JP2687934B2 - 波長可変レーザ発振器 - Google Patents
波長可変レーザ発振器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は波長可変レーザ発振器に
関し、特に差分吸収レーザレーダに用いる波長可変レー
ザ発振器に関する。
関し、特に差分吸収レーザレーダに用いる波長可変レー
ザ発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりレーザ光を目標の空間に照射し
て、目標からの反射光を検出し、大気の状態を観測す
る、いわゆるレーザレーダは知られている。
て、目標からの反射光を検出し、大気の状態を観測す
る、いわゆるレーザレーダは知られている。
【０００３】このようなレーザレーダにおいて、大気汚
染物質の濃度を計測するには汚染物質の吸収特性を利用
し、吸収されやすい波長のレーザ光（以下、λｏｎとい
う。）と吸収されにくい波長のレーザ光（以下、λｏｆ
ｆという。）を交互に照射し、その吸収量の差により汚
染物質濃度を測定する方法（ＤＩＡＬ）が広く採用され
ている。
染物質の濃度を計測するには汚染物質の吸収特性を利用
し、吸収されやすい波長のレーザ光（以下、λｏｎとい
う。）と吸収されにくい波長のレーザ光（以下、λｏｆ
ｆという。）を交互に照射し、その吸収量の差により汚
染物質濃度を測定する方法（ＤＩＡＬ）が広く採用され
ている。
【０００４】このようなＤＩＡＬ用レーザにおいては、
汚染物質毎に２つの波長のレーザ光源を用意する必要が
あり、その波長可変レーザとして色素レーザが用いられ
てきたが、近年パラメトリック発振用結晶（以下、ＯＰ
Ｏ結晶という。）を用いて固体レーザのみで波長可変レ
ーザを構成する技術が確立しつつある。
汚染物質毎に２つの波長のレーザ光源を用意する必要が
あり、その波長可変レーザとして色素レーザが用いられ
てきたが、近年パラメトリック発振用結晶（以下、ＯＰ
Ｏ結晶という。）を用いて固体レーザのみで波長可変レ
ーザを構成する技術が確立しつつある。
【０００５】このような波長可変レーザの一例について
図２を参照しながら説明する。図２は従来の波長可変レ
ーザ発振器の一例の構成図である。
図２を参照しながら説明する。図２は従来の波長可変レ
ーザ発振器の一例の構成図である。
【０００６】この波長可変レーザ発振器は、λｏｎとλ
ｏｆｆの波長のレーザ光を交互に出力する必要があるた
め、２台の波長可変レーザ１０，２０と２本のレーザ出
力光を一本に結合する光学系３０とから構成されてい
る。
ｏｆｆの波長のレーザ光を交互に出力する必要があるた
め、２台の波長可変レーザ１０，２０と２本のレーザ出
力光を一本に結合する光学系３０とから構成されてい
る。
【０００７】波長可変レーザ１０では、励起用レーザ光
源１１からのレーザ光が、励起レーザの波長で高い透過
特性を有する全反射鏡１２を通過し、ＯＰＯ結晶１３を
励起する。そして、パラメトリック発振は全反射鏡１２
と出力鏡１４との間で起り、折り曲げミラー３１により
出力を外部に取り出している。
源１１からのレーザ光が、励起レーザの波長で高い透過
特性を有する全反射鏡１２を通過し、ＯＰＯ結晶１３を
励起する。そして、パラメトリック発振は全反射鏡１２
と出力鏡１４との間で起り、折り曲げミラー３１により
出力を外部に取り出している。
【０００８】また、パラメトリック発振の波長は励起レ
ーザ光のＯＰＯ結晶１３への入射角と回折格子１５の回
転角とで定まり、それぞれＯＰＯ結晶駆動部１６および
回折格子駆動部１７で制御できる。
ーザ光のＯＰＯ結晶１３への入射角と回折格子１５の回
転角とで定まり、それぞれＯＰＯ結晶駆動部１６および
回折格子駆動部１７で制御できる。
【０００９】同様に、波長可変レーザ２０では、励起用
レーザ光源２１からのレーザ光が、励起レーザの波長で
高い透過特性を有する全反射鏡２２を通過し、ＯＰＯ結
晶２３を励起する。そして、パラメトリック発振は全反
射鏡２２と出力鏡２４との間で起り、折り曲げミラー３
２により出力を外部に取り出している。
レーザ光源２１からのレーザ光が、励起レーザの波長で
高い透過特性を有する全反射鏡２２を通過し、ＯＰＯ結
晶２３を励起する。そして、パラメトリック発振は全反
射鏡２２と出力鏡２４との間で起り、折り曲げミラー３
２により出力を外部に取り出している。
【００１０】また、パラメトリック発振の波長は励起レ
