JP2672520B2 - 色素レーザ装置 - Google Patents

色素レーザ装置

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JP2672520B2 JP62232946A JP23294687A JP2672520B2 JP 2672520 B2 JP2672520 B2 JP 2672520B2 JP 62232946 A JP62232946 A JP 62232946A JP 23294687 A JP23294687 A JP 23294687A JP 2672520 B2 JP2672520 B2 JP 2672520B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094034Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a dye

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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) この発明は、色素レーザ装置の改良に関する。 (従来の技術) 従来、パルス発振の色素レーザ装置においては、増幅
器に入射する色素レーザ光を増幅し、且つASE(Amplifi
ed Spontaneous Emission)を低減させるために、その
色素レーザ発振光の増幅器への入射の光路を調整し、そ
のパルス幅を長くし、と同時に増幅器へ入射する励起光
の光路に遅延光学系を設けていた。 即ち、従来の色素レーザ装置は第3図に示すように構
成され、励起用レーザ1から発せられた励起光は、半透
過鏡11によって一部が色素レーザ発振器100中のセル104
の中を流れる色素溶液を励起する。この励起からグレー
ティング101、エタロン102、拡大器103、出力ミラー105
により、単色性の極めて高い色素レーザ発振光が得られ
る。この色素レーザ発振光は、半透過鏡13及び16、全反
射鏡14、15よりなる発振光パルス幅拡張光学系を通り、
増幅器110へと入射される。 一方、先に半透過鏡11によって分配された光の一部
は、全反射鏡17,18,19,20及び12よりなる遅延光学系を
通り、増幅器110へと入射される。 第4図は第3図の色素レーザ装置内の各部における励
起光、色素レーザ発振光及びASEの様子を時系列的に示
したものである。ここで、励起光のパルス幅を40nsec、
励起光が入射してから色素レーザの発振するまでの時間
的遅れを10nsec、その発振光のパルス幅を24nsecと仮定
する。又、第3図中に示す数字は、その間の光路長さを
mで示したものであり、( )内の数字は光がその間を
進むのに要する時間である。 励起用レーザから励起光が出た瞬間をOとして、第4
図を説明する。 時刻t=17nsecにて、半透過鏡11にて一部反射された
光は、t=26nsecに発振器セル104へ入射する。そのた
め、t=36nsecにて色素レーザ光が発振する。この発振
光は、t=45nsecにて、半透過鏡13に到達し、一部は24
nsec遅れて半透過鏡13に達する。即ち、色素レーザ発振
光が半透過鏡16に達するのは、t=52nsecでそのパルス
幅は48nsecとなる。そして、これがt=58nsecに増幅器
110に達する。 一方、半透過鏡11を透過した励起光は、全反射鏡17、
18、19、20及び12により光路長を調整され、t=58nsec
にパルス幅40nsecで増幅器110に達する。 このようにして、色素レーザ発振光は増幅器110に励
起光とほぼ同時か若しくはそれよりも若干早く入射し、
且つそのパルス幅が励起光のパルス幅より広くなり、AS
Eを低減出来る。 (発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記従来例では、色素レーザ発振光が
そのパルス幅拡張光学系中の半透過鏡16により半透過鏡
13を透過してきた光の、半分が半透過鏡16を透過してし
