JP2928838B2 - ２波長発振ｑスイッチｃｏ２ レーザ装置 - Google Patents
２波長発振ｑスイッチｃｏ２ レーザ装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ同位体分離に代表
されるレーザを用いた光化学において要求される、同一
励起空間から同軸状に２波長で発振するパルスＣＯ2 レ
ーザ光を得るためのＱスイッチＣＯ2 レーザ装置に関す
る。
されるレーザを用いた光化学において要求される、同一
励起空間から同軸状に２波長で発振するパルスＣＯ2 レ
ーザ光を得るためのＱスイッチＣＯ2 レーザ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年のＣＯ2 レーザ技術の飛躍的な進歩
に伴い、その応用分野は従来の単純な材料加工に留まら
ず新しい分野への展開が図られている。その代表的な例
としては、パルスＣＯ2 レーザ光によるレーザ同位体分
離などの光化学プロセスに用いられる光源、遠赤外レー
ザの光励起用の光源などがある。ＣＯ2 レーザのこの様
な分野への適用においては、一般に赤外多光子励起過程
が用いられることから、対象となる物質は多くの場合に
おいて分子であり、レーザの特性としては高尖頭出力を
有するパルス波形が要求される。更に、物質の励起準位
間隙は高励起準位へ行く程狭くなって行くので、赤外多
光子励起を行う場合、その励起効率は単一波長で共鳴励
起するよりも共鳴波長を含んだ複数波長で励起した方が
著しく改善されることが知られている。
に伴い、その応用分野は従来の単純な材料加工に留まら
ず新しい分野への展開が図られている。その代表的な例
としては、パルスＣＯ2 レーザ光によるレーザ同位体分
離などの光化学プロセスに用いられる光源、遠赤外レー
ザの光励起用の光源などがある。ＣＯ2 レーザのこの様
な分野への適用においては、一般に赤外多光子励起過程
が用いられることから、対象となる物質は多くの場合に
おいて分子であり、レーザの特性としては高尖頭出力を
有するパルス波形が要求される。更に、物質の励起準位
間隙は高励起準位へ行く程狭くなって行くので、赤外多
光子励起を行う場合、その励起効率は単一波長で共鳴励
起するよりも共鳴波長を含んだ複数波長で励起した方が
著しく改善されることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような用途に対応
するＣＯ2 レーザとして、従来から横方向励起大気圧動
作のパルスＴＥＡ(Transversely Excited Atmospberic
Pressure)ＣＯ2 レーザがある。単一のＴＥＡレーザ発
振器から複数波長での発振パルスを得る方法として、So
v.J.Quantum Electronics 誌Vol.15 No.5 p689-691 (19
85)に、放電励起空間を３箇所に分けて、それぞれの空
間において回折格子によって別々の波長で共振させ、３
波長での発振パルスを得る方法が提案されている。ＴＥ
Ａレーザにおいては、レーザ媒質が大気圧近傍であるこ
とからレーザ媒質相互間の衝突確率が高く、それに起因
するレーザ励起準位ならびに下準位内での回転準位緩和
が急速に起こり、その時定数は典型的にはレーザパルス
幅の１／１０以下である。そのためＴＥＡレーザを用い
て同じ放電励起空間から複数波長発振を得ようとする
と、色素レーザにおける現象と同様に、それぞれの発振
波長間での競合が発生し出力が不安定化するという問題
点がある。上記の例においてはこの様な問題を回避する
ためそれぞれの発振波長に対応して別々の放電励起空間
を利用するものとしているわけであるが、この場合放電
励起空間全体を有効に利用することは出来ないため発振
効率が低下すると共に、発振光軸が同一でないという問
題点がある。特開平１−９６９７７号公報には多波長同
期型ＴＥＡＣＯ2 パルスレーザ発振方法が開示されてい
る。これは、同一のスイッチング素子で同期された複数
のレーザ励起チャンバー内に組成の異なるレーザガスを
入れ複数波長パルスの発振タイミングを揃えるものであ
り、複数波長のレーザパルスを同一のタイミングで得る
には有効な方法であるが、レーザ励起チャンバーを複数
要するため装置が大型化し、かつ同軸でのレーザ発振光
が得られないという問題点が有る。
するＣＯ2 レーザとして、従来から横方向励起大気圧動
