JP2713949B2 - レーザー装置 - Google Patents

レーザー装置

Info

Publication number
JP2713949B2
JP2713949B2 JP63035427A JP3542788A JP2713949B2 JP 2713949 B2 JP2713949 B2 JP 2713949B2 JP 63035427 A JP63035427 A JP 63035427A JP 3542788 A JP3542788 A JP 3542788A JP 2713949 B2 JP2713949 B2 JP 2713949B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser device
laser
mirror
weak
transitions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63035427A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63208287A (ja
Inventor
ゲラルドゥス、ヨアネス、エルンスト
ヘルマン、フィリップ、ゴットフリート
Original Assignee
ユルトラーツェントリフューゲ、ネーデルランド、ナームローゼ、ヴェノートチャップ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ユルトラーツェントリフューゲ、ネーデルランド、ナームローゼ、ヴェノートチャップ filed Critical ユルトラーツェントリフューゲ、ネーデルランド、ナームローゼ、ヴェノートチャップ
Publication of JPS63208287A publication Critical patent/JPS63208287A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2713949B2 publication Critical patent/JP2713949B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08059Constructional details of the reflector, e.g. shape
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08004Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • H01S3/08009Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection using a diffraction grating
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/082Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
    • H01S3/0823Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • H01S3/0826Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection using a diffraction grating
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/1062Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using a controlled passive interferometer, e.g. a Fabry-Perot etalon

