JP2931116B2 - 波長可変レーザ装置 - Google Patents
波長可変レーザ装置Info
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- JP2931116B2 JP2931116B2 JP3843491A JP3843491A JP2931116B2 JP 2931116 B2 JP2931116 B2 JP 2931116B2 JP 3843491 A JP3843491 A JP 3843491A JP 3843491 A JP3843491 A JP 3843491A JP 2931116 B2 JP2931116 B2 JP 2931116B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は波長可変レーザ装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】波長可変レーザ装置としては種々のもの
が知られているが、選択波長のスペクトル幅を０．１ｎ
ｍ程度にし得るものとして、次のようなチタンサファイ
ヤレーザ装置が知られている。この装置では、レーザ媒
質としてチタンサファイヤ結晶が用いられ、これが複数
のミラーからなる共振器内に置かれる。さらに、波長選
択用の光学素子として、複屈折フィルタが共振器内に置
かれる。この装置では、複屈折フィルタを回転させるこ
とにより、特定波長のレーザ光を出力できる。
が知られているが、選択波長のスペクトル幅を０．１ｎ
ｍ程度にし得るものとして、次のようなチタンサファイ
ヤレーザ装置が知られている。この装置では、レーザ媒
質としてチタンサファイヤ結晶が用いられ、これが複数
のミラーからなる共振器内に置かれる。さらに、波長選
択用の光学素子として、複屈折フィルタが共振器内に置
かれる。この装置では、複屈折フィルタを回転させるこ
とにより、特定波長のレーザ光を出力できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来装置では、
波長選択用の光学素子は共振器の内部に設置されてい
る。そして、スペクトル幅は０．１ｎｍ程度にしかなら
ないため、適用し得る分光光学の範囲が限られている。
また、波長選択素子としては、複屈折フィルタの他に水
晶、方解石も用い得るが、スペクトル幅は０．１ｎｍ程
度までしか狭くできない。
波長選択用の光学素子は共振器の内部に設置されてい
る。そして、スペクトル幅は０．１ｎｍ程度にしかなら
ないため、適用し得る分光光学の範囲が限られている。
また、波長選択素子としては、複屈折フィルタの他に水
晶、方解石も用い得るが、スペクトル幅は０．１ｎｍ程
度までしか狭くできない。
【０００４】そこで本発明は、選択波長のスペクトル幅
を著しく狭くすることのできる波長可変レーザ装置を提
供することを目的とする。
を著しく狭くすることのできる波長可変レーザ装置を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る波長可変レ
ーザ装置は、共振器内にレーザ媒質を配置してレーザ発
振器を構成すると共に、前記共振器から出力されたレー
ザ光の一部を取り出して再び当該共振器内に戻す帰還手
段を前記レーザ発振器に付設し、かつ前記共振器の外部
に配置される前記帰還手段におけるレーザ光の光路中に
波長選択用の光学素子を配置したことを特徴とする。こ
こで、レーザ媒質は固体レーザ媒質とし、共振器は固体
レーザ媒質の鏡面仕上げされた端面により構成してもよ
く、また光学素子はグレーティングにより構成してもよ
い。
ーザ装置は、共振器内にレーザ媒質を配置してレーザ発
振器を構成すると共に、前記共振器から出力されたレー
ザ光の一部を取り出して再び当該共振器内に戻す帰還手
段を前記レーザ発振器に付設し、かつ前記共振器の外部
に配置される前記帰還手段におけるレーザ光の光路中に
波長選択用の光学素子を配置したことを特徴とする。こ
こで、レーザ媒質は固体レーザ媒質とし、共振器は固体
レーザ媒質の鏡面仕上げされた端面により構成してもよ
く、また光学素子はグレーティングにより構成してもよ
い。
【０００６】
【作用】本発明では、レーザ発振器に帰還手段を付設す
ることにより、レーザ光の一部を共振器の外部に取り出
し、これをグレーティング等の波長選択用光学素子に通
し、その後に共振器に戻している。このため、光学素子
で狭いスペクトル幅とされたレーザ光が、レーザ媒質中
で増幅される。
ることにより、レーザ光の一部を共振器の外部に取り出