まい、結果的に増幅器110へ入射される色素レーザ光は
半分になってしまう。即ち、色素レーザ発振器1により
得られた色素レーザ光が有効に増幅器110に入射されな
くなってしまう。 又、この色素レーザ発振光パルス幅拡張光学系では、
この光学系、即ち、半透過鏡13及び16、全反射鏡14及び
15からなる光学系を1回用いると、パルス幅は最大2倍
までにしかならない。そこで、この光学系を2回用いる
と、パルス幅は最大4倍までにはなるが、その出力は3/
4が失われてしまう。 従って、増幅器を励起する励起用レーザが色素レーザ
発振器を励起するレーザと異なり、より大出力の場合、
特にその励起用レーザが銅蒸気レーザに代表されるよう
な金属蒸気レーザの場合、励起用レーザは増幅器を励起
するレーザの方が、管径が大きくなり、パルス幅が広
く、〜100nsecにも達する場合が考えられるので、上記
のような色素レーザ発振光パルス幅拡張光学系では、十
分なASEの低減を図ることが出来ない。この様子を示し
たのが、第5図及び第6図である。 即ち、増幅器110を励起する励起用レーザ3のパルス
幅を60nsecと仮定し、その他の条件を第3図の場合と全
て同じと仮定すると、励起光及び色素レーザ光及びASE
の時系列的様子が第6図である。この図より明らかなよ
うに、増幅セルへ入射する色素レーザ光のパルス幅48ns
ecが、増幅器110へ入射される励起光のパルス幅60nsec
よりも狭いために、増幅器110ではその励起光の後の部
分において、ASEが多量に発生してしまい、色素レーザ
の単色性を悪化させてしまう。 これを防ぐために、半透過鏡13及び16、全反射鏡14及
び15からなるパルス幅拡大光学系と2回用いることとす
ると、増幅器110へ入射する色素レーザ発振光は、色素
レーザ発振器100から出射した直後に比べ、1/4以下とな
ってしまう。従って、色素レーザ光の有効な増幅は不可
能である。 この発明は、色素レーザ発振器に入射する励起用レー
ザ光としての複数のレーザ光を用いてパルス幅を広くす
ることにより、色素レーザ発振器の発振レーザ光の光パ
ルス幅を広くしたもので、光損失の多い光パルス幅拡張
光学系を必要とせずに、色素レーザ発振器から発振する
レーザ光のパルス幅を調節可能であるため、レーザ光増
幅器に入射する色素レーザ光パルス幅を光増幅器励起用
のレーザ光パルス幅以上にすることによって、ASEが抑
制されて単色性の優れた高出力レーザ光出力の得られる
色素レーザ装置を提供するものである。 [発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明は、上記問題点を解決するために、第1の励
起用レーザ光で励起される色素レーザ発振器と、第2の
励起用レーザ光で励起されて色素レーザ発振器の出力レ
ーザ光を増幅するレーザ増幅器とを具備する色素レーザ
装置において、色素レーザ発振器を励起する第1の励起
用レーザ光は、所定パルス幅の複数のレーザ光が時間的
に連続されて色素レーザ発振器に供給されることを特徴
とする色素レーザ装置である。 例えば、2本の励起用レーザ光を用い、発振タイミン
グや光路差を利用して、2本のレーザからのレーザ光パ
ルスを連続させて色素レーザ発振器に入射させるもの
で、これによって色素レーザ発振器の発振光パルス幅を
1本の励起用レーザを用いる場合より広くすることがで
きるものである。 又、この発明は、増幅器に供給される色素レーザ発振
器の出力レーザ光のパルス幅が第2の励起用レーザ光の
パルス幅と同等又はそれよりも広いことを特徴とするも
のである。 又、この発明は、光増幅器励起用レーザ光のパルス幅
が、色素レーザ発振器励起用レーザ光を構成する複数の
レーザ光の各パルス幅よりも広いことを特徴とするもの
である。 (作用) この発明によれば、上記手段を採用することにより、
色素レーザ発振光のパルス幅を増幅器に入射する励起用
レーザ光のパルス幅より広くすることが可能となり、色
素レーザ発振光を無駄にすることなく、ASEの低減を図
り、単色性を増すことを可能としている。 (実施例) 以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に