作のパルスＴＥＡ(Transversely Excited Atmospberic
Pressure)ＣＯ2 レーザがある。単一のＴＥＡレーザ発
振器から複数波長での発振パルスを得る方法として、So
v.J.Quantum Electronics 誌Vol.15 No.5 p689-691 (19
85)に、放電励起空間を３箇所に分けて、それぞれの空
間において回折格子によって別々の波長で共振させ、３
波長での発振パルスを得る方法が提案されている。ＴＥ
Ａレーザにおいては、レーザ媒質が大気圧近傍であるこ
とからレーザ媒質相互間の衝突確率が高く、それに起因
するレーザ励起準位ならびに下準位内での回転準位緩和
が急速に起こり、その時定数は典型的にはレーザパルス
幅の１／１０以下である。そのためＴＥＡレーザを用い
て同じ放電励起空間から複数波長発振を得ようとする
と、色素レーザにおける現象と同様に、それぞれの発振
波長間での競合が発生し出力が不安定化するという問題
点がある。上記の例においてはこの様な問題を回避する
ためそれぞれの発振波長に対応して別々の放電励起空間
を利用するものとしているわけであるが、この場合放電
励起空間全体を有効に利用することは出来ないため発振
効率が低下すると共に、発振光軸が同一でないという問
題点がある。特開平１−９６９７７号公報には多波長同
期型ＴＥＡＣＯ2 パルスレーザ発振方法が開示されてい
る。これは、同一のスイッチング素子で同期された複数
のレーザ励起チャンバー内に組成の異なるレーザガスを
入れ複数波長パルスの発振タイミングを揃えるものであ
り、複数波長のレーザパルスを同一のタイミングで得る
には有効な方法であるが、レーザ励起チャンバーを複数
要するため装置が大型化し、かつ同軸でのレーザ発振光
が得られないという問題点が有る。
【０００４】ＱスイッチＣＯ2 レーザから複数波長のパ
ルス発振光を得る構成として、J.Phys.Chem.誌Vol.18 N
o.1 p86-94(1985)に、Ｑスイッチ装置として回転ミラー
を用い、それを二つの共振器で共用する構成のものが提
案されている。この方式では、複数波長で時間的に同期
されたパルス発振光を得ることが出来るが、放電チュー
ブが複数必要になり装置が大型化すること、二つの共振
器で一つの回転ミラーを共有するため、その光軸調整が
著しく煩雑になり長時間の発振の安定性の確保が困難に
なること、更に発振パルスは別々の共振器から得られる
ため同軸のパルスレーザ光として得られない等の問題点
がある。
ルス発振光を得る構成として、J.Phys.Chem.誌Vol.18 N
o.1 p86-94(1985)に、Ｑスイッチ装置として回転ミラー
を用い、それを二つの共振器で共用する構成のものが提
案されている。この方式では、複数波長で時間的に同期
されたパルス発振光を得ることが出来るが、放電チュー
ブが複数必要になり装置が大型化すること、二つの共振
器で一つの回転ミラーを共有するため、その光軸調整が
著しく煩雑になり長時間の発振の安定性の確保が困難に
なること、更に発振パルスは別々の共振器から得られる
ため同軸のパルスレーザ光として得られない等の問題点
がある。
【０００５】本発明の目的は、レーザ同位体分離などの
光化学分野において要求される高尖頭出力を持った２波
長のパルスＣＯ2 レーザ光を同一の空間から同軸的に得
るために、装置を大型化することなく簡単な構成で、廉
価に、かつ長時間の安定稼働に耐え得る高い信頼性を持
ったＱスイッチＣＯ2 レーザ装置を提供することにあ
る。
光化学分野において要求される高尖頭出力を持った２波
長のパルスＣＯ2 レーザ光を同一の空間から同軸的に得
るために、装置を大型化することなく簡単な構成で、廉
価に、かつ長時間の安定稼働に耐え得る高い信頼性を持
ったＱスイッチＣＯ2 レーザ装置を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｑスイッチに
よりＣＯ2レーザよりパルスレーザ光を発生させるため
の装置において、回折格子からなる全反射鏡と、部分反
射鏡からなる出力ミラーで構成される第一の波長で発振
するレーザ共振器内に、第一の波長を透過させ第二の波
長を反射させる波長選択性を有する二色性コーティング
を施したミラーを挿入し、該ミラーと第一の波長の共振
器の出力ミラーで第二の波長の共振器を構成すること
