JP2750025B2 - Raman laser device using unconverted pump laser light - Google Patents

Raman laser device using unconverted pump laser light

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JP2750025B2
JP2750025B2 JP3205125A JP20512591A JP2750025B2 JP 2750025 B2 JP2750025 B2 JP 2750025B2 JP 3205125 A JP3205125 A JP 3205125A JP 20512591 A JP20512591 A JP 20512591A JP 2750025 B2 JP2750025 B2 JP 2750025B2
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宮本泰明
信 長谷川
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Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は分子法レーザ・ウラン濃
縮、重金属同位体分離等に利用可能な未変換ポンプ光利
用ラマンレーザ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Raman laser apparatus using an unconverted pump light which can be used for molecular method laser uranium enrichment, heavy metal isotope separation, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来のラマンレーザ装置を示す図
である。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a conventional Raman laser device.

【0003】炭酸ガスレーザ等からなるレーザ発振器1
1からのレーザ光をミラーMー1〜Mー3を通して、例
えばマルチパスセルからなる光学的な増幅器12に入射
させて増幅し、その出力光をミラーMー4,Mー5より
取り出し、さらにミラーMー5〜Mー8を通して増幅器
13に入射させて増幅し、その出力光をミラーMー9〜
Mー11を通してラマンセル14にポンプレーザ光とし
て入射させる。ラマンセルではポンプレーザ光による励
起により、媒質ガスの状態遷移が生じてラマン変換が起
こり、波長の異なる未変換ポンプレーザ光とストークス
光とが混ざって出射される。この出射光はプリズム15
で波長毎に分離され、未変換ポンプレーザ光はダンパー
16で吸収され、ストークス光Sが分離して取り出さ
れ、分子法レーザ・ウラン濃縮、重金属同位体分離等に
利用される。
A laser oscillator 1 comprising a carbon dioxide laser or the like
The laser light from No. 1 is passed through mirrors M-1 to M-3 to be incident on an optical amplifier 12 composed of, for example, a multi-pass cell and amplified, and the output light is extracted from mirrors M-4 and M-5. The light is incident on the amplifier 13 through the mirrors M-5 to M-8 and amplified, and the output light thereof is reflected by the mirrors M-9 to M-8.
The laser beam is incident on the Raman cell 14 through M-11 as a pump laser beam. In the Raman cell, a state transition of the medium gas occurs due to excitation by the pump laser light, Raman conversion occurs, and unconverted pump laser light and Stokes light having different wavelengths are mixed and emitted. This outgoing light is reflected by the prism 15
, And the unconverted pump laser light is absorbed by the damper 16, and the Stokes light S is separated and extracted, and is used for molecular method laser uranium enrichment, heavy metal isotope separation, and the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ラマン変換
を起こすためには、通常強力なポンプレーザ光が必要で
ある。ところがポンプレーザ光は完全な矩形波としては
得られず、図2(a)に示すように立ち上がり、立ち下
がり部分がなまった波形となる。そのために、レーザパ
ルスの立ち上がり部、及び立ち下がり部は飽和ラマン変
換(ポンプレーザ光が全てラマン変換に利用される領
域)を起こすためにはパワーが充分ではなく図2(b)
に示すように未変換光となる。ポンプレーザ光が充分な
強度に達した状態でラマン変換が起こり、図2(c)の
ようにストークス光が得られるが、トランジェント効果
のためにストークス光のポンプレーザ光に対する遅れが
発生し、そのためにパルスの立ち上がり部については、
図2(b)に示すようにさらに未変換部分が大きくなっ
てしまう。通常、この未変換光は不必要な波長であるた
めにダンピングされて無駄になってしまい、そのためポ
ンプレーザ光は有効に利用されておらず、所定のストー
クス光を得るためにはポンプレーザシステムのレーザ台
数を多くしなければならず、コストアップになるととも
に設置スペースも大きくとってしまうという問題があっ
た。
By the way, in order to cause Raman conversion, an intense pump laser beam is usually required. However, the pump laser light cannot be obtained as a perfect rectangular wave, but has a waveform with rising and falling portions as shown in FIG. Therefore, the rising portion and the falling portion of the laser pulse do not have sufficient power to cause a saturated Raman conversion (a region where the pump laser light is entirely used for the Raman conversion), and FIG.
As shown in FIG. Raman conversion occurs when the pump laser light reaches a sufficient intensity, and Stokes light is obtained as shown in FIG. 2C. However, a delay of the Stokes light with respect to the pump laser light occurs due to a transient effect. For the rising edge of the pulse,
As shown in FIG. 2B, the unconverted portion is further increased. Normally, this unconverted light has an unnecessary wavelength and is dumped and wasted, so that the pump laser light is not effectively used. To obtain a predetermined Stokes light, the pump laser system needs to be used. It is necessary to increase the number of lasers, which raises costs and increases the installation space.