説明する。 この発明による色素レーザ装置は、第1図に示すよう
に構成され、従来例と同一箇所は同一符号を付すことに
する。 即ち、図中の1、2は色素レーザ発振器(後述)を励
起する励起用レーザであり、この励起用レーザ1、2に
それぞれ対応して、色素レーザ発振器100と色素レーザ
発振器200が配設されている。そして、色素レーザ発振
器100は、グレーティング101、エタロン102、ビーム拡
大器103、発振器セル104、出力鏡105から構成されてい
る。又、色素レーザ発振器200は、グレーティング201、
エタロン202、ビーム拡大器203、発振器セル204、出力
鏡205から構成されている。 又、上記の励起用レーザ1、2と色素レーザ発振器10
0、200との間の光路には、それぞれパルス合成光学系が
配設されている。このパルス光学合成系は、光軸調整用
全反射鏡5、6、半透過鏡7、光軸調整用全反射鏡8、
9、10からなっている。 更に、各色素レーザ発振器100、200にそれぞれ対応し
て、増幅器110、210が配設されている。 一方、図中の3、4は上記増幅器110、210を励起する
励起用レーザであり、この励起用レーザ3、4と増幅器
110、210との間の光路には、半透過鏡12が配設されてい
る。 さて、動作時には、励起用レーザ1及び2から発せら
れた励起光は、光軸調整用全反射鏡5、6により半透過
鏡7へと導かれる。そこで、励起用レーザ1及び2のレ
ーザパルスに、そのパルス幅ほどの時間差を与えておく
ことにより、半透過鏡7を通過あるいは反射して、合成
された励起光のパルス幅は元の励起光のパルス幅の2倍
程となる。 この新しくパルス福を拡大された2本の励起光を、そ
れぞれ別々の色素レーザ発振器100及び200の中の発振器
セル104及び204へと入射することにより、2種類の単色
性の極めて高く、パルス幅が従来のものと比べて広い色
素レーザ光が得られる。この得られた色素レーザ光を、
それぞれ別々の増幅器110及び210へと入射する。 一方、色素レーザ発振器100、200内の発振器セル10
4、204を励起した励起用レーザ1及び2に比べて、パル
ス幅の広い即ち出力の大きい励起用レーザ3及び4から
発振した励起光を、それぞれ色素レーザ増幅器110及び2
10へと入射する。 第2図(a)乃至(h)は、第1図の色素レーザ装置
の各部における励起光、色素レーザ光、及びASEの様子
を時系列的に示したものである。ここでも、上記従来例
と同じく、発振セル励起用レーザ光のパルス幅を40nse
c、励起光が入射してから色素レーザが発振するまでの
時間的遅れを10nsec、その発振光のパルス幅を24nsec、
又、増幅器励起用レーザ光のパルス幅を60nsecと仮定す
る。又、第1図中に示す数字は、その間の光路長をmで
示したものであり、( )内の数字は光りがその間を進
むのに要する時間である。 励起用レーザ1から励起光が出た瞬間をOとして、第
4図を説明する。 励起用レーザ2は、その発振のタイミングを電気的に
調整することによって、励起用レーザ1に対し、そのパ
ルス幅程度遅らせておく。即ち、励起用レーザ1のパル
スの終り近傍にて、励起用レーザ2の発振が始まるよう
にしておく。この遅れを36nsecとすると、第1図から色
素レーザ発振器100内の発振器セル104に入射する励起光
は、t=40nsec、パルス幅60nsec程となり、これがその
まま増幅器110にt=60nsecで入射される。 一方、出力の高い励起用レーザ3は、その発振のタイ
ミングあるいは色素レーザ増幅器110までへの光路長を
調整することにより、t=60nsecにパルス幅60nsecの励
起光が増幅器110へ入射される。すると、励起光が増幅
器110を照射中はに、増幅器110を通過中のため、ASEは
低く抑えられる。 又、一方、半透過鏡7により作られた2本のパルス幅
76nsecの励起光のもう1本は、同様に色素レーザ発振器
200へと入射され、単色性が極めて高く、パルス幅の広
い色素レーザ光が得られる。そこで、この色素レーザ光