で、同一励起空間から同軸的に２波長で発振するパルス
レーザ光を得ることを特徴とする２波長発振Ｑスイッチ
ＣＯ2レーザ装置である。
よりＣＯ2レーザよりパルスレーザ光を発生させるため
の装置において、回折格子からなる全反射鏡と、部分反
射鏡からなる出力ミラーで構成される第一の波長で発振
するレーザ共振器内に、第一の波長を透過させ第二の波
長を反射させる波長選択性を有する二色性コーティング
を施したミラーを挿入し、該ミラーと第一の波長の共振
器の出力ミラーで第二の波長の共振器を構成すること
で、同一励起空間から同軸的に２波長で発振するパルス
レーザ光を得ることを特徴とする２波長発振Ｑスイッチ
ＣＯ2レーザ装置である。
【０００７】
【作用】以下に本発明を詳細に説明する。図３はＣＯ2
レーザのエネルギ準位を説明するためにそのレーザ励起
準位と下準位のみについて簡略化して示した説明図であ
る。ＣＯ2 分子は対称伸縮モードｎ1 、屈曲モード
ｎ2 、非対称伸縮モードｎ3 の３つの振動モードを有
し、そのエネルギ準位は（ｎ1 ｎ m 2 ｎ3）で表され
る。ＣＯ2 レーザの代表的な発振ラインである１０．４
μｍ帯、９．４μｍ帯での発振は、（０ ０0 １）準
位中の回転準位を上準位とし、それぞれ（１ ０0０）
準位、（０ ２0 ０）準位中の回転準位への遷移とし
てレーザ発振が得られる。それぞれの振動準位には多数
の回転準位が存在するため多数の発振ラインが存在す
る。ここで回転準位の緩和速度は振動準位の緩和速度に
比べてかなり速く、レーザガスの圧力に比例して大きく
なる。従ってＴＥＡレーザのごとく大気圧近傍で動作す
るレーザにおいては、レーザパルスの立ち上がり時点に
おいて回転準位間の緩和が起きるため、単一波長で発振
させる際は効率の良い動作となるが、同一空間から複数
の波長の遷移を得ようとするとそれぞれの遷移間で競合
が発生し発振が不安定になる。しかるにＱスイッチ発振
に用いられるレーザガス圧力は数１０torr程度である。
この程度の圧力状況においても連続波動作を行おうとす
ると上記と同様な複数の遷移間での競合が発生するが、
典型的なＱスイッチパルス幅（１００〜３００nsec）の
時間幅においては、回転準位緩和は完全には終了しない
ので同一空間から異なる遷移による複数の波長を安定し
て取り出すことが可能となる。
レーザのエネルギ準位を説明するためにそのレーザ励起
準位と下準位のみについて簡略化して示した説明図であ
る。ＣＯ2 分子は対称伸縮モードｎ1 、屈曲モード
ｎ2 、非対称伸縮モードｎ3 の３つの振動モードを有
し、そのエネルギ準位は（ｎ1 ｎ m 2 ｎ3）で表され
る。ＣＯ2 レーザの代表的な発振ラインである１０．４
μｍ帯、９．４μｍ帯での発振は、（０ ０0 １）準
位中の回転準位を上準位とし、それぞれ（１ ０0０）
準位、（０ ２0 ０）準位中の回転準位への遷移とし
てレーザ発振が得られる。それぞれの振動準位には多数
の回転準位が存在するため多数の発振ラインが存在す
る。ここで回転準位の緩和速度は振動準位の緩和速度に
比べてかなり速く、レーザガスの圧力に比例して大きく
なる。従ってＴＥＡレーザのごとく大気圧近傍で動作す
るレーザにおいては、レーザパルスの立ち上がり時点に
おいて回転準位間の緩和が起きるため、単一波長で発振
させる際は効率の良い動作となるが、同一空間から複数
の波長の遷移を得ようとするとそれぞれの遷移間で競合
が発生し発振が不安定になる。しかるにＱスイッチ発振
に用いられるレーザガス圧力は数１０torr程度である。
この程度の圧力状況においても連続波動作を行おうとす
ると上記と同様な複数の遷移間での競合が発生するが、
典型的なＱスイッチパルス幅（１００〜３００nsec）の
時間幅においては、回転準位緩和は完全には終了しない
ので同一空間から異なる遷移による複数の波長を安定し
て取り出すことが可能となる。
【０００８】図４は本発明の構成を説明するための模式
図である。同図（ａ）は、第一の波長（例えば９．４μ
ｍ帯の一つの波長）で発振を得るための共振器構成図で
あり、回折格子１は波長を選択するための全反射鏡とし
て動作し、部分反射鏡からなる出力ミラー２から第一の
波長の発振レーザビーム９が取り出される。同図（ｂ）
は、第二の波長（例えば１０．４μｍ帯の一つの波長）
で発振を得るための共振器構成図であり、第一の波長を
透過させ第二の波長を反射させる波長選択性を有する二