ーザ光のＯＰＯ結晶２３への入射角と回折格子２５の回
転角とで定まり、それぞれＯＰＯ結晶駆動部２６および
回折格子駆動部２７で制御できる。
ーザ光のＯＰＯ結晶２３への入射角と回折格子２５の回
転角とで定まり、それぞれＯＰＯ結晶駆動部２６および
回折格子駆動部２７で制御できる。
【００１１】通常、λｏｆｆ波長はλｏｎ波長に対し、
数ｎｍ（ナノミリメートル）離れた波長に設定されるこ
とが多く、波長の安定度としてはλｏｎが約１０ｐｍ
（ピコメートル）、λｏｆｆが約１００ｐｍ程度必要で
ある。
数ｎｍ（ナノミリメートル）離れた波長に設定されるこ
とが多く、波長の安定度としてはλｏｎが約１０ｐｍ
（ピコメートル）、λｏｆｆが約１００ｐｍ程度必要で
ある。
【００１２】このようにして得られた２つの波長のレー
ザを大気に照射するためには、一本のレーザビームに結
合する必要がある。このため通常レーザ光の偏光を利用
して結合する。
ザを大気に照射するためには、一本のレーザビームに結
合する必要がある。このため通常レーザ光の偏光を利用
して結合する。
【００１３】すなわち、λｏｆｆ波長のレーザ光はλ／
２板３３によりその偏光がＰ偏光から９０度変えられＳ
偏光となり、偏光子３４で反射される。一方、λｏｎ波
長レーザ光はＰ偏光の偏光子３４を透過するので、この
ままではλｏｎ光、λｏｆｆ光の偏光が９０度異なって
しまう。これを防ぐため、λｏｆｆ光が入射するときに
ファラデローテータ３５を駆動し、λｏｆｆ光の偏光を
Ｓ偏光からＰ偏光に変え、λｏｎ、λｏｆｆで同一偏光
となるようにしている。
２板３３によりその偏光がＰ偏光から９０度変えられＳ
偏光となり、偏光子３４で反射される。一方、λｏｎ波
長レーザ光はＰ偏光の偏光子３４を透過するので、この
ままではλｏｎ光、λｏｆｆ光の偏光が９０度異なって
しまう。これを防ぐため、λｏｆｆ光が入射するときに
ファラデローテータ３５を駆動し、λｏｆｆ光の偏光を
Ｓ偏光からＰ偏光に変え、λｏｎ、λｏｆｆで同一偏光
となるようにしている。
【００１４】図３は出力光合成のタイミングチャートで
ある。同図（ａ）はλｏｎ光の出力タイミング、同図
（ｂ）はλｏｆｆ光の出力タイミング、同図（ｃ）はフ
ァラデローテータ３５の駆動タイミング、および同図
（ｄ）は合成出力光の出力タイミングを示す。この図に
示すように、λｏｆｆ光（ｂ）と同期してファラデロー
テータ３５を駆動し（ｃ）、全体としてλｏｎ光、λｏ
ｆｆ光レーザを交互に出力させている（ｄ）。
ある。同図（ａ）はλｏｎ光の出力タイミング、同図
（ｂ）はλｏｆｆ光の出力タイミング、同図（ｃ）はフ
ァラデローテータ３５の駆動タイミング、および同図
（ｄ）は合成出力光の出力タイミングを示す。この図に
示すように、λｏｆｆ光（ｂ）と同期してファラデロー
テータ３５を駆動し（ｃ）、全体としてλｏｎ光、λｏ
ｆｆ光レーザを交互に出力させている（ｄ）。
【００１５】また、この波長可変レーザ発振器に近似す
る技術として特開昭６３−１８５０８４号公報に光波長
可変レーザ装置が開示されている。この装置は第１のＯ
ＰＯと、第２のＯＰＯと、光波長変換装置とを設けるこ
とにより、第１のＯＰＯの出力と第２のＯＰＯの出力と
を光波長変換装置で合成し広帯域の光波長可変レーザを
得るものである。
る技術として特開昭６３−１８５０８４号公報に光波長
可変レーザ装置が開示されている。この装置は第１のＯ
ＰＯと、第２のＯＰＯと、光波長変換装置とを設けるこ
とにより、第１のＯＰＯの出力と第２のＯＰＯの出力と
を光波長変換装置で合成し広帯域の光波長可変レーザを
得るものである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の波長可
変レーザ発振器および特開昭６３−１８５０８４号公報
のレーザ装置は２台の波長可変レーザ発振器と、これら
の２つの発振器の出力を一本のレーザビームに結合させ
る光学系とが必要となり、そのため装置が大型化し、か
つ高価格化するという欠点があった。
変レーザ発振器および特開昭６３−１８５０８４号公報
のレーザ装置は２台の波長可変レーザ発振器と、これら
の２つの発振器の出力を一本のレーザビームに結合させ
る光学系とが必要となり、そのため装置が大型化し、か
つ高価格化するという欠点があった。
【００１７】そこで本発明の目的は、１台の波長可変レ
ーザ発振器でλｏｎ光とλｏｆｆ光とを交互に出力する
ことが可能な波長可変レーザ発振器を提供することにあ
る。