し、これをグレーティング等の波長選択用光学素子に通
し、その後に共振器に戻している。このため、光学素子
で狭いスペクトル幅とされたレーザ光が、レーザ媒質中
で増幅される。
【０００７】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【０００８】図１は実施例に係る波長可変レーザ装置の
構成図である。図示の通り、レーザ媒質はフォルステラ
イト結晶１０により形成され、このフォルステライト結
晶１０の３つの端面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは鏡面に仕
上げられ、リング共振器が構成されている。端面１１Ａ
は一定の曲率をもつ凸面に研磨され、かつポンプ光を透
過してレーザ発振光（誘導放出光）を反射するコーティ
ングがされている。すなわち、ポンプ光の波長である１
０６４ｎｍあるいは８００ｎｍ、９００ｎｍの光に対し
ては１００％近い透過率をもち、発振波長である１．１
〜１．３μｍの光に対しては９９％程度の反射率をもつ
ようコーティングされている。端面１１Ｂ，１１Ｃにつ
いては平面に研磨され、波長１．１〜１．３μｍの入射
光（入射角：θ）に対して１００％近い反射率を持つよ
うにされている。ここで、フォルステライト結晶１０は
クロム（Ｃｒ）を含むＭｇ2 ＳｉＯ4 からなるが、チタ
ンサファイヤ結晶などを用いてもよい。
構成図である。図示の通り、レーザ媒質はフォルステラ
イト結晶１０により形成され、このフォルステライト結
晶１０の３つの端面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは鏡面に仕
上げられ、リング共振器が構成されている。端面１１Ａ
は一定の曲率をもつ凸面に研磨され、かつポンプ光を透
過してレーザ発振光（誘導放出光）を反射するコーティ
ングがされている。すなわち、ポンプ光の波長である１
０６４ｎｍあるいは８００ｎｍ、９００ｎｍの光に対し
ては１００％近い透過率をもち、発振波長である１．１
〜１．３μｍの光に対しては９９％程度の反射率をもつ
ようコーティングされている。端面１１Ｂ，１１Ｃにつ
いては平面に研磨され、波長１．１〜１．３μｍの入射
光（入射角：θ）に対して１００％近い反射率を持つよ
うにされている。ここで、フォルステライト結晶１０は
クロム（Ｃｒ）を含むＭｇ2 ＳｉＯ4 からなるが、チタ
ンサファイヤ結晶などを用いてもよい。
【０００９】レーザ発振器に付設される帰還手段は、ハ
ーフミラー２１と２個の全反射ミラー２２Ａ，２２Ｂ
と、２個のグレーティング３１Ａ，３１Ｂにより構成さ
れる。ここで、ハーフミラー２１はレーザ発振光に対し
て９０％程度の反射率をもち、反射光が出力光として取
り出される。そして、透過光は波長選択の後に、フォル
ステライト結晶１０に戻される。
ーフミラー２１と２個の全反射ミラー２２Ａ，２２Ｂ
と、２個のグレーティング３１Ａ，３１Ｂにより構成さ
れる。ここで、ハーフミラー２１はレーザ発振光に対し
て９０％程度の反射率をもち、反射光が出力光として取
り出される。そして、透過光は波長選択の後に、フォル
ステライト結晶１０に戻される。
【００１０】次に、上記実施例の作用を説明する。ポン
プ光が端面１１Ａからフォルステライト結晶１０に入射
されると、端面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃで反射されなが
らフォルステライト結晶１０中をリング状で走行する。
この過程で、フォルステライト結晶１０に含まれるクロ
ムイオンがポンピングされ、波長１．１〜１．３μｍの
誘導放出光が生じる。すると、この誘導放出光は端面１
１Ａ〜１１Ｃで反射されてフォルステライト結晶１０中
を走行する過程で増幅され、レーザ発振光となって一部
が端面１１Ａから出射されて、更にその一部がハーフミ
ラー２１を透過してグレーティング３１Ａおよび３１Ｂ
に入射する。ここで、誘導放出光は０．０１ｎｍ程度の
スペクトル幅まで波長選択され、全反射ミラー２２Ａ，
２２Ｂで反射されて端面１１Ｂからフォルステライト結
晶１０に戻される。すると、このグレーティング３１
Ａ，３１Ｂで決まる波長の入射光（戻り光）が選択的に
フォルステライト結晶１０で増幅され、以下、これを繰
り返すことにより、フォルステライト結晶１０ではグレ
ーティング３１Ａ，３１Ｂで決まる波長でのレーザ発振
が始まる。このため、出力光として０．０１ｎｍ程度の
極めてスペクトル幅の狭いレーザ光が得られる。
プ光が端面１１Ａからフォルステライト結晶１０に入射