を増幅器210へ、又、大出力の励起レーザ光4を同じく
増幅器210へ入射することにより、こちらでもASEの少な
い色素レーザ光が得られた。 以上のように、同時に2本の色素レーザ光を取出すこ
とにより、従来の方法を大幅に改善している。即ち、
色素レーザ発振光を全く無駄にしない、増幅器110、2
10を励起する励起用レーザ3、4のパルス幅が広くなっ
ても、ASEの低減を達成出来る。 又、励起用レーザの大出力化に伴うパルス幅の拡大化
に対して、色素レーザ発振器を励起するレーザを4台用
いれば、この励起パルス幅拡大系を利用して、最大4倍
のパルス幅を持った励起光を同時に4台の色素レーザ発
振器へと供給し、パルス幅のより広い色素レーザ発振光
を得ることが可能である。 更に、このシステムを応用すれば、これ以上のパルス
幅拡張も可能である。 (変形例) ところで、励起用レーザ光のパルス幅拡張法は、上記
実施例に限ったものではない。即ち、第1図に示される
2台の色素レーザ発振器励起用のレーザ1及び2の発振
タイミング、つまり半透過鏡7へ入射するタイミングは
電気的に取るばかりでなく、それらレーザ光の半透過鏡
7までの光路差を利用しても良い。 [発明の効果] この発明によれば、所定パルス幅の複数のレーザ光が
時間的に連続されたパルス幅の広いレーザ光として色素
レーザ発振器に供給される。このため、励起用レーザ光
及び発振するレーザ光を無駄にすることなく、色素レー
ザ発振器より発振するレーザ光のパルス幅を調節するこ
とができる。 この結果、この色素レーザ発振器より発振するレーザ
光を増幅器に入射することにより、増幅される色素レー
ザ光の出力を増大し、ASEを低減することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例に係る色素レーザ装置を示
す構成図、第2図(a)乃至(h)はこの発明の色素レ
ーザ装置における励起光、色素レーザ光及びASEを時系
列的に示す特性曲線図、第3図は従来の色素レーザ装置
を示す構成図、第4図(a)乃至(g)は第3図の従来
の色素レーザ装置における励起光、色素レーザ光及びAS
Eを時系列的に示す特性曲線図、第5図は励起用レーザ
が大出力化した場合の従来の色素レーザ装置を示す構成
図、第6図(a)乃至(g)は第5図の従来の色素レー
ザ装置における励起光、色素レーザ光及びASEを時系列
的に示す特性曲線図である。 1、2……色素レーザ発振器を励起する励起用レーザ、
3、4……色素レーザ増幅器を励起する励起用レーザ、
5、6、8、9、10、12、14、15、17、18、19、20……
全反射鏡、7、12、13、16……半透過鏡、100、200……
色素レーザ発振器、101、201……グレーティング、10
2、202……エタロン、103、203……ビーム拡大器、10
4、204……発振器セル、105、205……出力鏡、110、210
……増幅器。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.第1の励起用レーザ光で励起される色素レーザ発振
    器と、第2の励起用レーザ光で励起されて上記色素レー
    ザ発振器の出力レーザ光を増幅するレーザ増幅器とを具
    備する色素レーザ装置において、 上記色素レーザ発振器を励起する第1の励起用レーザ光
    は、所定パルス幅の複数のレーザ光が時間的に連続され
    て上記色素レーザ発振器に供給されることを特徴とする
    色素レーザ装置。 2.上記色素レーザ増幅器に供給される色素レーザ発振
    器の出力レーザ光のパルス幅は、上記第2の励起用レー
    ザ光のパルス幅と同等又はそれよりも広い特許請求の範
    囲第1項記載の色素レーザ装置。 3.上記第2の励起用レーザ光のパルス幅は、上記第1
    の励起用レーザ光を構成する複数のレーザ光の各パルス
    幅よりも広い特許請求の範囲第1項又は第2項記載の色
    素レーザ装置。
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