JP2627599B2 - 波長可変レーザー発振器へのレーザー光導入方法および波長可変レーザー発振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同位体分離、レーザー
レーダー、高分解能分光等に用いられる光励起レーザー
発振器、光パラメトリック発振器等の各種波長可変レー
ザー発振器の励起レーザー光あるいは注入レーザー光を
導入するためのレーザー光導入方法および波長可変レー
ザー発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】光励起レーザー発振器では、外部から励
起レーザー光を光励起レーザー発振器内に導入してその
レーザー媒質を励起する。励起方式には、軸方向励起と
横方向励起があるが、軸方向励起は原理的に励起レーザ
ー光の利用効率が高く、また出力レーザー光のビーム品
質も良いため広く採用されている。

【０００３】このような光励起レーザー発振器に励起レ
ーザー光を導入する場合、従来は共振器内に２色ミラー
あるいは誘電体薄膜ポラライザー等を配置する方法、あ
るいは共振器の後方反射鏡に２色ミラーを用いる方法等
によって行っている。

【０００４】上記２色ミラーを用いた方法では、励起レ
ーザー光の波長に対して全反射、出力レーザー光の波長
に対して全透過、あるいはこの逆となるような２色ミラ
ーを用い、励起レーザー光と出力レーザー光の波長の違
いを利用して、励起レーザー光を共振器内に導入する。

【０００５】また、誘電体薄膜ポラライザーを用いる方
法では、励起レーザー光と出力レーザー光の偏光方向を
互いに直交させて、それぞれ全反射、全透過、あるいは
この逆となるようにして、励起レーザー光を共振器内に
導入する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光励起
レーザー発振器が波長可変性を有する場合、上述した２
色ミラー等の光学機器は、広い波長域に対して反射と透
過の高いコントラスト比を要求されることになるが、誘
電体薄膜の本質的な限界等から２色ミラー等の光学機器
を広い波長域に対応させようとすると、反射、透過以外
の幾分の吸収損失を持ってしまう。したがって、光励起
レーザー発振器の共振器内に２色ミラー等の光学機器を
挿入すると、レーザー発振効率の低下の原因となり、ま
た光学的破壊等が生じる可能性も生じる。さらに、共振
器内にこのような光学機器を挿入すると、共振器の光学
的調整が複雑となるという問題もある。

【０００７】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、２色ミラーや誘電体薄膜ポラライザー等
の光学機器を用いることなく波長可変レーザー発振器の
共振器内に外部からレーザー光を導入することができ、
光学的破壊の発生可能性の低減、レーザー発振効率の向
上、共振器の光学的調整の簡易化を図ることのできる波
長可変レーザー発振器へのレーザー光導入方法および波
長可変レーザー発振器を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の波長
可変レーザー発振器へのレーザー光導入方法は、レーザ
ー発振を生じさせるためのレーザー媒質および共振器を
備えた波長可変レーザー発振器へレーザー光を導入する
にあたり、前記共振器の後方反射鏡として回折格子を配
置し、この回折格子の角度調整でｐ偏光でレーザー発振
させたレーザー光の波長選択を行うとともに、該回折格
子を介して０次回折方向からレーザー光を前記共振器内
に導入することを特徴とする。

【０００９】また、本発明の波長可変レーザー発振器
は、レーザー媒質が充填されたレーザー管と、後方反射
鏡として回折格子が配置された共振器と、前記回折格子
を回転させるための回転機構と、前記回折格子の回転と
同期して回転する複数の鏡によって外部からのレーザー
光を導き、前記回折格子の回転角に応じて、前記回折格
子の所定位置に所定角度で０次回折方向から前記レーザ
ー光を入射させ、反射された前記レーザー光が前記レー
ザー管の軸に沿って前記共振器内に導入されるように前
記レーザー光の光路を変化させるレーザー光導入機構と
を具備したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の波長可変レーザー発振器へのレーザー
光導入方法および波長可変レーザー発振器では、共振器
の後方反射鏡として回折格子を用い、この回折格子を介
して０次回折方向から励起レーザー光あるいは注入レー
ザー光を共振器内に導入する。