されると、端面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃで反射されなが
らフォルステライト結晶１０中をリング状で走行する。
この過程で、フォルステライト結晶１０に含まれるクロ
ムイオンがポンピングされ、波長１．１〜１．３μｍの
誘導放出光が生じる。すると、この誘導放出光は端面１
１Ａ〜１１Ｃで反射されてフォルステライト結晶１０中
を走行する過程で増幅され、レーザ発振光となって一部
が端面１１Ａから出射されて、更にその一部がハーフミ
ラー２１を透過してグレーティング３１Ａおよび３１Ｂ
に入射する。ここで、誘導放出光は０．０１ｎｍ程度の
スペクトル幅まで波長選択され、全反射ミラー２２Ａ，
２２Ｂで反射されて端面１１Ｂからフォルステライト結
晶１０に戻される。すると、このグレーティング３１
Ａ，３１Ｂで決まる波長の入射光（戻り光）が選択的に
フォルステライト結晶１０で増幅され、以下、これを繰
り返すことにより、フォルステライト結晶１０ではグレ
ーティング３１Ａ，３１Ｂで決まる波長でのレーザ発振
が始まる。このため、出力光として０．０１ｎｍ程度の
極めてスペクトル幅の狭いレーザ光が得られる。
【００１１】本発明は上記実施例に限定されることな
く、種々の変形が可能である。例えば、図１の波長可変
レーザ装置において、端面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの位
置にそれぞれ独立のミラーを置き、これらの間の光路中
にチタンサファイヤ結晶やアレキサンドラライト結晶な
どのレーザ媒質を設けてもよい。また、レーザ媒質は固
体に限らず、気体、液体などであってもよい。さらに、
波長選択用の光学素子としては、狭帯域化が可能なもの
であれば複屈折フィルタなども用い得る。
く、種々の変形が可能である。例えば、図１の波長可変
レーザ装置において、端面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの位
置にそれぞれ独立のミラーを置き、これらの間の光路中
にチタンサファイヤ結晶やアレキサンドラライト結晶な
どのレーザ媒質を設けてもよい。また、レーザ媒質は固
体に限らず、気体、液体などであってもよい。さらに、
波長選択用の光学素子としては、狭帯域化が可能なもの
であれば複屈折フィルタなども用い得る。
【００１２】本発明の波長可変レーザ装置の第１の特徴
点は、レーザ発振器に帰還手段を付設した点にあり、こ
れによってレーザ発振器自体の構成はそのままにしてお
いて、発振波長をコントロールすることが可能になる。
すなわち、従来の波長可変レーザ装置では共振器の内部
に波長選択用の光学素子が設けられていたため、構造上
および波長コントロールの点で種々の制約があったが、
本発明によれば、これら欠点は解消される。特に、レー
ザ媒質自体の端面によって共振器が構成される場合に
は、共振器内に波長選択用の構成を実現することは極め
て困難になるが、本発明ではかかる不都合は生じない。
点は、レーザ発振器に帰還手段を付設した点にあり、こ
れによってレーザ発振器自体の構成はそのままにしてお
いて、発振波長をコントロールすることが可能になる。
すなわち、従来の波長可変レーザ装置では共振器の内部
に波長選択用の光学素子が設けられていたため、構造上
および波長コントロールの点で種々の制約があったが、
本発明によれば、これら欠点は解消される。特に、レー
ザ媒質自体の端面によって共振器が構成される場合に
は、共振器内に波長選択用の構成を実現することは極め
て困難になるが、本発明ではかかる不都合は生じない。
【００１３】したがって、本発明に係る波長可変レーザ
装置の基本型は、図２のように理解されるべきである。
すなわち、一対の全反射ミラー２３Ａ，２３Ｂにより共
振器が構成され、この間にポンプ光源４１で励起される
レーザ媒質１２が配置される。そして、ハーフミラー２
４Ａ，２４Ｂと全反射ミラー２５Ａ，２５Ｂで帰還手段
が構成され、この帰還手段にグレーティング３１Ａ，３
１Ｂからなる波長選択用の光学素子が設けられる。
装置の基本型は、図２のように理解されるべきである。
すなわち、一対の全反射ミラー２３Ａ，２３Ｂにより共
振器が構成され、この間にポンプ光源４１で励起される
レーザ媒質１２が配置される。そして、ハーフミラー２
４Ａ，２４Ｂと全反射ミラー２５Ａ，２５Ｂで帰還手段
が構成され、この帰還手段にグレーティング３１Ａ，３
１Ｂからなる波長選択用の光学素子が設けられる。
【００１４】なお、レーザ媒質をフォルステライト結晶
１０のような固体とすれば、機械的にも温度特性上も安
