JP3035613B1 - 単一モ―ドレ―ザ光のパルス化増幅装置および方法 - Google Patents
単一モ―ドレ―ザ光のパルス化増幅装置および方法Info
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
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Abstract
【要約】
【課題】 単一モードレーザ光から単色性の良い高出力
化したレーザパルス光を得る装置および方法を提供す
る。 【解決手段】 単一モードレーザ１から出射したレーザ
光４を導入される光共振器２の共振器長（鏡Ｍ1 および
鏡Ｍ2 間の距離）Ｌを、共振器長制御器３によって信号
発生器３ａからの制御用波形信号に基づいて変化させる
間、光共振器２の共振器長Ｌが導入されたレーザ光４の
半波長であるλ／２の整数倍に等しくなったときに限り
光波の共振現象が発生して、光共振器２から光強度を増
幅した単一モードのレーザパルス光５が出力される。
化したレーザパルス光を得る装置および方法を提供す
る。 【解決手段】 単一モードレーザ１から出射したレーザ
光４を導入される光共振器２の共振器長（鏡Ｍ1 および
鏡Ｍ2 間の距離）Ｌを、共振器長制御器３によって信号
発生器３ａからの制御用波形信号に基づいて変化させる
間、光共振器２の共振器長Ｌが導入されたレーザ光４の
半波長であるλ／２の整数倍に等しくなったときに限り
光波の共振現象が発生して、光共振器２から光強度を増
幅した単一モードのレーザパルス光５が出力される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単一モードレーザ
が発生した連続発振レーザ光を、単色性を損なうことな
くパルス化および高出力化して出力する装置および方法
に関するものである。
が発生した連続発振レーザ光を、単色性を損なうことな
くパルス化および高出力化して出力する装置および方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、パルス発振レーザの開発および発
展はめざましく、種々の極短時間発振のパルスレーザが
提案されている。このようなパルスレーザにあっては、
不確定性原理がエネルギーと時間との問に成立するの
で、極短時間発振になるにつれてレーザ光の線幅は広く
なり、単色性は悪くなる。この点を考慮して、連続発振
の単色性の良い単一周波数レーザからのレーザ光をパル
ス化するようにすれば、発振時間の短時間化には一定の
限界があるものの、単色性の良さを保持しつつ、パルス
化する（短時間の光出力を行う）ことが可能になる。
展はめざましく、種々の極短時間発振のパルスレーザが
提案されている。このようなパルスレーザにあっては、
不確定性原理がエネルギーと時間との問に成立するの
で、極短時間発振になるにつれてレーザ光の線幅は広く
なり、単色性は悪くなる。この点を考慮して、連続発振
の単色性の良い単一周波数レーザからのレーザ光をパル
ス化するようにすれば、発振時間の短時間化には一定の
限界があるものの、単色性の良さを保持しつつ、パルス
化する（短時間の光出力を行う）ことが可能になる。
【０００３】連続発振のレーザ光をパルス化する従来技
術としては、（１）穴の空いた円盤を回転させて穴を通
過するとき以外は光を遮断するようにしたメカニカルチ
ョッバを用いる方法や、（２）電気光学（Electro Opti
c:EO）素子や音響光学（Acusto Optical：AO）素子で光
の偏光方向を変化させることにより、その後方に設置し
た偏光素子を光が通過しなくなる現象を利用した光学チ
ョッバが用いられている。
術としては、（１）穴の空いた円盤を回転させて穴を通
過するとき以外は光を遮断するようにしたメカニカルチ
ョッバを用いる方法や、（２）電気光学（Electro Opti
c:EO）素子や音響光学（Acusto Optical：AO）素子で光
の偏光方向を変化させることにより、その後方に設置し
た偏光素子を光が通過しなくなる現象を利用した光学チ
ョッバが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようにメカニカルチョッバや光学チョッバを用いて連