色性コーティングを施したミラー３が第二の波長に対す
る全反射鏡として動作し、部分反射鏡からなる出力ミラ
ー２から第二の波長の発振レーザビーム１０が取り出さ
れる。同図（ｃ）は（ａ），（ｂ）を合成することによ
り本発明の構成を説明した模式図である。第一の波長の
共振においては同図（ａ）に比べて二色性コーティング
を施したミラー３が挿入されたことになるが、ミラー３
の第一の波長に対する反射率は極力抑えられているので
若干の損失を伴うだけで発振は維持される。第二の波長
の共振においては、同図（ｂ）の共振器構成と全く同じ
であり、かつ前述のごとく第一の波長と競合することも
無いので安定した発振が得られる。以上のごとく二つの
波長に対する共振系は同一の出力ミラー２を共有する構
成となっているので、同一励起空間から同軸的に２波長
で発振するパルスレーザ光９，１０を得ることが可能と
なる。
図である。同図（ａ）は、第一の波長（例えば９．４μ
ｍ帯の一つの波長）で発振を得るための共振器構成図で
あり、回折格子１は波長を選択するための全反射鏡とし
て動作し、部分反射鏡からなる出力ミラー２から第一の
波長の発振レーザビーム９が取り出される。同図（ｂ）
は、第二の波長（例えば１０．４μｍ帯の一つの波長）
で発振を得るための共振器構成図であり、第一の波長を
透過させ第二の波長を反射させる波長選択性を有する二
色性コーティングを施したミラー３が第二の波長に対す
る全反射鏡として動作し、部分反射鏡からなる出力ミラ
ー２から第二の波長の発振レーザビーム１０が取り出さ
れる。同図（ｃ）は（ａ），（ｂ）を合成することによ
り本発明の構成を説明した模式図である。第一の波長の
共振においては同図（ａ）に比べて二色性コーティング
を施したミラー３が挿入されたことになるが、ミラー３
の第一の波長に対する反射率は極力抑えられているので
若干の損失を伴うだけで発振は維持される。第二の波長
の共振においては、同図（ｂ）の共振器構成と全く同じ
であり、かつ前述のごとく第一の波長と競合することも
無いので安定した発振が得られる。以上のごとく二つの
波長に対する共振系は同一の出力ミラー２を共有する構
成となっているので、同一励起空間から同軸的に２波長
で発振するパルスレーザ光９，１０を得ることが可能と
なる。
【０００９】次に、二色性ミラーコーティングについて
説明する。図５は、ＺｎＳｅ基板にコーティングを施す
ことで、１０．６μｍ近傍で高反射率を有し９．５μｍ
近傍で高透過率を実現するべく設計したミラーの光透過
率の波長依存性の計算値を示したものである。図から明
らかなごとく第一の波長に相当する９．５μｍでは９９
％以上の透過率が実現可能であり、第二の波長に相当す
る１０．６μｍでは９０％以上の反射率を持たせること
ができる。この設計においては、第二の波長に対する反
射率はこの程度が限界であった。これは第二の波長の発
振において二色性ミラー３から回折格子１の方へ１０％
以下の損失があることを意味するが、一般のＣＯ2レー
ザにおける出力ミラー２の透過率（３０％〜７０％）に
比べると充分に低い損失であるので、第二の波長の発振
の阻害要因にはならない。
説明する。図５は、ＺｎＳｅ基板にコーティングを施す
ことで、１０．６μｍ近傍で高反射率を有し９．５μｍ
近傍で高透過率を実現するべく設計したミラーの光透過
率の波長依存性の計算値を示したものである。図から明
らかなごとく第一の波長に相当する９．５μｍでは９９
％以上の透過率が実現可能であり、第二の波長に相当す
る１０．６μｍでは９０％以上の反射率を持たせること
ができる。この設計においては、第二の波長に対する反
射率はこの程度が限界であった。これは第二の波長の発
振において二色性ミラー３から回折格子１の方へ１０％
以下の損失があることを意味するが、一般のＣＯ2レー
ザにおける出力ミラー２の透過率（３０％〜７０％）に
比べると充分に低い損失であるので、第二の波長の発振
の阻害要因にはならない。
【００１０】なお図４においては第一の波長に対する全
反射鏡として回折格子１を使用する例を示したが、二色
性ミラー３の第一の波長近傍における透過特性が図５に
示したごとく急峻な場合には、金属ミラーもしくはコー
ティングが施されたミラー等の波長選択性を持たない単
純な全反射ミラーで置き換えることも可能である。ま
た、図５においては二つの波長として１０．６μｍと