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、レーザー媒体を内包した空胴と、この空胴
の両端に配置してあって共振器を形成しており、少なく
とも1枚が部分的に半透明である2枚の端部ミラーと、
少なくとも一方の部分的半透明ミラーの後方に配置され
ている回折格子とを有するレーザー装置に係る。
(従来技術) この種のレーザー装置は、文献、アイ・イー・イー・
イー ジャーナル オブ クウォンタムエレクトロニク
ス(IEEE Journal of Quantum Electronics)第QE−7
巻、第10号、1971年10月、第484〜488頁、に開示されて
いる。この従来のレーザー装置は、単に2枚の端部ミラ
ーを有するだけの、或るいは単に1枚の端部ミラーと1
つの回折格子を有するだけのレーザー装置を改良したも
のである。実際、概して、レーザーは空胴を通る1つの
パスの利得と損失との比が最高になるときの周波数で発
振する。2枚のミラー、即ち一方端の広帯域反射鏡及び
他方端の広帯域部分反射鏡によって制限されている共振
器によって、最強の遷移、即ち最高の利得を持った遷移
が発振することになる。弱い遷移に発振させるために
は、従ってレーザーを別の周波数で発振させるために
は、空胴は、発振空胴の性能が所望の弱遷移のためには
良好であり、強遷移のためには低度であるようになされ
ていなければならない。このことは、一方の端部ミラー
に代えて回折格子を配置することによって達成される。
しかしながら、このような構成は極めて弱い遷移には適
当ではない。というのは、回折格子の反射率は制限さ
れ、従って発振空胴の性能は良好でないからである。更
に、上記の構成は高容量連続レーザー又は高エネルギー
パルスレーザーには適当でない。というのは、回折格子
の吸収率が高く、それが回折格子の変形又は損傷につな
がるからである。上記文献の著者は、回折格子を回折格
子ミラー結合体に置き代えることを提案し、その結果、
3枚ミラーシステムが形成された。この構成によれば、
回折格子上への放射負荷が、1つのミラー及び回折格子
を有する構成のものよりも多少小さい。回折格子ミラー
結合体の反射率も回折格子単独のものに比較して高い。
この公知の装置は、連続CO2レーザーに於て弱遷移を含
む多数の遷移で単モード操作を行うには極めて好適であ
る。CO2パルスレーザーに対しても上記のシステムは満
足な作動を行い、多数の弱遷移で発振させることができ
る。しかしながら、この公知の装置には制約がある。弱
遷移での発振を得るために、2枚の端部ミラーによって
形成されている空胴は、望ましくない強遷移が限界値が
それ以下に維持されるように、低性能でなければならな
い。しかしながら、この要求は、一方端における1つの
端部ミラーと、他方端における端部ミラー及び回折格子
の結合体とによって形成される空胴の性能の制約に直ち
に通じることになり、従って極めて弱い遷移での発振を
行うことは困難である。更に、発振を起こし得る。弱遷
移は限界値のはるか上方では十分に作動せず、高レーザ
ー出力容量を達成できない。
(発明の目的) 本発明の目的は、従来装置を改良し、弱遷移が従来装
置における以上に良好に発振させられることのできるレ
ーザー装置を提供することである。
(発明の構成) この目的は、本発明によれば、少なくとも1枚の端部
ミラーが2色性ミラーであって、このミラーが、レーザ
ー媒体内の1つ以上の選択された弱遷移に関連づけられ
た周波数の反射率が所望の比較的高い値を有し、且つ強
遷移に関連づけられた周波数の反射率が最小値を有する
ような周波数依存特性を有していることによって達成さ
れる。
本発明に従って2枚の端部ミラーの少なくとも一方が
2色性ミラーとして形成され、周波数依存特性が適当に
選択された場合、達成できることは、空銅の性能は望ま
しくない遷移については実質的に零になるように制御さ
れ、一方同時に空胴の性能は、所望の弱遷移に関連づけ
られた所望の波長については十分に高くすることができ
るということである。その結果、かなりの弱遷移を今ま
で以上に発振させることができ、且つ弱遷移についての
レーザーの出力を極めて高くすることができる。更に、
回折格子のような精巧な光学的要素は2色性ミラーの高
反射率によってよりよく保護される。
本発明によるレーザー装置における端部ミラーは、所
望の弱遷移に関連づけられた周波数の反射率が或る望ま
しい、比較的高い値をとり、また制御すべき強遷移に関
連づけられた周波数の反射率が最小値になるように、当
該ミラーに被覆を施すことによって2色性ミラーとして
形成することができる。このような被覆を設けることは
簡単な事ではなく、またそのような被覆は傷つけられや
すく且つ限られた数の弱遷移について適当するのみであ
る。従って、本発明の好ましい実施例は、2色性ミラー
が反射エタロンであるものである。好ましくは、反射エ
タロンは適当な材料製の2枚の僅かに離間した近接板体
によって構成され、各板体の一方の表面は被覆されてい
ないか、或るいは部分的反射被覆を施されており、他方
の表面は反射防止被覆が施されるか、或るいはブルース
ター角(Brewster's angle)で配置されている。この構
成は、例えばゲルマニウム又はセレン化亜鉛が板体材料
として選択されるならば、例えばCO2レーザーの場合に
好適である。
反射エタロンの使用は、弱く、望ましい遷移の周波数
と、強く、望ましくない遷移の周波数との差違が少い場
合に特に有効である。2つの反射面から成る反射エタロ
ンが使用される場合、これら2つの反射面は下記の式を
略々満足する距離aだけ離間していることが好ましい。
式中、cは光速を表し、ν強及びν弱はレーザー媒体
における強く望ましくない遷移と、弱く望ましい遷移の
周波数を表している。この場合、反射率は強遷移につい
ては最小であり、所望の弱遷移については最大である。
距離aを可変にすることにより、異った弱遷移での発振
を得ることができる。
原則として、本発明によるレーザー装置における一方
及び他方の端部ミラーの両方は2色性ミラーであるが、
回折格子の側の端部ミラーは2色性ミラーであることが
好ましい。
文献、オプディクス アンド レーザー テクノロジ
ー(Optics and Laser Technology)第14巻(1982
年)、6月号、第3号、第137〜142頁は、レーザー装置
の端部ミラーが回折格子にて置き代えられ、またファブ
リーペロ干渉計(Fabry-Perot interferometer)が回折
格子と空胴との間に配置された構成を開示している。同
