが
成されている。そして、一般にZnSe製のミラーではその
素材の特性からHeNeレーザ光の波長0.6ミクロン帯では6
0％程度の反射率をもつようになっている。
クロン帯においては10％反射となるようコーティングが
成されている。そして、一般にZnSe製のミラーではその
素材の特性からHeNeレーザ光の波長0.6ミクロン帯では6
0％程度の反射率をもつようになっている。
インジェクションミラーにより反射されたマスターレ
ーザ光はスレーブオシレータの光軸上へ入射する。この
入射したスレーブオシレータの共振器光軸上にはビーム
径を制限する機能を持つアパーチャ13が設けられてい
る。このアパーチャ径はスレーブオシレータの発振横モ
ードをシングルにするのに適切なようφ10mmに設定され
ている。
ーザ光はスレーブオシレータの光軸上へ入射する。この
入射したスレーブオシレータの共振器光軸上にはビーム
径を制限する機能を持つアパーチャ13が設けられてい
る。このアパーチャ径はスレーブオシレータの発振横モ
ードをシングルにするのに適切なようφ10mmに設定され
ている。
アパーチャを通過したマスターレーザ光はスレーブレ
ーザの放電部のレーザ励起領域８を通過する。そして、
リアミラー４に到達して反射されスレーブオシレータの
共振器中を往復する。
ーザの放電部のレーザ励起領域８を通過する。そして、
リアミラー４に到達して反射されスレーブオシレータの
共振器中を往復する。
リアミラー直前にはZnSe製のCO2レーザの波長10、６
ミクロン帯においては無反射となるようコーティングが
成された厚み15mmのフェイズシフター12が設けられてい
る。ここでもHeNeレーザ光がミラー14cとこのフェイズ
シフターとによりスレーブオシレータの光軸上に重畳さ
れている。
ミクロン帯においては無反射となるようコーティングが
成された厚み15mmのフェイズシフター12が設けられてい
る。ここでもHeNeレーザ光がミラー14cとこのフェイズ
シフターとによりスレーブオシレータの光軸上に重畳さ
れている。
また、インジェクションミラーの背後にはレーザ光の
ビームモニター板６が設けられているこのビームモニタ
ー板は蛍光板であり紫外線を当てると発光するがCO2レ
ーザ光の照射により発光がきえ黒く見えるものである。
ビームモニター板６が設けられているこのビームモニタ
ー板は蛍光板であり紫外線を当てると発光するがCO2レ
ーザ光の照射により発光がきえ黒く見えるものである。
ここでは、インジェクションミラーを透過したマスタ
ーレーザ光と発振したスレーブレーザの共振器光軸から
インジェクションミラーにより取り出されたスレーブレ
ーザ光が観測できる。
ーレーザ光と発振したスレーブレーザの共振器光軸から
インジェクションミラーにより取り出されたスレーブレ
ーザ光が観測できる。
第３図には、レンズを用いた光軸の観測機構のみを取
り出して説明のための構成図を示した。レンズ17はシリ
ンダー18に接続されて駆動されスレーブレーザの光軸と
直交するように配置されたガイド19の中を移動する。マ
スターレーザの光軸を観測するときは光路中に挿入され
スレーブレーザが発振するときには光路上から待機した
位置におかれる。
り出して説明のための構成図を示した。レンズ17はシリ
ンダー18に接続されて駆動されスレーブレーザの光軸と
直交するように配置されたガイド19の中を移動する。マ
スターレーザの光軸を観測するときは光路中に挿入され
スレーブレーザが発振するときには光路上から待機した
位置におかれる。
第４図（ａ），（ｂ）には連動して動く２枚のミラー
の駆動機構の説明のための構成図を示した。ミラー14
は、支点21により支持されている。そして２枚のミラー
は連結バー21により接続されている。この連結バーとミ
ラーとの接続点は二つのミラーとも支点との距離を等し
くしてある。そうすることにより、片方のミラーを動か
すと他方のミラーも同じ角度だけ動くようにすることが
できる。このとき、上面および側面において接続するこ
とにより上下方向と左右方向のいずれにおいて同じ様に
動くようにすることができる。
の駆動機構の説明のための構成図を示した。ミラー14
は、支点21により支持されている。そして２枚のミラー
は連結バー21により接続されている。この連結バーとミ
ラーとの接続点は二つのミラーとも支点との距離を等し
くしてある。そうすることにより、片方のミラーを動か
すと他方のミラーも同じ角度だけ動くようにすることが
できる。このとき、上面および側面において接続するこ
とにより上下方向と左右方向のいずれにおいて同じ様に
動くようにすることができる。
また、第５図（ａ），（ｂ）には、その動作原理図を
示した。
示した。
第６図（ａ），（ｂ）には、インジェクションミラー
の反射率の選定理由を示した。
の反射率の選定理由を示した。
以上のような構成を有する本実施例の作用は次の通り
である。
である。