ーザ発振器でλｏｎ光とλｏｆｆ光とを交互に出力する
ことが可能な波長可変レーザ発振器を提供することにあ
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、励起用レーザ光源と、少なくともこの励起
用レーザ光源から出力されるレーザ光の入射角で発振波
長が決定される非線形光学素子とからなる波長可変レー
ザ発振器であって、前記非線形光学素子に入射する前記
レーザ光の入射角を変える挿脱自在のプリズムを有する
ことを特徴とする。
に本発明は、励起用レーザ光源と、少なくともこの励起
用レーザ光源から出力されるレーザ光の入射角で発振波
長が決定される非線形光学素子とからなる波長可変レー
ザ発振器であって、前記非線形光学素子に入射する前記
レーザ光の入射角を変える挿脱自在のプリズムを有する
ことを特徴とする。
【００１９】
【作用】励起用レーザ光源から出力されるレーザ光をプ
リズムを介して非線形光学素子に入射させると入射角が
変わる。この入射角が変わると非線形光学素子の発振波
長が変わる。したがって、プリズムの挿脱により２通り
の発振波長のレーザ光が得られる。
リズムを介して非線形光学素子に入射させると入射角が
変わる。この入射角が変わると非線形光学素子の発振波
長が変わる。したがって、プリズムの挿脱により２通り
の発振波長のレーザ光が得られる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図１は本発明に係る波長可変レー
ザ発振器の一実施例の構成図である。なお、従来例と同
様の構成部分については同一番号を付し、その説明は省
略する。
照しながら説明する。図１は本発明に係る波長可変レー
ザ発振器の一実施例の構成図である。なお、従来例と同
様の構成部分については同一番号を付し、その説明は省
略する。
【００２１】波長可変レーザ発振器は、励起用レーザ光
源１１と、この励起用レーザ光源１１から出力されるレ
ーザ光で励起されるパラメトリック発振用結晶（以下、
ＯＰＯ結晶という。）１３と、このＯＰＯ結晶１３の入
力側に配置され、励起レーザの波長で高い透過特性を有
する全反射鏡１２と、このＯＰＯ結晶１３の出力側に配
置される出力鏡１４と、このＯＰＯ結晶１３と出力鏡１
４間に配置される回折格子１５と、この出力鏡１４の出
力側に配置された折り曲げミラー３１と、ＯＰＯ結晶１
３の回転角を制御するＯＰＯ結晶駆動部１６と、回折格
子１５の回転角を制御する回折格子駆動部１７と、全反
射鏡１２とＯＰＯ結晶１３間に配置した第１の偏角プリ
ズム１と、ＯＰＯ結晶１３と回折格子１５間に配置され
た第２の偏角プリズム２と、これらの偏角プリズム１，
２をレーザ光の光路Ｌ上に挿入しまたは光路上から除去
する（偏角プリズム１，２を挿脱する）偏角プリズム駆
動部３とからなる。
源１１と、この励起用レーザ光源１１から出力されるレ
ーザ光で励起されるパラメトリック発振用結晶（以下、
ＯＰＯ結晶という。）１３と、このＯＰＯ結晶１３の入
力側に配置され、励起レーザの波長で高い透過特性を有
する全反射鏡１２と、このＯＰＯ結晶１３の出力側に配
置される出力鏡１４と、このＯＰＯ結晶１３と出力鏡１
４間に配置される回折格子１５と、この出力鏡１４の出
力側に配置された折り曲げミラー３１と、ＯＰＯ結晶１
３の回転角を制御するＯＰＯ結晶駆動部１６と、回折格
子１５の回転角を制御する回折格子駆動部１７と、全反
射鏡１２とＯＰＯ結晶１３間に配置した第１の偏角プリ
ズム１と、ＯＰＯ結晶１３と回折格子１５間に配置され
た第２の偏角プリズム２と、これらの偏角プリズム１，
２をレーザ光の光路Ｌ上に挿入しまたは光路上から除去
する（偏角プリズム１，２を挿脱する）偏角プリズム駆
動部３とからなる。
【００２２】そして、偏角プリズム１，２は頂角が互い
に等しいプリズムで、光路Ｌに挿入する際には頂角が互
いに逆向きとなるよう偏角プリズム駆動部３がこれらの
偏角プリズム１，２を制御する。すなわち、偏角プリズ
ム１によりレーザ光の入射角が＋θ度変わったとする
と、偏角プリズム２ではレーザ光の入射角がーθ度変わ
る。
に等しいプリズムで、光路Ｌに挿入する際には頂角が互
いに逆向きとなるよう偏角プリズム駆動部３がこれらの
偏角プリズム１，２を制御する。すなわち、偏角プリズ
ム１によりレーザ光の入射角が＋θ度変わったとする
と、偏角プリズム２ではレーザ光の入射角がーθ度変わ
る。
【００２３】また、パラメトリック発振は全反射鏡１２