９．５μｍの値を選択した例を示したが、二色性ミラー
のコーティングが実現できる領域においてどの様な組合
せをとることも可能であることは言うまでもない。Ｑス
イッチ装置としては、レーザパルス幅をなるべく短くす
るためＱスイッチング速度が速く、耐久性が高く、共振
器アライメントの長時間安定性が確保できるのが良いこ
とから、回転チョッパー方式が最も好ましいが、一般に
用いられているＣｄＴｅ等の電気光学効果を利用した素
子、回転ミラー、ファブリペロエタロンのいずれであっ
てもよい。更に、放電励起源としては、一般に用いられ
ている直流電源、高周波交流電源のいずれでもよく、放
電形態としてはＱスイッチパルス幅を短くするという観
点でＱスイッチに同期されたパルス放電が好ましいが、
連続波放電であってもよい。
反射鏡として回折格子１を使用する例を示したが、二色
性ミラー３の第一の波長近傍における透過特性が図５に
示したごとく急峻な場合には、金属ミラーもしくはコー
ティングが施されたミラー等の波長選択性を持たない単
純な全反射ミラーで置き換えることも可能である。ま
た、図５においては二つの波長として１０．６μｍと
９．５μｍの値を選択した例を示したが、二色性ミラー
のコーティングが実現できる領域においてどの様な組合
せをとることも可能であることは言うまでもない。Ｑス
イッチ装置としては、レーザパルス幅をなるべく短くす
るためＱスイッチング速度が速く、耐久性が高く、共振
器アライメントの長時間安定性が確保できるのが良いこ
とから、回転チョッパー方式が最も好ましいが、一般に
用いられているＣｄＴｅ等の電気光学効果を利用した素
子、回転ミラー、ファブリペロエタロンのいずれであっ
てもよい。更に、放電励起源としては、一般に用いられ
ている直流電源、高周波交流電源のいずれでもよく、放
電形態としてはＱスイッチパルス幅を短くするという観
点でＱスイッチに同期されたパルス放電が好ましいが、
連続波放電であってもよい。
【００１１】
【実施例】図１に本発明に係わる２波長発振Ｑスイッチ
ＣＯ2 レーザ装置の一実施例を示す。放電チューブ４
は、高速軸流型高周波交流放電タイプのものであり、Ｃ
Ｏ2 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスからなる全圧５０torrのレ
ーザガスが図示されないルーツブロワーによって２００
ｍ／secの線速度でレーザ光軸方向に循環する。放電チ
ューブの内径は１８mmであり、グロー放電は光軸と直交
方向で起こり、放電注入電力の最大値は１０kW、放電パ
ルス変調の最大繰り返し周波数は１０ｋＨｚである。２
枚の集光レンズ６は、波長１０μｍ帯で広帯域の無反射
コートが施された焦点距離２００mmのＺｎＳｅ製レンズ
であり、共焦点条件で設置されテレスコープとして動作
する。回転チョッパー７は、Ｑスイッチ装置であり直径
１６０mmの円板の周上に幅２mmの切り欠きを１２個有
し、最大回転速度７０，０００rpmで回転するものであ
り、前記テレスコープの共焦点位置に設置されている。
ＺｎＳｅ全透過ウィンドウ５は低圧レーザガスと大気と
を遮断するために設けられた窓材であり波長１０μｍ帯
で広帯域の無反射コートが施されている。回折格子１は
１５０本／mmでブレーズされたものであり、出力ミラー
２との間で波長９．５４μｍ（９Ｐ（１８））で共振す
るように調整されている。出力ミラー２は、波長９．５
４μｍ、１０．６μｍの双方で３５％の反射率を有する
ものである。二色性ミラー３は第５図に示された設計の
下に製作されたＺｎＳｅミラーであり、波長９．５４μ
ｍでの透過率は９５％、波長１０．６μｍでの反射率は
９２％のものである。二色性ミラー３は低圧レーザガス
と大気とを遮断するための窓材を兼ねて放電チューブ４
の端面に設置され、その角度は出力ミラー２を基準とし
て波長１０．６μｍ（１０Ｐ（２０））で共振するよう
に調整されている。以上の構成においてパルス繰り返し
周波数１０kHz でＱスイッチ発振を行った結果、９Ｐ
（１８）、１０Ｐ（２０）の二本の発振ラインでほぼ同
じ出力比を持ったレーザパルスが安定に、全エネルギ４
０mJ、パルス半値幅１００nsecで得られた。図２に本発
明に係わる２波長発振ＱスイッチＣＯ2 レーザ装置のそ
の他の実施例を示す。この実施例においては、図１の回
折格子１を金コートを施した銅ミラー８に変更し、その