コリメータを用いることによりビーム径3mmのマスタ
ーレーザ光を３倍にして9mmとしてスレーブレーザのビ
ーム径10mmとほぼ一致させることが出来る。
ーレーザ光を３倍にして9mmとしてスレーブレーザのビ
ーム径10mmとほぼ一致させることが出来る。
またHeNeレーザ光を各々のCO2レーザ光に重ね合わせ
ることにより目視により観測できるようになり光軸のア
ライメントが大変楽に行えるようになる。
ることにより目視により観測できるようになり光軸のア
ライメントが大変楽に行えるようになる。
マスターレーザの出力ミラーから出射されるレーザ光
にもHeNeレーザ光が重ね合わせられることとなり、スレ
ーブレーザのレーザ光を用いるときのアライメントにお
いても大変便利になる。
にもHeNeレーザ光が重ね合わせられることとなり、スレ
ーブレーザのレーザ光を用いるときのアライメントにお
いても大変便利になる。
ビームモニター板ではマスターレーザの光軸とスレー
ブレーザの光軸の一致度が目視により確認できる。
ブレーザの光軸の一致度が目視により確認できる。
レンズを用いることでは位置だけの観測では判別でき
なかった光軸の角度の変化量を検出することが出来る。
この作用を第３図を用いて説明する。レンズの主軸と角
度がθだけずれて入射したレーザ光はその焦点をレンズ
の主軸からｄ＝ｆθの関係となる位置へ結ぶ。そのた
め、見かけ上は中心にあったように見えたレーザ光が角
度ずれをしていることを検出することができる。
なかった光軸の角度の変化量を検出することが出来る。
この作用を第３図を用いて説明する。レンズの主軸と角
度がθだけずれて入射したレーザ光はその焦点をレンズ
の主軸からｄ＝ｆθの関係となる位置へ結ぶ。そのた
め、見かけ上は中心にあったように見えたレーザ光が角
度ずれをしていることを検出することができる。
ミラーを連動して動くようにしたことにより得られる
効果を第５図を用いて説明する。いま２枚のミラーが平
行に保たれて配置されているとする。このとき、レーザ
光が角度αで入射したとすると、この入射光は平行の幾
何学の原理により二枚目のミラーに対しても角度αで入
射することになる。また、このときの入射光と出射光は
平行である。次に、２枚のミラーが角度をｘだけ変更し
入射光の角度βになったとする。このとき２枚のミラー
の角度は平行に保たれているものとする。すると前述同
様に二枚目のミラーへの入射光の角度はβとなり入射光
と出射光も平行となる。しかしこのとき、この入射光と
出射光の距離d1とd2が異なったものとなりビームが平行
移動したことになる。
効果を第５図を用いて説明する。いま２枚のミラーが平
行に保たれて配置されているとする。このとき、レーザ
光が角度αで入射したとすると、この入射光は平行の幾
何学の原理により二枚目のミラーに対しても角度αで入
射することになる。また、このときの入射光と出射光は
平行である。次に、２枚のミラーが角度をｘだけ変更し
入射光の角度βになったとする。このとき２枚のミラー
の角度は平行に保たれているものとする。すると前述同
様に二枚目のミラーへの入射光の角度はβとなり入射光
と出射光も平行となる。しかしこのとき、この入射光と
出射光の距離d1とd2が異なったものとなりビームが平行
移動したことになる。
第６図ａにインジェクションロック方式の共振器の主
要部分を示しそのインジェクションミラーの反射率をｘ
％としリアミラーの反射率はほぼ100％であるとしてリ
アミラーから帰ってきた光が再度インジェクションミラ
ーを通って出力ミラーへ到達する割合をａとしたときの
関係式を示した。この関係式をグラフとして示したもの
が第６図ｂである。このグラフで判るように出力ミラー
位置で可視のレーザ光が一番明るく見えるのは透過率が
50％の時である。ただし、この範囲はかなり広く可視光
の強度を入射時の強度の20迄認めるとすると約30％から
70％でよいことになる。
要部分を示しそのインジェクションミラーの反射率をｘ
％としリアミラーの反射率はほぼ100％であるとしてリ
アミラーから帰ってきた光が再度インジェクションミラ
ーを通って出力ミラーへ到達する割合をａとしたときの
関係式を示した。この関係式をグラフとして示したもの
が第６図ｂである。このグラフで判るように出力ミラー
位置で可視のレーザ光が一番明るく見えるのは透過率が
50％の時である。ただし、この範囲はかなり広く可視光
の強度を入射時の強度の20迄認めるとすると約30％から
70％でよいことになる。
本実施例により、インジェクションロック方式による
レーザ発振器における安定度を向上させそのアライメン
トの精度を高めやりやすくすることができた。
レーザ発振器における安定度を向上させそのアライメン
トの精度を高めやりやすくすることができた。
なお、前記実施例においては、CO2レーザについての
みの実施例を示したがレーザの種類はなんでも良く例え
ばエキシマレーザやCOレーザでも良い。