【0005】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、ポンプレーザ光の未変換部分を有効に利用してラマ
ン変換効率を向上させるとともに、ポンプレーザシステ
ムのレーザ台数を削減し、コストの低減化と、省スペー
ス化を図ることができる未変換ポンプレーザ光利用ラマ
ンレーザを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the Raman conversion efficiency is improved by effectively utilizing the unconverted portion of the pump laser light, and the number of lasers in the pump laser system is reduced to reduce the cost. It is an object of the present invention to provide a Raman laser using unconverted pump laser light, which can reduce the space and save space.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、ラマンセルに
ポンプレーザ光を照射し、ラマン変換してストークス光
を得るようにしたラマンレーザ装置において、第1のラ
マンセルからの出射光に混在する未変換ポンプレーザ光
と発生したストークス光とを分離する手段と、少なくと
も分離した未変換ポンプレーザ光を再度増幅する増幅器
と、再度増幅したポンプレーザ光が入射される第2のラ
マンセルとを有し、前記分離した未変換ポンプレーザ光
を再度増幅して第2のラマンセルに入射してラマン変換
を起こさせるようにしたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a Raman laser apparatus which irradiates a Raman cell with a pump laser beam and performs Raman conversion to obtain Stokes light. Means for separating the pump laser light and the generated Stokes light, an amplifier for re-amplifying at least the separated unconverted pump laser light, and a second Raman cell into which the re-amplified pump laser light is incident, The separated unconverted pump laser light is amplified again and is incident on a second Raman cell to cause Raman conversion.

【0007】[0007]

【作用】本発明は、ラマン変換後、ラマンセル出射光に
混在する未変換ポンプレーザ光と発生したストークス光
とを分離し、分離した未変換ポンプレーザ光を再度増幅
してラマンセルに入射させてラマン変換を起こさせるよ
うにしたものであり、ポンプレーザ光が有効に利用され
て非常に効率的にストークス光を得ることができる。
According to the present invention, after the Raman conversion, the unconverted pump laser light mixed with the emitted light of the Raman cell and the generated Stokes light are separated, and the separated unconverted pump laser light is amplified again and incident on the Raman cell. The conversion is caused, and the Stokes light can be obtained very efficiently by effectively utilizing the pump laser light.

【0008】[0008]

【実施例】図1は本発明の一実施例を示す図である。図
中、1は発振器、2,3ー1,3ー2……は増幅器、4
ー1,4ー2……はラマンセル、5ー1,5ー2……は
ビーム分離装置である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an oscillator, 2, 3-1 and 3-2 are amplifiers,
-1, 4-2... Are Raman cells, and 5-1, 5-2.

【0009】図において、発振器1、増幅器2、増幅器
3ー1およびラマンセル4ー1は図1に示した従来のラ
マンレーザシステムと同様の構成であり、例えば発振器
1からの0.1J/パルスのレーザ光を増幅器2で1J
/パルスに、さらに増幅器3ー1で4J/パルスに増幅
してラマンセル4ー1へポンプレーザ光として入射さ
せ、ラマン変換を起こす。ラマンセル4ー1から出射し
たレーザ光は、ラマン変換により発生した破線で示すス
トークス光と、実線で示す未変換のボンプレーザ光とが
混在している。この混在した波長の異なるレーザ光を、
プリズム、ダイクロイックミラー、エタロン、フィルタ
等からなるビーム分離装置5ー1により波長毎に分離
し、独立した光路を持たせて取り出す。
In the figure, an oscillator 1, an amplifier 2, an amplifier 3-1 and a Raman cell 4-1 have the same configuration as the conventional Raman laser system shown in FIG. 1 J laser light with amplifier 2
The pulse / pulse is further amplified to 4J / pulse by the amplifier 3-1 and is incident on the Raman cell 4-1 as a pump laser beam to cause Raman conversion. The laser light emitted from the Raman cell 4-1 contains a mixture of Stokes light indicated by a broken line generated by Raman conversion and unconverted pump laser light indicated by a solid line. This mixed laser light with different wavelength is
The light is separated for each wavelength by a beam separation device 5-1 including a prism, a dichroic mirror, an etalon, a filter, and the like, and is taken out with an independent optical path.