他の構成は図１と全く同じものである。この構成でパル
ス繰り返し周波数１０kHz でＱスイッチ発振を行った結
果、第一の波長が９Ｐブランチにおける最も遷移確率の
大きい９Ｐ（２０）、（９．５５μｍ）にシフトした
が、回折格子による損失が無くなった結果、９Ｐ（２
０）、１０Ｐ（２０）の二本の発振ラインでほぼ同じ出
力比を持ったレーザパルスが安定に、全エネルギ５０m
J、パルス半値幅１００nsecで得られた。
ＣＯ2 レーザ装置の一実施例を示す。放電チューブ４
は、高速軸流型高周波交流放電タイプのものであり、Ｃ
Ｏ2 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスからなる全圧５０torrのレ
ーザガスが図示されないルーツブロワーによって２００
ｍ／secの線速度でレーザ光軸方向に循環する。放電チ
ューブの内径は１８mmであり、グロー放電は光軸と直交
方向で起こり、放電注入電力の最大値は１０kW、放電パ
ルス変調の最大繰り返し周波数は１０ｋＨｚである。２
枚の集光レンズ６は、波長１０μｍ帯で広帯域の無反射
コートが施された焦点距離２００mmのＺｎＳｅ製レンズ
であり、共焦点条件で設置されテレスコープとして動作
する。回転チョッパー７は、Ｑスイッチ装置であり直径
１６０mmの円板の周上に幅２mmの切り欠きを１２個有
し、最大回転速度７０，０００rpmで回転するものであ
り、前記テレスコープの共焦点位置に設置されている。
ＺｎＳｅ全透過ウィンドウ５は低圧レーザガスと大気と
を遮断するために設けられた窓材であり波長１０μｍ帯
で広帯域の無反射コートが施されている。回折格子１は
１５０本／mmでブレーズされたものであり、出力ミラー
２との間で波長９．５４μｍ（９Ｐ（１８））で共振す
るように調整されている。出力ミラー２は、波長９．５
４μｍ、１０．６μｍの双方で３５％の反射率を有する
ものである。二色性ミラー３は第５図に示された設計の
下に製作されたＺｎＳｅミラーであり、波長９．５４μ
ｍでの透過率は９５％、波長１０．６μｍでの反射率は
９２％のものである。二色性ミラー３は低圧レーザガス
と大気とを遮断するための窓材を兼ねて放電チューブ４
の端面に設置され、その角度は出力ミラー２を基準とし
て波長１０．６μｍ（１０Ｐ（２０））で共振するよう
に調整されている。以上の構成においてパルス繰り返し
周波数１０kHz でＱスイッチ発振を行った結果、９Ｐ
（１８）、１０Ｐ（２０）の二本の発振ラインでほぼ同
じ出力比を持ったレーザパルスが安定に、全エネルギ４
０mJ、パルス半値幅１００nsecで得られた。図２に本発
明に係わる２波長発振ＱスイッチＣＯ2 レーザ装置のそ
の他の実施例を示す。この実施例においては、図１の回
折格子１を金コートを施した銅ミラー８に変更し、その
他の構成は図１と全く同じものである。この構成でパル
ス繰り返し周波数１０kHz でＱスイッチ発振を行った結
果、第一の波長が９Ｐブランチにおける最も遷移確率の
大きい９Ｐ（２０）、（９．５５μｍ）にシフトした
が、回折格子による損失が無くなった結果、９Ｐ（２
０）、１０Ｐ（２０）の二本の発振ラインでほぼ同じ出
力比を持ったレーザパルスが安定に、全エネルギ５０m
J、パルス半値幅１００nsecで得られた。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の２波長発
振ＱスイッチＣＯ2レーザ装置によれば、単一のレーザ
放電チューブを用い簡便な構成にて、２波長のＣＯ2 レ
ーザパルスを同一の放電励起空間を用い同軸的に取り出
すことができるので、廉価に高性能で高信頼性を持った
発振装置を構築できる利点を有する。
振ＱスイッチＣＯ2レーザ装置によれば、単一のレーザ
放電チューブを用い簡便な構成にて、２波長のＣＯ2 レ
ーザパルスを同一の放電励起空間を用い同軸的に取り出
すことができるので、廉価に高性能で高信頼性を持った
発振装置を構築できる利点を有する。
【図１】本発明の２波長発振ＱスイッチＣＯ2 レーザ装
置の一実施例を示す構成図である。
置の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図３】ＣＯ2 レーザのエネルギ準位を説明するための
模式図である。
模式図である。
【図４】本発明の構成を説明するための模式図で（ａ）
は第一の波長の発振のための共振器構成図、（ｂ）は第
