JP2746227B2 - イオンレーザ装置 - Google Patents

イオンレーザ装置

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    • 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
    • H01S3/08086Multiple-wavelength emission

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はイオンレーザ装置に
関し、特に複数波長を同時に発振するイオンレーザ装置
の出力安定化に関する。
【0002】
【従来の技術】イオンレーザとして代表的なものにアル
ゴンイオンレーザ、クリプトンイオンレーザがある。イ
オンレーザには多数の発振波長がある。印刷、可視化装
置等のように光強度が重要な多波長同時発振の使用法
と、ラマン分光、ホログラフィー等のように単一波長発
振の使用法があるが、分光、顕微鏡、一部医療の用途と
して複数波長を同時に発振させ、各波長毎に役割を果た
す多波長同時発振の使用法もある。
【0003】各波長の光が各自その役割を果たす多波長
同時発振の使用法においては、各波長の出力またその出
力比が重要な要素となる。
【0004】イオンレーザ装置における、各波長の出力
を制御するパラメータとして、イオンレーザ管の放電電
流、イオンレーザ管の放電電圧、磁界強度、及びガス圧
等がある。
【0005】このうち、ガス圧を調整しないで各波長の
出力を制御するものとして、以下のような技術が知られ
ている。
【0006】図3に、実開昭62-193755号公報に基づく
従来技術の構成をブロック図にて示す。図3を参照し
て、アルゴンガスレーザ管201は光共振器用ミラー202,
203を具備し、レーザ出力光206を発生する。
【0007】ビームスプリッタ205により分岐された参
照光207をダイナミックミラー等の波長セレクタ208によ
り透過光210と反射光209に分割する。透過光210を太陽
電池211で受け、フィードバック回路により出力制御を
行なう。波長セレクタの種類の選択により488nm+514.5
nm等の波長成分を1つだけ出力制御できる。但し、その
際全体の出力は制御しない。
【0008】図4に、特開平1-152682号公報に基づく従
来技術の構成をブロック図にて示す。図4を参照して、
レーザ管301は紫外用光共振ミラー302,305と可視用光
共振ミラー303,306を有し、マウント304,307に設置さ
れている。また、プラズマ収束用電磁石308を有し、電
磁石制御回路312は可動片315が接点313と314を選択する
ことにより可視用と紫外用の電磁石印加電圧を選択す
る。ミラーの選択と電磁石制御回路312を連動させ、可
視または紫外の一方を選択的に最適条件で発振させるこ
とができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、以下のような問題点があった。
【0010】前記実開昭62-193755号公報に記載の従来
技術においては、各波長成分の光出力を選択して、その
うちの1つだけの出力を制御することができる。しか
し、制御されている成分以外の光については制御でき
ず、分光比を制御することもできなかった。
【0011】また、前記特開平1-152682号公報に記載の
従来技術においては、取り出したい波長成分の光を限定
して出力制御するため、やはり複数の成分の光出力を同
時に制御することはできず、分光比も制御できなかっ
た。
【0012】このため、イオンレーザ管内のガス分布及
び熱的状況が平衡に達していないイオンレーザ装置の始
動時に、また経時的にガス圧が減少するなど変化してい
く時には、各波長の光成分は異なった影響を受け、一定
の分光比の光出力を供給できないという問題点があっ
た。
【0013】従って、本発明は、上記問題点を解消し、
複数の波長の光を同時に発振し、プラズマ収束用のソレ
ノイドを有しているイオンレーザ装置において、特定波
長の光の出力または分光比を一定に制御するイオンレー
ザ装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、ガスレーザ媒体を封止したイオンレーザ
管と、前記イオンレーザ管を両端に互いに対向して配設
された一対の光共振器用ミラーと、前記イオンレーザ管
の周囲に配設されたプラズマ収束用のソレノイドと、を
有し、2波長以上の光を同時発振するイオンレーザ装置
において、出力光を2つの成分に分割する波長セパレー
タを有し、出力光の全体又は特定波長域の成分を検出す
る第1のモニタ手段と、前記出力光の前記第1のモニタ
手段に入力する成分とは異なる波長域の成分を検出する
第2のモニタ手段と、を少なくとも含み、前記第1及び
第2のモニタ手段でそれぞれ得られた第1及び第2の信
号を演算し、前記イオンレーザ管の放電電流と前記ソレ
ノイドの電流とをそれぞれ制御するフィードバック制御
手段と、を備えたことを特徴とするイオンレーザ装置を
提供する。
【0015】本発明によれば、レーザ管の出力光を2つ
の成分に分割するダイクロイックミラー、ビームスプリ
ッタ、プリズム、光学フィルタなどからなる波長セレク