【００１１】回折格子を共振器の後方反射鏡として波長
選択を行う場合、１次の回折効率が高くなるように回折
格子のブレーズ角θは、 λ＝２ｄｓｉｎθ ……（１） と設定される。ここでλは波長、ｄは回折格子のブレー
ズ間隔である。このように設定すると、１次の回折効率
はｐ偏光に対し９０％を越える。一方、回折角が波長に
依存しない０次回折は外部からのレーザー光の導入に適
しているものの、ｐ偏光の場合反射率は１％以下と低
い。

【００１２】しかしながら、ｓ偏光でレーザー光を回折
格子に入射させると、０次の回折が主となり、その回折
効率は回折格子のブレーズ角に依存するが一般に６０〜
７０％となる。ところが、ｓ偏光の１次回折効率は２０
〜３０％であり、前述したｐ偏光の１次回折効率よりか
なり低く、回折格子を後方反射鏡とした共振器を構成し
てもｓ偏光ではレーザー発振しない。

【００１３】そこで、本発明では、ｐ偏光でレーザー発
振させ回折格子の角度調整でその波長選択を行うように
する。

【００１４】そして、出力レーザー光と偏光方向が揃っ
ていなくても良い励起レーザー光の場合は、励起レーザ
ー光をｓ偏光として０次回折方向から共振器内に導入す
る。導入の際、ｓ偏光の励起レーザー光の２０〜３０％
は１次回折光として励起レーザー光を出力する発振器方
向に戻るが、その共振器は回折格子と共に複合共振器を
構成するため大きな損失とならない。また、回折格子を
励起レーザー発振器の出力鏡として用いることも可能で
ある。

【００１５】また、注入同期による単一縦モード化を行
う際の注入レーザー光の場合は、出力レーザー光と偏光
方向が同じでなくてはならないので、ｐ偏光で０次回折
方向から同様にして共振器内に注入レーザー光を導入す
る。前述したように、ｐ偏光に対する０次回折効率は１
％以下と低いが、一般に注入同期の場合、１ｍＷ程度の
注入レーザー光で十分であるため問題とならない。

【００１６】また、本発明の波長可変レーザー発振器
は、回折格子の回転と同期して回転する複数の鏡等によ
って構成されたレーザー光導入機構によって、回折格子
の回転角が変化しても、外部からのレーザー光を回折格
子の所定位置に所定角度で０次回折方向から入射させ、
常に反射されたレーザー光がレーザー管の軸に沿って共
振器内に導入されるように構成されている。したがっ
て、波長選択の度に導入するレーザー光の光学系の調節
等を行うことなく、容易に波長選択を行うことができ
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１８】図１は、本発明の一実施例の波長可変光励
起レーザー発振器の構成を示すもので、図において１は
内部にレーザー媒質が充填されたレーザー管を示してい
る。このレーザー管１の前後には、出力鏡２と後方反射
鏡としての回折格子３とが配置されており、これらの出
力鏡２と回折格子３とによって共振器が構成されてい
る。

【００１９】上記回折格子３は、微小角度ずつ所望方向
に回転可能に構成された第１の回転台４の回転軸上に配
設されており、この第１の回転台４上には、回折格子３
と対向するように全反射鏡５が配設されている。

【００２０】また、レーザー管１の管軸方向に沿って配
列されるよう、第１の回転台４に隣接して第２の回転台
６が設けられている。この第２の回転台６は、第１の回
転台４の回転に連動して同じ角度逆方向に回転するよう
構成されており、第２の回転台６上には、第１の回転台
４上の回折格子３および全反射鏡５と同様な位置関係と
なるようその回転中心に全反射鏡７、周縁部近傍に全反
射鏡８が設けられている。なお、同図において９は第１
の回転台４および第２の回転台６を同じ角度逆方向に回
転させるためのアクチュエーターである。

【００２１】外部に設けられた図示しない励起光源から
の励起レーザー光１０は、レーザー管１の管軸方向に沿
って後方から照射され、図中矢印で示すように、全反射
鏡７、全反射鏡８、全反射鏡５によってこの順で反射さ
れ、共振器を構成する回折格子３に入射する。ここで、
励起レーザー光１０は、図中に記号を示すように紙面に
垂直な方向のｓ偏光とされており、回折格子３に０次回
折方向から入射したｓ偏光の励起レーザー光１０は、０
次の回折によりその６０〜７０％が共振器内に導入され
る。