様の構成であるが、ファブリーペロ干渉計の代りにセレ
ン化亜鉛(ZnSe)エタロンを有するものが、文献、アイ
・イー・イー・イー ジャーナル オブ クウォンタム
エレクトロニクス(IEEE Journal of Quantum Electr
onics)第QE19巻(1983年)、第1414〜1426頁に開示さ
れている。
これら2つの従来装置と本発明装置との相違は、ファ
ブリーペロ干渉計及びセレン化亜鉛の両者が伝送エタロ
ンとして機能するのに対し、本発明による2色性ミラー
は反射エタロンとして使用されていることである。従っ
て、本発明によれば、望ましい波長は反射され、望まし
くない波長は透過され、従って発振空胴の望ましくない
波長は失われる。
レーザー装置における反射エタロンの使用は、それ自
体アイ・ビー・エム テクニカル ディスクロージャー
バリティン(IBM Technical Disclosuer Bulletin)
第12巻、第12号、第2180頁から公知である。そこに記載
されている装置は、ライン選択用としては不適当である
光学的掃引発振器である。
もし、本発明によるレーザー装置の単モード操作に何
等かの問題があれば、このシステムは2色性ミラーと回
折格子との間に適当な伝送エタロンを配置することによ
り更に改良することができる。この目的での伝送エタロ
ンの使用は、それ自体文献、オプティクス コミュニケ
ーションス(Optics Communications)第57巻、第2
号、1986年2月、第111〜116頁から公知である。
本発明によるレーザー装置は下記のように更に改良す
ることができる。所望の遷移を発振させるために、吸収
材料が2枚の端部ミラーによって形成された空胴内に配
置される。吸収材料は、それが強遷移を吸収し、且つ弱
く望ましい遷移をさほどの減衰なしに通過させるという
要求を満足させるように作用する。この実施例の一つの
問題は、他のレーザー装置については、そして優待され
るべき他の弱遷移については、多分別の吸収材料が使用
されなければならないということである。従って、吸収
材料に関しての一定の処方を与えることはできない。
レーザー装置における吸収材料の使用は、それ自体、
例えば文献、アプライド ファジックス レタース(Ap
plied Physics Letters)第26巻、第454〜456頁から公
知である。
(実施例) 以下、本発明によるレーザー装置の一実施例を概略横
断面にて図示した唯一の添付図面を参照しつつ本発明を
更に詳細に説明する。
図示の装置において、1はTEAタイプ(transversely
excited atmospheric)の慣用のレーザー管である。レ
ーザー管1の内部には2個の電極2及び3が配置してあ
り、各電極の長さは例えば40cmであり、電極2及び3間
の距離は例えば2cmである。電極2はレーザー管1の壁
を通過する導線4を介して、また電極3は同様の導線5
を介して電圧源(図示せず)に接続されており、それに
よってレーザー管1内でビーム軸線に直角に放電が行な
われる。レーザー管1内で用いられるべき適当なレーザ
ー媒体は、ヘリウム60%、窒素20%及びCO220%から成
るガスであって、略々1気圧の全圧を有している。
レーザー管1の一方端部に隣接して部分的半透明ミラ
ー6が配置されている。図示のように、ミラー6は扁平
−凹腔(平凹)タイプであって、レーザー管1に面して
凹腔側面を有している。好ましいミラーは、直径25mm、
曲率半径10m、反射率60%のセレン化亜鉛の扁平−凹腔
板体である。
レーザー管1の反対側端部に隣接して、本発明により
使用されるべき2色性ミラーが配置してあり、この2色
性ミラーは図示の実施例では、例えばセレン化亜鉛製の
2枚の板体7及び8より成り、これら板体は相互に対面
している側に対して反対側の面にそれぞれ反射防止被覆
が施されており、対面している側には被覆が施されてい
ない。板体7及び8は例えば25mmの直径を有しており、
63.5μmの間隔をあけられている。板体7及び8は、そ
れらを正確な平行関係で配置するためのミラー保持体
(図示せず)にそれぞれ装着されている。一方のミラー
保持体は、板体7及び8間の距離aが希望に応じて調節
できるように、移動キャリッジに装着することができ
る。
レーザー管1から見て2色性ミラー7,8の後方には、
例えばアルミニウム製の回折格子9が配置されている。
回折格子9は、例えば、直径が25mm、厚さが10mmであっ
て、2色性ミラー7,8から直角方向に9cmの距離のところ
に配置されている。約52°のブレーズ角を有する10.6μ
mの好ましい回折格子はmm当たり150本の線を有してい
る。
公知のように、レーザーは異なった離散周波数で発振
することができ、この周波数は振動モードが互に接近し
ている。いわゆる帯域に分類されている。CO2レーザー
については、これら帯域は9及び10によって表示されて
おり、この表示法は放射がそれぞれ9.1〜9.9μmの波長
及び10〜11μmの波長を有していることを表わしてい
る。この帯域は次には分枝に細別され、この分枝は文字
P及びRによって表示され、そして個々の遷移は関連づ
けられた循環条件により番号付けされている。その目的
で、偶数のみが使用されている。CO2レーザーにおい
て、10P20,10P18,10P22 遷移は強く、また10R16,10R1
8,9P18,9P20,9R16も強い。弱遷移は例えば10R30,10R32,
10R34及びそれ以降である。本発明による装置を使用す
れば、極めて強い遷移、殊に10P18−10P22を抑制可能で
あり、そして10R34及び10R36の振動及び他の方法ではほ
とんど得られないような他の弱い遷移が得られることが
判った。本発明による装置によって、約70MJ/100n sec
パルスの出力が達成され、おれは700kWの電力を意味す
る。
本発明装置のレーザー管1内には、レーザー媒体にお
ける望ましくない強遷移を吸収し、望ましい弱遷移には
影響を及ぼさない吸収材料が含まれていてもよい。その
ような吸収材料は、幾つかの成分の比率が、望ましくな
い遷移及び望ましい遷移に依存して経験的に決定される
べきガス混合物であることができ、この混合物は、例え
ばSF6,C4F8及び他の適当な弗素含有ガスから成ってい
る。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明によるレーザー装置の一実施例を示す概略
横断面図である。 1…空胴、6…端部ミラー、7−8…2色性ミラー(端
部ミラー)、9…回折格子