続発振レーザ光をパルス化した場合、光の振幅（光の強
度）はパルス化前後で変化しないため、得られるレーザ
パルス光のパワー（出力）が低くなってしまい、光の振
幅（光の強度）の増幅作用は実現できない。
たようにメカニカルチョッバや光学チョッバを用いて連
続発振レーザ光をパルス化した場合、光の振幅（光の強
度）はパルス化前後で変化しないため、得られるレーザ
パルス光のパワー（出力）が低くなってしまい、光の振
幅（光の強度）の増幅作用は実現できない。
【０００５】本発明は、単一モードレーザ光から単色性
の良い高出力化したレーザパルス光を得る装置および方
法を提供することを目的とする。
の良い高出力化したレーザパルス光を得る装置および方
法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的のため、請求項
１に記載の第１発明は、単一モードのレーザ光を発生す
る単一モードレーザと、該単一モードレーザから出射し
たレーザ光が導入される光共振器と、該光共振器の共振
器長を制御用波形信号である非対称三角形状繰り返し波
形信号に基づいて変化させる共振器長制御器とを具え、
前記共振器長を変化させることにより、光共振器から光
強度を増幅した単一モードのレーザパルス光を出力する
ようにしたことを特徴とする。
１に記載の第１発明は、単一モードのレーザ光を発生す
る単一モードレーザと、該単一モードレーザから出射し
たレーザ光が導入される光共振器と、該光共振器の共振
器長を制御用波形信号である非対称三角形状繰り返し波
形信号に基づいて変化させる共振器長制御器とを具え、
前記共振器長を変化させることにより、光共振器から光
強度を増幅した単一モードのレーザパルス光を出力する
ようにしたことを特徴とする。
【０００７】上記目的のため、請求項２に記載の第２発
明は、単一モードのレーザ光を発生する単一モードレー
ザと、該単一モードレーザから出射したレーザ光が導入
される光共振器と、前記単一モードレーザおよび光共振
器間の光路を遮断する光路遮断手段と、前記光共振器の
共振器長を制御用波形信号に基づいて変化させる共振器
長制御器と、前記光共振器から出力されるレーザパルス
光の立ち上がり時から所定遅延時間経過後に前記光路遮
断手段を一定時間作動させる駆動手段とを具え、前記共
振器長を変化させることにより、光共振器から光強度を
増幅するとともに立ち下がり時間を短縮した単一モード
のレーザパルス光を出力するようにしたことを特徴とす
る。
明は、単一モードのレーザ光を発生する単一モードレー
ザと、該単一モードレーザから出射したレーザ光が導入
される光共振器と、前記単一モードレーザおよび光共振
器間の光路を遮断する光路遮断手段と、前記光共振器の
共振器長を制御用波形信号に基づいて変化させる共振器
長制御器と、前記光共振器から出力されるレーザパルス
光の立ち上がり時から所定遅延時間経過後に前記光路遮
断手段を一定時間作動させる駆動手段とを具え、前記共
振器長を変化させることにより、光共振器から光強度を
増幅するとともに立ち下がり時間を短縮した単一モード
のレーザパルス光を出力するようにしたことを特徴とす
る。
【０００８】請求項３に記載の第３発明は、前記第２発
明における制御用波形信号は、非対称三角形状繰り返し
波形信号であることを特徴とする。
明における制御用波形信号は、非対称三角形状繰り返し
波形信号であることを特徴とする。
【０００９】請求項４に記載の第４発明は、前記第１〜
第３発明における光共振器内に倍波発生用素子を設け、
前記光共振器から出力されるレーザパルス光を倍波化す
るようにしたことを特徴とする。
第３発明における光共振器内に倍波発生用素子を設け、
前記光共振器から出力されるレーザパルス光を倍波化す
るようにしたことを特徴とする。
【００１０】上記目的のため、請求項５に記載の第５発
明は、単一モードレーザから出射したレーザ光を光共振
器に導入し、該光共振器の共振器長を制御用波形信号で
ある非対称三角形状繰り返し波形信号に基づいて変化さ
せることにより、光共振器から光強度を増幅した単一モ
ードのレーザパルス光を出力することを特徴とする。
明は、単一モードレーザから出射したレーザ光を光共振
器に導入し、該光共振器の共振器長を制御用波形信号で