二の波長の発振のための共振器構成図、（ｃ）は
（ａ）、（ｂ）を合成した構成図を示したものである。
は第一の波長の発振のための共振器構成図、（ｂ）は第
二の波長の発振のための共振器構成図、（ｃ）は
（ａ）、（ｂ）を合成した構成図を示したものである。
【図５】二色性コーティングミラーの光透過率の波長依
存性を計算した結果を示した説明図である。
存性を計算した結果を示した説明図である。
１ 回折格子 ２ 出力ミラー ３ 二色性コーティングミラー ４ 放電チューブ ５ 全透過ウィンドウ ６ 集光レンズ ７ 回転チョッパー ８ 全反射金属ミラー ９ 第一の波長のレーザビーム １０ 第二の波長のレーザビーム
Claims (3)
- 【請求項１】 ＱスイッチによりＣＯ2レーザよりパル
スレーザ光を発生させるための装置において、回折格子
からなる全反射鏡と、部分反射鏡からなる出力ミラーで
構成される第一の波長で発振するレーザ共振器内に、第
一の波長を透過させ第二の波長を反射させる波長選択性
を有する二色性コーティングを施したミラーを挿入し、
該ミラーと第一の波長の共振器の出力ミラーで第二の波
長の共振器を構成することで、同一励起空間から同軸的
に２波長で発振するパルスレーザ光を得ることを特徴と
する２波長発振ＱスイッチＣＯ2レーザ装置。 - 【請求項２】 レーザ共振器内に置かれるＱスイッチ装
置が回転チョッパー、電気光学素子、回転ミラー、ファ
ブリペロエタロンのいずれかである請求項１記載の２波
長発振ＱスイッチＣＯ2レーザ装置。 - 【請求項３】 ＣＯ2レーザの放電励起に用いる電源が
直流もしくは交流電源であり、放電形態が連続波状もし
くはＱスイッチに同期されたパルス放電のいずれかであ
る請求項１記載の２波長発振ＱスイッチＣＯ2レーザ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3657491A JP2928838B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | ２波長発振ｑスイッチｃｏ２ レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3657491A JP2928838B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | ２波長発振ｑスイッチｃｏ２ レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04255283A JPH04255283A (ja) | 1992-09-10 |
| JP2928838B2 true JP2928838B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=12473542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3657491A Expired - Lifetime JP2928838B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | ２波長発振ｑスイッチｃｏ２ レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2928838B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07283465A (ja) * | 1994-04-12 | 1995-10-27 | Nippon Steel Corp | Ｑスイッチｃｏ２レーザ装置 |
| WO2020075246A1 (ja) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 三菱電機株式会社 | レーザ装置 |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP3657491A patent/JP2928838B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04255283A (ja) | 1992-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990406 |