と出力鏡１４間で起り、その出力は折り曲げミラー３１
で外部に取り出せる構造となっている。また、パラメト
リック発振の波長はＯＰＯ結晶１３の回転角と回折格子
１５の回転角とで定まり、ＯＰＯ結晶１３の回転角はＯ
ＰＯ結晶駆動部１６で制御され、回折格子１５の回転角
は回折格子駆動部１７で制御される。
と出力鏡１４間で起り、その出力は折り曲げミラー３１
で外部に取り出せる構造となっている。また、パラメト
リック発振の波長はＯＰＯ結晶１３の回転角と回折格子
１５の回転角とで定まり、ＯＰＯ結晶１３の回転角はＯ
ＰＯ結晶駆動部１６で制御され、回折格子１５の回転角
は回折格子駆動部１７で制御される。
【００２４】次に、動作について説明する。まず、偏角
プリズム駆動部３により偏角プリズム１，２をレーザ光
の光路Ｌから除去する。そして、この状態で励起用レー
ザ光源１１よりレーザ光を全反射鏡１２を介してＯＰＯ
結晶１３に入力させ、ＯＰＯ結晶１３の発振波長が大気
汚染物質に吸収されやすい波長のレーザ光（以下、λｏ
ｎという。）となるようＯＰＯ結晶駆動部１６および回
折格子駆動部１７を介してＯＰＯ結晶１３と回折格子１
５の回転角を調整する。
プリズム駆動部３により偏角プリズム１，２をレーザ光
の光路Ｌから除去する。そして、この状態で励起用レー
ザ光源１１よりレーザ光を全反射鏡１２を介してＯＰＯ
結晶１３に入力させ、ＯＰＯ結晶１３の発振波長が大気
汚染物質に吸収されやすい波長のレーザ光（以下、λｏ
ｎという。）となるようＯＰＯ結晶駆動部１６および回
折格子駆動部１７を介してＯＰＯ結晶１３と回折格子１
５の回転角を調整する。
【００２５】次に、偏角プリズム駆動部３により偏角プ
リズム１，２をレーザ光の光路Ｌに挿入する。そして、
この状態で励起用レーザ光源１１よりレーザ光を全反射
鏡１２を介してＯＰＯ結晶１３に入力させ、ＯＰＯ結晶
１３の発振波長が大気汚染物質に吸収されにくい波長の
レーザ光（以下、λｏｆｆという。）となるようＯＰＯ
結晶駆動部１６および回折格子駆動部１７を介してＯＰ
Ｏ結晶１３と回折格子１５の回転角を調整する。
リズム１，２をレーザ光の光路Ｌに挿入する。そして、
この状態で励起用レーザ光源１１よりレーザ光を全反射
鏡１２を介してＯＰＯ結晶１３に入力させ、ＯＰＯ結晶
１３の発振波長が大気汚染物質に吸収されにくい波長の
レーザ光（以下、λｏｆｆという。）となるようＯＰＯ
結晶駆動部１６および回折格子駆動部１７を介してＯＰ
Ｏ結晶１３と回折格子１５の回転角を調整する。
【００２６】すなわち、光路Ｌ上に偏角プリズム１を挿
入し、ＯＰＯ結晶１３に入射するレーザ光の入射角を変
えることによりＯＰＯ結晶１３の発振波長を変えること
ができる。
入し、ＯＰＯ結晶１３に入射するレーザ光の入射角を変
えることによりＯＰＯ結晶１３の発振波長を変えること
ができる。
【００２７】また、偏角プリズム１，２は頂角が互いに
等しく、かつ逆向きに配置されているため、パラメトリ
ック発振光に対する偏角を互いに打ち消し合う作用があ
る。
等しく、かつ逆向きに配置されているため、パラメトリ
ック発振光に対する偏角を互いに打ち消し合う作用があ
る。
【００２８】このため、パラメトリック発振の出力の方
向（ＯＰＯ結晶１３の出力光の方向）は変化しない。
向（ＯＰＯ結晶１３の出力光の方向）は変化しない。
【００２９】したがって、偏角プリズム駆動部３に偏角
プリズム１，２を光路Ｌ上に挿入したり除去したりさせ
れば、偏角プリズム１，２の挿入または除去に応じてλ
ｏｆｆレーザ光およびλｏｎレーザ光を交互に出力する
ことができる。
プリズム１，２を光路Ｌ上に挿入したり除去したりさせ
れば、偏角プリズム１，２の挿入または除去に応じてλ
ｏｆｆレーザ光およびλｏｎレーザ光を交互に出力する
ことができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、励起用レーザ光源と非
線形光学素子間に、非線形光学素子に入射するレーザ光
の入射角を変える挿脱自在のプリズムを設けたため、非
線形光学素子の発振波長を変えることができる。
線形光学素子間に、非線形光学素子に入射するレーザ光
の入射角を変える挿脱自在のプリズムを設けたため、非
線形光学素子の発振波長を変えることができる。
【００３１】したがって、１台の波長可変レーザ発振器
でλｏｎ光とλｏｆｆ光とを交互に出力することが可能
となり、その結果、小型で、より低価格なＤＩＡＬ用レ