定した波長可変レーザ装置が得られる。また、再入射さ
せるレーザ光ビームを空間フィルタに通すことで、出射
パーターンを例えばＴＥＭ００に改善できる。
１０のような固体とすれば、機械的にも温度特性上も安
定した波長可変レーザ装置が得られる。また、再入射さ
せるレーザ光ビームを空間フィルタに通すことで、出射
パーターンを例えばＴＥＭ００に改善できる。
【００１５】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り本発明では、
レーザ発振器に帰還手段を付設することにより、レーザ
光の一部を共振器の外部に取り出し、これをグレーティ
ング等の波長選択用光学素子に通し、その後に共振器に
戻している。このため、光学素子で狭いスペクトル幅と
されたレーザ光がレーザ媒質で増幅されるので、波長選
択のスペクトル幅を著しく狭くすることができる。
レーザ発振器に帰還手段を付設することにより、レーザ
光の一部を共振器の外部に取り出し、これをグレーティ
ング等の波長選択用光学素子に通し、その後に共振器に
戻している。このため、光学素子で狭いスペクトル幅と
されたレーザ光がレーザ媒質で増幅されるので、波長選
択のスペクトル幅を著しく狭くすることができる。
【図１】本発明の実施例に係る波長可変レーザ装置の構
成図である。
成図である。
【図２】本発明に係る波長可変レーザ装置の基本型を示
す図である。
す図である。
１０…フォルステライト結晶 １１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…端面 ３１Ａ，３１Ｂ…グレーティング
Claims (3)
- 【請求項１】 共振器内にレーザ媒質を配置してレーザ
発振器を構成すると共に、前記共振器から出力されたレ
ーザ光の一部を取り出して再び当該共振器内に戻す帰還
手段を前記レーザ発振器に付設し、かつ前記共振器の外
部に配置される前記帰還手段におけるレーザ光の光路中
に波長選択用の光学素子を配置したことを特徴とする波
長可変レーザ装置。 - 【請求項２】 前記レーザ媒質は固体レーザ媒質であっ
て、前記共振器は前記固体レーザ媒質の鏡面仕上げされ
た端面により構成されている請求項１記載の波長可変レ
ーザ装置。 - 【請求項３】 前記光学素子はグレーティングにより構
成されている請求項１または請求項２記載の波長可変レ
ーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3843491A JP2931116B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 波長可変レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3843491A JP2931116B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 波長可変レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04276678A JPH04276678A (ja) | 1992-10-01 |
| JP2931116B2 true JP2931116B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=12525208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3843491A Expired - Fee Related JP2931116B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 波長可変レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2931116B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-05 JP JP3843491A patent/JP2931116B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04276678A (ja) | 1992-10-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090521 Year of fee payment: 10 |
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