みの実施例を示したがレーザの種類はなんでも良く例え
ばエキシマレーザやCOレーザでも良い。
以上説明したように、本発明により、インジェクショ
ンロック方式によるパルスレーザ発振装置における安定
度を向上させそのアライメントの精度を高めやりやすく
することができた。
ンロック方式によるパルスレーザ発振装置における安定
度を向上させそのアライメントの精度を高めやりやすく
することができた。
第１図は本発明によるインジェクションロック方式によ
るパルスレーザ発振装置の構成図、第２図は従来から用
いられてきたインジェクションロック方式によるパルス
レーザ発振装置の構成図、第３図はレンズを用いた光軸
の観測機構のみを取り出して説明のための構成図、第４
図は連動して動く２枚のミラーの駆動機構の説明のため
の構成図、第５図はその動作原理図、第６図はインジェ
クションミラーの設定理由の説明図である。 １……マスターオシレータ ２……スレーブオシレータ ３……出力ミラー ４……リアミラー ５……インジェクションミラー ６……ピエゾ素子 ７……ピエゾドライバ ８……励起領域 ９……コリメータ 10……コンバインドミラー 11……HeNeレーザ 12……フェイズシフター 13……アパーチャ 14a……ミラー 14b……ミラー 14c……ミラー 15……スタビライザ 16……モニター板 17……レンズ 18……シリンダ 19……ガイド 20……支点 21……連結バー
るパルスレーザ発振装置の構成図、第２図は従来から用
いられてきたインジェクションロック方式によるパルス
レーザ発振装置の構成図、第３図はレンズを用いた光軸
の観測機構のみを取り出して説明のための構成図、第４
図は連動して動く２枚のミラーの駆動機構の説明のため
の構成図、第５図はその動作原理図、第６図はインジェ
クションミラーの設定理由の説明図である。 １……マスターオシレータ ２……スレーブオシレータ ３……出力ミラー ４……リアミラー ５……インジェクションミラー ６……ピエゾ素子 ７……ピエゾドライバ ８……励起領域 ９……コリメータ 10……コンバインドミラー 11……HeNeレーザ 12……フェイズシフター 13……アパーチャ 14a……ミラー 14b……ミラー 14c……ミラー 15……スタビライザ 16……モニター板 17……レンズ 18……シリンダ 19……ガイド 20……支点 21……連結バー
Claims (8)
- 【請求項１】親となるレーザと子となるレーザを持ち親
となるレーザから弱い種となるレーザ光を子となるレー
ザに導入し子となるレーザの強力なレーザ励起領域のゲ
インを用いて親となるレーザ光と同質の強力なレーザ光
を得るインジェクション方式によるレーザ発振器におい
て、親となるレーザ光を子となるレーザに導入する際に
親となるレーザと子となるレーザを結ぶ光軸上にコリメ
ータを設けて親となるレーザ光のビーム径を変更したこ
とを特徴とするインジェクションロック方式によるパル
スレーザ発振装置。 - 【請求項２】親となるレーザ光を子となるレーザに導入
する際に親となるレーザと子となるレーザを結ぶ光軸上
に親となるレーザ光に対してはほぼ全透過であり可視の
ある特定の波長に対してはほぼ全反射であるコンバイン
ドミラーを設け親となるレーザ光上に可視のレーザ光を
重畳させたことを特徴とするインジェクションロック方
式によるパルスレーザ発振装置。 - 【請求項３】親となるレーザからのレーザ光を子となる
レーザの共振器中に導入するためのインジェクションミ
ラーが親となるレーザ光に対してはその反射率が２から
20％であり、第２項に於て記述の親となるレーザ光上に
重畳させた可視のレーザ光に対してはその反射率が50％
程度であることを特徴とするインジェクションロック方
式によるパルスレーザ発振装置。 - 【請求項４】子となるレーザの共振器中に子となるレー
ザのレーザ光に対してはほぼ全透過であり可視のある特
定の波長に対してはほぼ全反射であるコンバインドミラ
ーを設け子となるレーザ光上に可視のレーザ光を重畳さ
せたことを特徴とするインジェクションロック方式によ
るパルスレーザ発振装置。 - 【請求項５】子となるレーザの共振器中に子となるレー
ザのレーザ光に対してはほぼ全透過であり可視のある特
定の波長に対してはほぼ全反射であるコンバインドミラ
ーが角度を変更することにより実効的な共振器長を変更
する機能を果たすフエイズシフターであることを特徴と
するインジェクションロック方式によるパルスレーザ発
振装置。 - 【請求項６】ふたつのレーザのレーザ光を重ね合わせる
ためふたつのレーザの交点となるところに設けられたミ
ラーを含めて導入するレーザ光軸上に２枚以上のミラー
を持ちその内の２枚のミラーが連動して動くことを特徴
とするインジェクションロック方式によるパルスレーザ
発振装置。 - 【請求項７】親となるレーザの光軸と子となるレーザと
の光軸を親となるレーザのレーザ光はインジェクション
