JP2712066B2 - ビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる方法 - Google Patents
ビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる方法Info
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- JP2712066B2 JP2712066B2 JP3322288A JP32228891A JP2712066B2 JP 2712066 B2 JP2712066 B2 JP 2712066B2 JP 3322288 A JP3322288 A JP 3322288A JP 32228891 A JP32228891 A JP 32228891A JP 2712066 B2 JP2712066 B2 JP 2712066B2
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- Japan
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- laser
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- pumping
- laser beam
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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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
-
- 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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビーム拡がりの小さい
レーザー光を発生させる方法に関する。
レーザー光を発生させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、パルスレーザー光のビーム拡がり
を小さく抑える方法としては、不安定共振器や注入同期
方式（インゼクションロッキング方式）がある。不安定
共振器を利用したものは、空間フイルターを共振器内に
設置することによってレーザー光からビーム拡がりの小
さい部分を取り出して増幅するものである。また、注入
同期方式は、２台のレーザー装置を用いて、一方のレー
ザー装置で発生したレーザー光を他方のレーザー装置の
共振器内に注入して、そのレーザー光で誘導放出を起こ
すことによってビーム拡がりの小さいレーザー光を得る
ものである。
を小さく抑える方法としては、不安定共振器や注入同期
方式（インゼクションロッキング方式）がある。不安定
共振器を利用したものは、空間フイルターを共振器内に
設置することによってレーザー光からビーム拡がりの小
さい部分を取り出して増幅するものである。また、注入
同期方式は、２台のレーザー装置を用いて、一方のレー
ザー装置で発生したレーザー光を他方のレーザー装置の
共振器内に注入して、そのレーザー光で誘導放出を起こ
すことによってビーム拡がりの小さいレーザー光を得る
ものである。
【０００３】従って、従来の技術によってビーム拡がり
の小さいレーザー光を得るには、レーザー装置が複数個
必要になったり、複雑な光学システムを設けなければな
らなくなり、装置の規模が大きくなり、かつそれらの操
作及び調整が複雑にならざるを得なかった。
の小さいレーザー光を得るには、レーザー装置が複数個
必要になったり、複雑な光学システムを設けなければな
らなくなり、装置の規模が大きくなり、かつそれらの操
作及び調整が複雑にならざるを得なかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術におけるこのような問題点を解決し、より容易にビ
ーム拡がりの小さいパルスレーザー光を発生させる方法
を提供することにある。
技術におけるこのような問題点を解決し、より容易にビ
ーム拡がりの小さいパルスレーザー光を発生させる方法
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願発明者は、この目的
達成のため鋭意研究の結果、１台のレーザー装置におい
て、予備ポンピングにより予備レーザー光を発生させ、
この予備レーザー光を基にビーム拡がりの小さいレーザ
ー光を発生させることに想到し、この知見に基づいて本
願発明のビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる
方法を発明するに至った。
達成のため鋭意研究の結果、１台のレーザー装置におい
て、予備ポンピングにより予備レーザー光を発生させ、
この予備レーザー光を基にビーム拡がりの小さいレーザ
ー光を発生させることに想到し、この知見に基づいて本
願発明のビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる
方法を発明するに至った。
【０００６】すなわち、本発明の方法においては、パル
スレーザー装置において、最初に予備ポンピングを行っ
てレーザー光を発生させ、次に適当な時間差の後、予備
ポンピングより強度の大きい主ポンピングを行って予備
ポンピングのレーザー光で得られるパルスレーザー光よ
り強度の大きいレーザー光を発生させることにより、予
備ポンピングで得られるパルスレーザー光のビーム拡が
りの小さい部分で主ポンピングで起こる反転分布から誘
導放出により予備ポンピングが無い場合のレーザー光よ
りもビーム拡がりの小さいパルスレーザー光が得られ
る。
スレーザー装置において、最初に予備ポンピングを行っ
てレーザー光を発生させ、次に適当な時間差の後、予備
ポンピングより強度の大きい主ポンピングを行って予備
ポンピングのレーザー光で得られるパルスレーザー光よ
り強度の大きいレーザー光を発生させることにより、予
備ポンピングで得られるパルスレーザー光のビーム拡が
りの小さい部分で主ポンピングで起こる反転分布から誘
導放出により予備ポンピングが無い場合のレーザー光よ
りもビーム拡がりの小さいパルスレーザー光が得られ
る。
【０００７】一般に、パルスレーザー光は、レーザー媒