ーザ発振器を供給できるという効果がある。
でλｏｎ光とλｏｆｆ光とを交互に出力することが可能
となり、その結果、小型で、より低価格なＤＩＡＬ用レ
ーザ発振器を供給できるという効果がある。
【図１】本発明に係る波長可変レーザ発振器の一実施例
の構成図である。
の構成図である。
【図２】従来の波長可変レーザ発振器の一例の構成図で
ある。
ある。
【図３】同レーザ発振器の出力光合成のタイミングチャ
ートである。
ートである。
１，２ 偏角プリズム ３ 偏角プリズム駆動部 １１ 励起用レーザ光源 １２ 全反射鏡 １３ ＯＰＯ結晶 １４ 出力鏡 １５ 回折格子
Claims (4)
- 【請求項１】 励起用レーザ光源と、少なくともこの励
起用レーザ光源から出力されるレーザ光の入射角で発振
波長が決定される非線形光学素子とからなる波長可変レ
ーザ発振器であって、前記非線形光学素子に入射する前
記レーザ光の入射角を変える挿脱自在のプリズムを有す
ることを特徴とする波長可変レーザ発振器。 - 【請求項２】 励起用レーザ光源と、この励起用レーザ
光源から出力されるレーザ光で励起される非線形光学素
子と、この非線形光学素子の入射側および出射側に配置
される一対の反射鏡と、前記非線形光学素子と前記出射
側反射鏡間に配置される回折格子と、前記入射側反射鏡
と前記非線形光学素子間および前記非線形光学素子と前
記回折格子間に挿脱自在に配置され、相互に打ち消しあ
う偏角を有する一対のプリズムとを含むことを特徴とす
る波長可変レーザ発振器。 - 【請求項３】 前記非線形光学素子の入射側プリズムに
て前記レーザ光の入射角を変えることにより、吸収され
やすい波長のレーザ光と吸収されにくい波長のレーザ光
とを得ることを特徴とする請求項１または２記載の波長
可変レーザ発振器。 - 【請求項４】 前記非線形光学素子は光パラメトリック
発振用結晶であることを特徴とする請求項１〜３いずれ
かに記載の波長可変レーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14664695A JP2687934B2 (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 波長可変レーザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14664695A JP2687934B2 (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 波長可変レーザ発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08339003A JPH08339003A (ja) | 1996-12-24 |
| JP2687934B2 true JP2687934B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=15412445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14664695A Expired - Fee Related JP2687934B2 (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 波長可変レーザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2687934B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014033465A1 (en) * | 2012-08-30 | 2014-03-06 | Iti Scotland - Scottish Enterprise | Long wavelength infrared detection and imaging with long wavelength infrared source |
-
1995
- 1995-06-14 JP JP14664695A patent/JP2687934B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08339003A (ja) | 1996-12-24 |
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