ミラーの透過光としてまた子となるレーザのレーザ光は
このインジェクションミラーからの反射光として観測し
その光軸を一致させることを特徴とするインジェクショ
ンロック方式によるパルスレーザ発振装置。 - 【請求項８】親となるレーザのレーザ光を子となるレー
ザの共振器中に導入した後、その子となるレーザの共振
器の軸と導入した親となるレーザのレーザ光の光軸を子
となるレーザの共振器中に設けられたレンズにより光軸
の角度をレンズの焦点における位置として変換して観測
しそれら光軸を一致させることを特徴とするインジェク
ションロック方式によるパルスレーザ発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28385388A JP2592938B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | パルスレーザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28385388A JP2592938B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | パルスレーザ発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02130990A JPH02130990A (ja) | 1990-05-18 |
| JP2592938B2 true JP2592938B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=17671017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28385388A Expired - Lifetime JP2592938B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | パルスレーザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2592938B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5778016A (en) | 1994-04-01 | 1998-07-07 | Imra America, Inc. | Scanning temporal ultrafast delay methods and apparatuses therefor |
| US8116347B2 (en) * | 2003-04-22 | 2012-02-14 | Komatsu Ltd. | Two-stage laser system for aligners |
| JP2006203008A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Komatsu Ltd | ２ステージレーザシステム |
| US7327769B2 (en) * | 2005-10-18 | 2008-02-05 | Coherent, Inc. | Injection locking Q-switched and Q-switched cavity dumped CO2 lasers for extreme UV generation |
| JP5179736B2 (ja) * | 2006-09-21 | 2013-04-10 | 株式会社小松製作所 | 露光装置用レーザ装置 |
| JP4818871B2 (ja) * | 2006-10-20 | 2011-11-16 | 株式会社小松製作所 | レーザ装置 |
| JP5162139B2 (ja) * | 2007-02-07 | 2013-03-13 | 株式会社小松製作所 | 露光装置用狭帯域レーザ装置 |
| JP5110633B2 (ja) * | 2007-05-16 | 2012-12-26 | ギガフォトン株式会社 | レーザ光軸調整装置及びレーザ光軸調整方法 |
| JP5110634B2 (ja) * | 2007-05-16 | 2012-12-26 | ギガフォトン株式会社 | レーザ光軸調整装置及びレーザ光軸調整方法 |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP28385388A patent/JP2592938B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02130990A (ja) | 1990-05-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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