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザー媒体を内包した空胴と、この空胴
    の両端部に配置されていて共振器を形成しており、少な
    くとも1枚が部分的に半透明である2枚の端部ミラー
    と、上記の少なくとも1つの部分的半透明ミラーの後方
    に配置された回折格子とを有しているレーザー装置に於
    て、端部ミラーの少くとも一方が2色性ミラーであっ
    て、このミラーが、レーザー媒体内の1つ以上の選択さ
    れた弱遷移に関連づけられた周波数の反射率が所望の比
    較的高い値を有し、且つ強遷移に関連づけられた周波数
    の反射率が最小値を有するような周波数依存特性を有し
    ていることを特徴とするレーザー装置。
  2. 【請求項2】2色性ミラーが反射エタロンである請求項
    1記載のレーザー装置。
  3. 【請求項3】反射エタロンがゲルマニウム又はセレン化
    亜鉛製の2枚の近接離間配置された板体から構成されて
    おり、これら板体の一方の面は被覆されておらず、他方
    の面は反射防止膜が施されているか又はブルースター角
    にて配置されている請求項2記載のレーザー装置。
  4. 【請求項4】反射エタロンが次式: (式中、cは光速、ν強及びν弱はレーザー媒体におけ
    る望ましくない強遷移及び望ましい弱遷移の周波数をそ
    れぞれ表す)を略々満足する距離aだけ離間された2つ
    の反射面を有している請求項2又は3記載のレーザー装
    置。
  5. 【請求項5】反射エタロンの反射面間の距離aが調節可
    能である請求項4記載のレーザー装置。
  6. 【請求項6】回折格子側の端部ミラーが2色性ミラーで
    ある請求項1、2、3、4又は5記載のレーザー装置。
  7. 【請求項7】2つの端部ミラーによって画定される空胴
    が、装置のレーザー媒体における望ましくない強遷移に
    関連せしめられた周波数を吸収し、望ましい弱遷移に関
    連せしめられた周波数を然程の減衰なしに通過させる吸
    収材料を内包している請求項1、2、3、4、5又は6
    記載のレーザー装置。
JP63035427A 1987-02-20 1988-02-19 レーザー装置 Expired - Lifetime JP2713949B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8700425A NL8700425A (nl) 1987-02-20 1987-02-20 Laserinrichting.
NL8700425 1987-02-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63208287A JPS63208287A (ja) 1988-08-29
JP2713949B2 true JP2713949B2 (ja) 1998-02-16