【0010】この場合、約4J/パルスのポンプレーザ
光がラマンセルに入射すると、ラマンセル中での光学損
失が約60%程度あるために実質的に透過するポンプレ
ーザ光のエネルギは約2.4J/パルスとなり、ストー
クス光が1J/パルス発生するとすると、ラマンセルを
出射してくる未変換ポンプレーザ光は約1J/パルスと
なり、入射ポンプレーザ光に対して1/4、ストークス
光に対して同等となる。したがって、このポンプレーザ
光だけを再度増幅器3ー2に入射させ、初段の増幅器3
ー1と同様に4J/パルスに増幅してラマンセル4ー2
に入射させてラマン変換を起こさせてストークス光を分
離して取り出す。
In this case, when pump laser light of about 4 J / pulse is incident on the Raman cell, the energy of the pump laser light substantially transmitted is about 2.4 J / pulse because the optical loss in the Raman cell is about 60%. If a pulse is generated and the Stokes light is generated at 1 J / pulse, the unconverted pump laser light emitted from the Raman cell becomes about 1 J / pulse, which is 1/4 of the incident pump laser light and equivalent to the Stokes light. . Therefore, only this pump laser beam is again incident on the amplifier 3-2, and the first stage amplifier 3-2
Raman cell 4-2 amplified to 4J / pulse in the same way as -1
To cause Raman conversion to separate and extract Stokes light.

【0011】ラマンセル4ー2からの出射光のうち未変
換ポンプレーザ光については、3段目以降についても同
様に繰り返し増幅し、ラマン変換を起こさせるようにす
る。こうしてポンプ光の未変換部分を順次、再増幅して
ポンプレーザ光として利用し、ラマン変換を起こさせる
ことにより、ポンプ光はすべて有効利用され、非常に効
率的にストークス光を得ることができる。
The unconverted pump laser light out of the light emitted from the Raman cell 4-2 is similarly amplified repeatedly in the third and subsequent stages to cause Raman conversion. In this way, the unconverted portions of the pump light are sequentially re-amplified and used as pump laser light to cause Raman conversion, so that all pump light is effectively used and Stokes light can be obtained very efficiently.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ポンプ光
が有効に利用されて非常に効率的にストークス光を得る
ことができるので、ポンプレーザ装置の負担を軽減し、
その台数を削減することができ、システムのコストを低
減化し、また装置スペースを少なくすることが可能とな
る。
As described above, according to the present invention, the Stokes light can be obtained very efficiently by using the pump light effectively, so that the load on the pump laser device can be reduced.
The number can be reduced, the cost of the system can be reduced, and the device space can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】 従来のラマンレーザ装置を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional Raman laser device.

【図3】 ポンプ光、ストークス光、及び未変換ポンプ
光の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship among pump light, Stokes light, and unconverted pump light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…発振器、2,3ー1,3ー2…増幅器、4ー1,4
ー2…ラマンセル、5ー1,5ー2…ビーム分離装置。
1 ... oscillator, 2,3-1,3-2 ... amplifier, 4-1,4
-2: Raman cell, 5-1 and 5-2: Beam separation device.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ラマンセルにポンプレーザ光を照射し、
ラマン変換してストークス光を得るようにしたラマンレ
ーザ装置において、第1のラマンセルからの出射光に混
在する未変換ポンプレーザ光と発生したストークス光と
を分離する手段と、少なくとも分離した未変換ポンプレ
ーザ光を再度増幅する増幅器と、再度増幅したポンプレ
ーザ光が入射される第2のラマンセルとを有し、前記分
離した未変換ポンプレーザ光を再度増幅して第2のラマ
ンセルに入射してラマン変換を起こさせるようにしたこ
とを特徴とする未変換ポンプレーザ光利用ラマンレーザ
装置。
Irradiating a Raman cell with a pump laser beam;
In a Raman laser device configured to obtain Stokes light by performing Raman conversion, a means for separating unconverted pump laser light mixed with light emitted from the first Raman cell and generated Stokes light, at least a separated unconverted pump laser has an amplifier for amplifying the light again, and a second Raman cell pump laser beam re-amplified is incident, the amount
Unconverted pump laser beam utilizing Raman laser device being characterized in that so as to cause Raman conversion and amplifies the unconverted pump laser beam away again incident on the second llamas <br/> Nseru.
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