質内でパルス的にポンピング（光励起、電子衝突、放電
等）により反転分布を生成し、発生した光が共振器内を
往復し誘導放出を行うことによりレーザー光が形成され
る。従って、パルスレーザー光のビーム拡がりは、パル
スレーザー光の生成された後、時間の経過とともに小さ
くなる。
質内でパルス的にポンピング（光励起、電子衝突、放電
等）により反転分布を生成し、発生した光が共振器内を
往復し誘導放出を行うことによりレーザー光が形成され
る。従って、パルスレーザー光のビーム拡がりは、パル
スレーザー光の生成された後、時間の経過とともに小さ
くなる。
【０００８】次に、本発明の方法の概要を図面によって
説明する。図１において、１はパルスレーザー装置で、
１組の共振器２、２に挟まれたレーザー媒質３に光励
起、電子衝突（光照射、放電）等により初期ポンピング
Ａを行い予備レーザーパルスを発生させる。この予備ポ
ンピングより適当な時間差の後、主ポンピングＢを行
い、この主ポンピングにより形成される反転分布におい
て予備レーザーパルスのビーム拡がりの小さい部分を用
いて誘導放出を行うことにより、１回のポンピングを行
ってパルスレーザー光を発生させたときよりもビーム拡
がりの小さいパルスレーザー光Ｃを発生させることがで
きる。
説明する。図１において、１はパルスレーザー装置で、
１組の共振器２、２に挟まれたレーザー媒質３に光励
起、電子衝突（光照射、放電）等により初期ポンピング
Ａを行い予備レーザーパルスを発生させる。この予備ポ
ンピングより適当な時間差の後、主ポンピングＢを行
い、この主ポンピングにより形成される反転分布におい
て予備レーザーパルスのビーム拡がりの小さい部分を用
いて誘導放出を行うことにより、１回のポンピングを行
ってパルスレーザー光を発生させたときよりもビーム拡
がりの小さいパルスレーザー光Ｃを発生させることがで
きる。
【０００９】図２は、気体レーザーにおいて予備ポンピ
ングと主ポンピングを行うための二重放電回路の一例を
示す図である。図２において、レーザー管２２に、ＬＣ
共振充電型（チュークコイル１３、チョークコイル１
４、コンデンサー１９、コンデンサー２０）で充電され
る容量移行型のパルス放電回路が２系統（レーザー管２
２を中心にして左右の回路）繋がれている。初期放電
は、スイッチング素子（サイラトロン）１７がオン（Ｏ
Ｎ）になると、コンデンサー１９に蓄えられていた電荷
が回路内に流れ出しコンデンサー２１に充電され、同時
にレーザー管２２に流れ、管内の原子、分子等を励起
し、反転分布を生成し小さな発振をおこさせる。この直
後スイッチ素子（サイラトロン）１８がオンになると、
同様にレーザー管２２に反転分布を形成させる。このと
き、レーザー管２２には種火となる予備のレーザー光が
存在し、これによって誘導放出が起こり、ビーム拡がり
が小さく予備パルスレーザー光よりも出力の大きいレー
ザー光が得られる。此の放電が終わった後、コンデンサ
ー１９および２０にそれぞれチョークコイル１３および
１４を通して電荷が充電され、充電完了後、さらに同じ
様に二重放電を繰り返す。
ングと主ポンピングを行うための二重放電回路の一例を
示す図である。図２において、レーザー管２２に、ＬＣ
共振充電型（チュークコイル１３、チョークコイル１
４、コンデンサー１９、コンデンサー２０）で充電され
る容量移行型のパルス放電回路が２系統（レーザー管２
２を中心にして左右の回路）繋がれている。初期放電
は、スイッチング素子（サイラトロン）１７がオン（Ｏ
Ｎ）になると、コンデンサー１９に蓄えられていた電荷
が回路内に流れ出しコンデンサー２１に充電され、同時
にレーザー管２２に流れ、管内の原子、分子等を励起
し、反転分布を生成し小さな発振をおこさせる。この直
後スイッチ素子（サイラトロン）１８がオンになると、
同様にレーザー管２２に反転分布を形成させる。このと
き、レーザー管２２には種火となる予備のレーザー光が
存在し、これによって誘導放出が起こり、ビーム拡がり
が小さく予備パルスレーザー光よりも出力の大きいレー
ザー光が得られる。此の放電が終わった後、コンデンサ
ー１９および２０にそれぞれチョークコイル１３および
１４を通して電荷が充電され、充電完了後、さらに同じ
様に二重放電を繰り返す。
【００１０】
【実施例】銅蒸気レーザーを用いた本発明の方法による
実験結果を図３に示す。図３において、横軸は初期ポン
ピングと主ポンピングが起こる放電の時間差を示す。縦
軸は、発生したパルスレーザー光（図４参照）に含まれ
る回折限界の数倍程度の０．２ｍｒａｄ成分の全パルス
レーザーエネルギーに含まれる割合（％）を示し、この
割合が多いほどビーム拡がりが小さいことを示す。この
図においては、横軸の時間差は、０．２ｍｒａｄ成分が
ピークとなる所を０としている。しかし、現実には１０
ｎｓ程度予備放電の方が早い。この図で時間差の増大と
ともに０．２ｍｒａｄ成分の割合が少なくなって一定値
となる。これは、予備ポンピングの発生する時間が遅く
なり予備パルスレーザーによる誘導放射が起こり難くな
るためである。やがてよびレーザーパルス光の影響がな
くなり一定値になる。これは予備ポンピングが無い場合
での値を示している。
実験結果を図３に示す。図３において、横軸は初期ポン
ピングと主ポンピングが起こる放電の時間差を示す。縦
軸は、発生したパルスレーザー光（図４参照）に含まれ
る回折限界の数倍程度の０．２ｍｒａｄ成分の全パルス
レーザーエネルギーに含まれる割合（％）を示し、この
割合が多いほどビーム拡がりが小さいことを示す。この
図においては、横軸の時間差は、０．２ｍｒａｄ成分が
ピークとなる所を０としている。しかし、現実には１０
ｎｓ程度予備放電の方が早い。この図で時間差の増大と
ともに０．２ｍｒａｄ成分の割合が少なくなって一定値
となる。これは、予備ポンピングの発生する時間が遅く
なり予備パルスレーザーによる誘導放射が起こり難くな
るためである。やがてよびレーザーパルス光の影響がな
くなり一定値になる。これは予備ポンピングが無い場合
での値を示している。
【００１１】図４は、このときのバイプレナー光電管に
よって観測されるレーザー光のパルス波形を示す。波形
Ｐは、そのまま全体のパルスレーザー光を観測したもの
である。波形Ｑは、その全体のパルスレーザー光の中の
０．２ｍｒａｄの波形を観測したものである。ビーム拡
がりが大きい程０．２ｍｒａｄの波形は小さくなり、ビ