タを有し、前記波長セレクタにより分割された出力光の
全体、または特定波長域の成分を検出する第1のモニタ
手段と前記波長セレクタにより分割された前記第1のモ
ニタ手段の入力光とは異なる波長域の成分を検出する第
2のモニタ手段とを有し、前記2つのモニタ手段で得ら
れた信号により直接または前記2つのモニタ手段で得ら
れた信号を演算する演算回路を有し、前記演算回路によ
り前記2つのモニタ手段で得られた信号を演算した信号
により、前記レーザ管の放電電流とプラズマ収束用のソ
レノイド電流とを制御するフィードバック手段を有して
いる。
【0016】本発明によれば、上記構成のもと、パラメ
ータを管電流だけでなく、ソレノイド電流にまで拡大し
てフィードバック回路系を構成したことにより、全体の
光出力を一定に保つだけでなく、特定の波長成分の出力
を一定に保ち、光出力の分光比を安定化させるものであ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して以下に説明する。
【0018】
【実施形態1】図1は、本発明の第1の実施形態に係る
イオンレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【0019】図1を参照して、本実施形態は、イオンレ
ーザ管1と、イオンレーザ管1に対向するように設置さ
れてなる一対の光共振器用ミラー2及び光共振用ミラー
3は、光共振系をなしている。
【0020】イオンレーザ管1の周囲には、プラズマ収
束用にソレノイド4が配置されている。
【0021】電源13はイオンレーザ管1に電力を供給
し、トリガー回路20によりイオンレーザ管1にトリガー
電圧が印加され放電が開始する。
【0022】光共振器用ミラー3を通して出力されたレ
ーザ光は、光共振器用ミラー3の前方に設置された第1
のビームスプリッタ5により主ビーム6と光フィードバ
ック用参照光7とに分割される。
【0023】そして、光フィードバック用参照光7は、
第2のビームスプリッタ8により、更に全体光フィード
バック用参照光9と、特定波長光フィードバック用参照
光10と、に分割される。
【0024】全体光フィードバック用参照光9は、太陽
電池11によって受光され、可変抵抗12を介して電源13内
の第1のフィードバック回路14へ信号が送られる。第1
のフィードバック回路14は、入力した信号が、予め設定
された出力レベルになるようにイオンレーザ管1の放電
電流を可変に制御する。
【0025】一方、特定波長光フィードバック用参照光
10は、その光路上に配置された光学フィルタ15により特
定の波長成分光のみが透過され、太陽電池16及び可変抵
抗17を介して比較演算回路18へ信号が送信される。
【0026】比較演算回路18には、全体光からの信号
(太陽電池11及び可変抵抗12の出力)が同時に送信され
てきており、特定波長成分光の信号との出力の比較(差
分、比率演算等)を行ない、その比較結果を信号として
第2のフィードバック回路19に送出し、第2のフィード
バック回路19は、出力比が一定となるようにソレノイド
電流(すなわち磁界)を可変に制御する。
【0027】
【実施形態2】図2は、本発明の第2の実施形態に係る
イオンレーザ装置の構成を示すブロック図である。以下
では、本実施形態を、前記第1の実施形態との相違点に
ついて説明する。
【0028】図2を参照して、本実施形態においては、
光共振器用ミラー103の前方に設置されたビームスプリ
ッタ105により主ビーム106と分割された光フィードバッ
ク参照光107は、ダイクロイックミラー108により2つの
出力光成分に分割され、2つの光出力成分は、第1のフ
ィードバック回路114と第2のフィードバック回路119に
それぞれ入力され、第1のフィードバック回路114は入
力した信号に基づきイオンレーザ管1の放電電流をフィ
ードバック制御し、第2のフィードバック回路119は入
力した信号に基づきソレノイド104に流す電流をフィー
ドバック制御する。
【0029】図5は、クリプトンイオンレーザでガス圧
が1.5Torrの場合の、波長647.1nmの光出力401と、波長5
68.2nm及び530.9nmの光出力402の磁界依存性を表すグラ
フである。
【0030】本発明の実施形態においては、プラズマ収
束用ソレノイドを有するアルゴン、クリプトン等のイオ
ンレーザ装置全般に有効であるが、図5に示す波長のよ
うに、出力の磁界依存性が強く、しかも波長により磁界
依存性が異なる場合に特に有効である。また、出力光の
波長域としては、可視光だけでなく紫外光から赤外光ま
でを含むものである。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、イオン
レーザ装置の光制御系において、パラメータを管電流だ
けでなく、ソレノイド電流に拡大してフィードバック回
路系を形成するようにしたことにより、全体の光出力を
一定に保つだけでなく、特定の波長成分の出力を一定に
保ち、光出力の分光比を安定化させることができるとい
う効果を有する。
【0032】このため、本発明によれば、イオンレーザ
装置の立上がり時のガスの流体的また熱的不安定要因を
補完し、一定出力、一定分光比の出力光を生じせしめ
る、または経時的にイオンレーザ管内のガス圧が減少す