Family

ID=19849605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63035427A Expired - Lifetime JP2713949B2 (ja) 1987-02-20 1988-02-19 レーザー装置

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0282113B1 (ja)
JP (1) JP2713949B2 (ja)
DE (1) DE3876653T2 (ja)
NL (1) NL8700425A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2008343985B2 (en) * 2007-09-21 2014-04-17 Rheinmetall Waffe Munition Gmbh Method and apparatus for optically programming a projectile

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5021694A (ja) * 1973-05-23 1975-03-07
JPS52126192A (en) * 1976-04-12 1977-10-22 Molectron Corp Dye laser
JPS566491A (en) * 1979-06-28 1981-01-23 Agency Of Ind Science & Technol Oscillating method of carbon dioxide gas laser in multi-line

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5021694A (ja) * 1973-05-23 1975-03-07
JPS52126192A (en) * 1976-04-12 1977-10-22 Molectron Corp Dye laser
JPS566491A (en) * 1979-06-28 1981-01-23 Agency Of Ind Science & Technol Oscillating method of carbon dioxide gas laser in multi-line

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63208287A (ja) 1988-08-29
DE3876653D1 (de) 1993-01-28
DE3876653T2 (de) 1993-06-03
NL8700425A (nl) 1988-09-16
EP0282113B1 (en) 1992-12-16
EP0282113A1 (en) 1988-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5218610A (en) Tunable solid state laser
US5528612A (en) Laser with multiple gain elements
JPH10506233A (ja) 受動安定化空胴内2倍化レーザー
WO1995034111A1 (en) Solid-state laser with active etalon and method therefor
US5237578A (en) Solid-state laser device capable of producing an outgoing laser beam having a narrower spectral band width
US4048515A (en) Broadband laser with intracavity crystal for generating second harmonic radiation
EP1005119B1 (en) Compact multiple resonator laser system
US5657341A (en) Single longitudinal mode laser
US3928817A (en) Multiple-selected-line unstable resonator
US3961283A (en) Waveguide gas laser with wavelength selective guide
US5671240A (en) Solid state laser
US3660779A (en) Athermalization of laser rods
JPS6016479A (ja) 単一周波数発振レ−ザ装置
JP2713949B2 (ja) レーザー装置
US20020094006A1 (en) Solid-state laser device and solid-state laser amplifier provided therewith
JP2002094160A (ja) F2レーザ
JP3176682B2 (ja) 波長可変レーザー装置
JP3421194B2 (ja) 波長可変レーザーにおける波長選択可能なレーザー発振装置
JPH0563264A (ja) 半導体レーザ端面励起固体レーザ装置
US4196403A (en) Multi-line ammonia laser utilizing intra-molecular energy transfer via a buffer gas
JP3270641B2 (ja) 固体レーザー
JPS62123788A (ja) 波長可変形レ−ザ発振装置
JP2761678B2 (ja) レーザーダイオードポンピング固体レーザー
CA2217055C (en) Compact laser apparatus and method
JPH0736073A (ja) 偏光制御固体レーザ