【００２２】一方、出力レーザー光１１は、図中に記号
（矢印）を示すように紙面に水平な方向のｐ偏光とされ
ており、回折格子３に入射した出力レーザー光１１は、
１次の回折によりその９０％以上が共振器内に戻され、
レーザー発振が行われて出力鏡２から出力される。

【００２３】出力レーザー光１１の波長を選択する場合
は、アクチュエーター９によって第１の回転台４を回転
させ、回折格子３を回転させる。この時、第１の回転台
４に連動して第２の回転台６が同じ角度だけ逆方向に回
転する。このため、回折格子３と全反射鏡５の位置関係
と対称的に、全反射鏡７と全反射鏡８の位置関係が変化
し、これに伴って励起レーザー光１０の光路が変化し、
励起レーザー光１０は、回折格子３の回転に係わらず、
回転前と同様にレーザー管１の管軸方向に沿って共振器
内に導入される。したがって、波長選択のために回折格
子３を回転させても、励起レーザー光１０の光学系を再
調整する必要がない。

【００２４】このように、本実施例の波長可変光励起レ
ーザー発振器によれば、２色ミラーや誘電体薄膜ポララ
イザー等の光学機器を用いることなく、波長選択用の回
折格子３を介して共振器内に励起レーザー光１０を導入
することができる。したがって、共振器内に２色ミラー
や誘電体薄膜ポラライザー等の余分な光学機器が設けら
れていないため、調整が容易となり、光学的破壊の発生
可能性が低減するとともに、レーザー発振効率も向上す
る。

【００２５】なお、上記実施例では、波長可変光励起レ
ーザー発振器に励起レーザー光を導入する場合について
説明したが、注入同期による単一縦モード化を行う際の
注入レーザー光の場合についても注入レーザー光をｓ偏
光として同様に導入することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の波長可変
レーザー発振器へのレーザー光導入方法および波長可変
レーザー発振器によれば、２色ミラーや誘電体薄膜ポラ
ライザー等の光学機器を用いることなく波長可変レーザ
ー発振器の共振器内に外部からレーザー光を導入するこ
とができ、光学的破壊の発生可能性の低減、レーザー発
振効率の向上、共振器の光学的調整の簡易化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の波長可変光励起レーザー発
振器の構成を示す図。

【符号の説明】

１ レーザー管 ２ 出力鏡 ３ 回折格子 ４ 第１の回転台 ５ 全反射鏡 ６ 第２の回転台 ７ 全反射鏡 ８ 全反射鏡 ９ アクチュエーター １０ 励起レーザー光 １１ 出力レーザー光

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー発振を生じさせるためのレーザ
   ー媒質および共振器を備えた波長可変レーザー発振器へ
   レーザー光を導入するにあたり、 前記共振器の後方反射鏡として回折格子を配置し、この
   回折格子の角度調整でｐ偏光でレーザー発振させたレー
   ザー光の波長選択を行うとともに、該回折格子を介して
   ０次回折方向からレーザー光を前記共振器内に導入する
   ことを特徴とする波長可変レーザー発振器へのレーザー
   光導入方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の波長可変レーザー発振器
   へのレーザー光導入方法において、 前記波長可変レーザー発振器は波長可変光励起レーザー
   発振器であり、前記回折格子を介して０次回折方向から
   ｓ偏光のレーザー光を前記共振器内に導入することを特
   徴とする波長可変レーザー発振器へのレーザー光導入方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の波長可変レーザー発振器
   へのレーザー光導入方法において、 前記波長可変レーザー発振器は注入同期を行う波長可変
   レーザー発振器であり、前記回折格子を介して０次回折
   方向からｐ偏光のレーザー光を前記共振器内に導入する
   ことを特徴とする波長可変レーザー発振器へのレーザー
   光導入方法。
4. 【請求項４】 レーザー媒質が充填されたレーザー管
   と、 後方反射鏡として回折格子が配置された共振器と、 前記回折格子を回転させるための回転機構と、 前記回折格子の回転と同期して回転する複数の鏡によっ
   て外部からのレーザー光を導き、前記回折格子の回転角
   に応じて、前記回折格子の所定位置に所定角度で０次回
   折方向から前記レーザー光を入射させ、反射された前記
   レーザー光が前記レーザー管の軸に沿って前記共振器内
   に導入されるように前記レーザー光の光路を変化させる
   レーザー光導入機構とを具備したことを特徴とする波長
   可変レーザー発振器。