る等の影響を補完し、安定的に一定出力、一定分光比の
光出力を供給することができるイオンレーザ装置を提供
するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るイオンレーザ装
置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第2の実施形態に係るイオンレーザ装
置の構成を示すブロック図である。
【図3】実開昭62-193755号公報に基づく従来のガスレ
ーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図4】特開平1-152682号公報に基づく従来のイオンレ
ーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図5】クリプトンイオンレーザにおける波長647.1nm
の光と波長568.2nm及び530.9nmの光の1.5Torrにおける
出力の磁界強度依存性を表すグラフである。
【符号の説明】
1,101 イオンレーザ管 2,3,102,103 光共振器用ミラー 4,104 ソレノイド 5,105 ビームスプリッタ 6,106 主ビーム 7,107 光フィードバック用参照光 8 ビームスプリッタ 9,109 全体光フィードバック用参照光 10,110 特定波長光フィードバック用参照光 11,16,111,116 太陽電池 12,17,112,117 可変抵抗 13,113 電源 14,19,114,119 フィードバック回路 15 光学フィルタ 18 比較演算回路 20,120 トリガー回路 108 ダイクロイックミラー 201 アルゴンガスレーザ管 202 全反射ミラー 203 ハーフミラー 204 トリガー回路 205 ビームスプリッタ 206 レーザ出力光 207 参照光 208 波長セレクタ 209 反射光 210 透過光 211 太陽電池 212 アルゴンガスレーザ発振器 213 レーザ電源 310 レーザ管 302 紫外用全反射ミラー 303 可視用全反射ミラー 304,307 マウント 305 紫外用出力ミラー 306 可視用出力ミラー 308 電磁石 309 陰極 310 陽極 311 供給電源 312 電磁石制御回路 313,314 接点 315 可動片 401 647.1nm光出力 402 568.2nm及び530.9nm光出力

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガスレーザ媒体を封止したイオンレーザ管
    と、 前記イオンレーザ管を両端に互いに対向して配設された
    一対の光共振器用ミラーと、 前記イオンレーザ管の周囲に配設されたプラズマ収束用
    のソレノイドと、 を有し、2波長以上の光を同時発振するイオンレーザ装
    置において、 出力光を2つの成分に分割する波長セパレータを有し、 出力光の全体又は特定波長域の成分を検出する第1のモ
    ニタ手段と、 前記出力光の前記第1のモニタ手段に入力する成分とは
    異なる波長域の成分を検出する第2のモニタ手段と、 を少なくとも含み、 前記第1及び第2のモニタ手段でそれぞれ得られた第1
    及び第2の信号に対して所定の演算を行い、前記イオン
    レーザ管の放電電流と前記ソレノイドの電流とをそれぞ
    れ制御するフィードバック制御手段と、 を備えたことを特徴とするイオンレーザ装置。
  2. 【請求項2】前記第1のモニタ手段で得られた第1の信
    号に基づき前記イオンレーザ管の放電電流をフィードバ
    ック制御し、 前記第1及び第2のモニタ手段で得られた前記第1及び
    第2の信号の所定の演算結果に基づき前記ソレノイドの
    電流を制御するフィードバック手段を有することを特徴
    とする請求項1記載のイオンレーザ装置。
  3. 【請求項3】前記フィードバック手段が、前記第1のモ
    ニタ手段で得られた第1の信号に基づき前記イオンレー
    ザ管の放電電流をフィードバック制御し、 前記第2のモニタ手段で得られた第2の信号に基づき前
    記ソレノイドの電流を制御するように構成されたことを
    特徴とする請求項1記載のイオンレーザ装置。
  4. 【請求項4】前記フィードバック手段が、前記第1及び
    第2のモニタ手段で得られた前記第1及び第2の信号の
    加算、減算及び比率演算のいずれか一の演算結果に基づ
    き前記ソレノイドの電流を可変に制御することを特徴と
    する請求項2記載のイオンレーザ装置。
  5. 【請求項5】前記イオンレーザ管から前記光共振器用ミ
    ラーを通して出力された出力光を第1のビームスプリッ
    ト手段で分割して参照光を取り出し、 前記参照光を更に第2のビームスプリット手段で分割
    し、 前記参照光の分割された一の光が前記第1のモニタ手段
    に入力され前記参照光の分割された他の光が所定のフィ
    ルタ手段を介して所定の波長成分が抽出されて前記第2
    のモニタ手段に入力されてなる、 ことを特徴とする請求項1記載のイオンレーザ装置。
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