ーム拡がりが小さい程全パルス波形の大きさと同様な形
となる。
よって観測されるレーザー光のパルス波形を示す。波形
Ｐは、そのまま全体のパルスレーザー光を観測したもの
である。波形Ｑは、その全体のパルスレーザー光の中の
０．２ｍｒａｄの波形を観測したものである。ビーム拡
がりが大きい程０．２ｍｒａｄの波形は小さくなり、ビ
ーム拡がりが小さい程全パルス波形の大きさと同様な形
となる。
【図１】本発明の方法の概要を説明する図である。
【図２】本発明の二重放電回路の一具体例を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の方法による一実験結果を示す。
【図４】本発明の方法による実験におけるレーザーパル
スの波形を示す。
スの波形を示す。
１ レーザー装置 ２ 共振器 ３ レーザー媒質 Ａ 初期放電 Ｂ 主放電 Ｃ レーザー光 １１ 直流高圧電源 １２ 直流高圧電源 １３ チョークコイル １４ チョークコイル １５ ダイオード １６ ダイオード １７ サイラトロン １８ サイラトロン １９ コンデンサー ２０ コンデンサー ２１ コンデンサー ２２ レーザー管 ２３ 抵抗 Ｐ 全パルス波形 Ｑ ０．２ｍｒａｄ成分の波形
フロントページの続き (72)発明者 有沢 孝５ 茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の ４ 日本原子力研究所 東海研究所内 (56)参考文献 特開 平２−2188（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−84981（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】一つの共振器と予備及び主の二つのポンピ
ングシステムを有するパルスレーザー装置において、先
ず予備ポンピングシステムでレーザー媒質をポンピング
して該共振器内に小さな予備レーザー光を発生させ、次
に適当な時間差の後、予備ポンピングで得られたパルス
レーザー光のビーム拡がりの小さい部分を種として、主
ポンピングシステムにより、予備ポンピングよりも大き
いポンピングを行って、予備のパルスレーザー光のビー
ム拡がりの小さい部分を増幅させることにより、ビーム
拡がりの小さい強度の強いレーザー光を発生させ、かつ
該予備及び主ポンビングの時間間隔の変化を直接制御す
ることを特徴とするビーム拡がりの小さいレーザー光を
発生する方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3322288A JP2712066B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | ビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる方法 |
| US07/955,431 US5287379A (en) | 1991-10-02 | 1992-10-02 | Method of producing a small beam expansion of laser light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3322288A JP2712066B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | ビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102579A JPH05102579A (ja) | 1993-04-23 |
| JP2712066B2 true JP2712066B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=18141965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3322288A Expired - Lifetime JP2712066B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | ビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5287379A (ja) |
| JP (1) | JP2712066B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007043915A1 (de) * | 2007-09-14 | 2009-03-19 | Robert Bosch Gmbh | Lasereinrichtung und Betriebsverfahren hierfür |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4606034A (en) * | 1985-02-19 | 1986-08-12 | Board Of Trustees, University Of Illinois | Enhanced laser power output |
| JP2661147B2 (ja) * | 1988-06-13 | 1997-10-08 | 株式会社島津製作所 | エキシマレーザ装置 |
| JPH0384981A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-10 | Toshiba Corp | 狭帯域発振レーザ装置 |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP3322288A patent/JP2712066B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-10-02 US US07/955,431 patent/US5287379A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5287379A (en) | 1994-02-15 |
| JPH05102579A (ja) | 1993-04-23 |
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