ある非対称三角形状繰り返し波形信号に基づいて変化さ
せることにより、光共振器から光強度を増幅した単一モ
ードのレーザパルス光を出力することを特徴とする。
【００１１】上記目的のため、請求項６に記載の第６発
明は、単一モードレーザから出射したレーザ光を光共振
器に導入し、該光共振器の共振器長を制御用波形信号に
基づいて変化させることにより光共振器からレーザパル
ス光を出力し、該レーザパルス光の立ち上がり時から所
定遅延時間経過後に前記単一モードレーザおよび光共振
器間の光路を一定時間遮断することにより、光共振器か
ら光強度を増幅するとともに立ち下がり時間を短縮した
単一モードのレーザパルス光を出力することを特徴とす
る。
明は、単一モードレーザから出射したレーザ光を光共振
器に導入し、該光共振器の共振器長を制御用波形信号に
基づいて変化させることにより光共振器からレーザパル
ス光を出力し、該レーザパルス光の立ち上がり時から所
定遅延時間経過後に前記単一モードレーザおよび光共振
器間の光路を一定時間遮断することにより、光共振器か
ら光強度を増幅するとともに立ち下がり時間を短縮した
単一モードのレーザパルス光を出力することを特徴とす
る。
【００１２】請求項７に記載の第７発明は、前記第６発
明における前記制御用波形信号は、非対称三角形状繰り
返し波形信号であることを特徴とする。
明における前記制御用波形信号は、非対称三角形状繰り
返し波形信号であることを特徴とする。
【００１３】請求項８に記載の第８発明は、前記第５〜
第７発明における光共振器内に倍波発生用素子を設け、
前記光共振器から出力されるレーザパルス光を倍波化す
ることを特徴とする。
第７発明における光共振器内に倍波発生用素子を設け、
前記光共振器から出力されるレーザパルス光を倍波化す
ることを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】第１発明によれば、単一モードレーザか
ら出射したレーザ光が導入される光共振器の共振器長
は、共振器長制御器により制御用波形信号である非対称
三角形状繰り返し波形信号に基づいて変化する。この光
共振器の共振器長の変化の間、共振器長が入射レーザ光
の半波長の整数倍になったときに光強度の増幅が起こ
り、それ以外のときには光強度は０になる。したがっ
て、光共振器の出力として、高出力化した単一モードの
レーザパルス光を得ることができる。
ら出射したレーザ光が導入される光共振器の共振器長
は、共振器長制御器により制御用波形信号である非対称
三角形状繰り返し波形信号に基づいて変化する。この光
共振器の共振器長の変化の間、共振器長が入射レーザ光
の半波長の整数倍になったときに光強度の増幅が起こ
り、それ以外のときには光強度は０になる。したがっ
て、光共振器の出力として、高出力化した単一モードの
レーザパルス光を得ることができる。
【００１５】第２発明によれば、単一モードレーザから
出射したレーザ光が導入される光共振器の共振器長は、
共振器長制御器により制御用波形信号に基づいて変化す
る。この光共振器の共振器長の変化の間、共振器長が入
射レーザ光の半波長の整数倍になったときに光強度の増
幅が起こり、それ以外のときには光強度は０になるた
め、光共振器からレーザパルス光が出力される。そし
て、このレーザパルス光の立ち上がり時から所定遅延時
間経過後に、前記単一モードレーザおよび光共振器間の
光路を遮断する光路遮断手段を駆動手段が一定時間作動
させるから、光共振器の出力として、高出力化するとと
もに立ち下がり時間を短縮した単一モードのレーザパル
ス光を得ることができる。
出射したレーザ光が導入される光共振器の共振器長は、
共振器長制御器により制御用波形信号に基づいて変化す
る。この光共振器の共振器長の変化の間、共振器長が入
射レーザ光の半波長の整数倍になったときに光強度の増
幅が起こり、それ以外のときには光強度は０になるた
め、光共振器からレーザパルス光が出力される。そし
て、このレーザパルス光の立ち上がり時から所定遅延時
間経過後に、前記単一モードレーザおよび光共振器間の
光路を遮断する光路遮断手段を駆動手段が一定時間作動
させるから、光共振器の出力として、高出力化するとと
もに立ち下がり時間を短縮した単一モードのレーザパル
ス光を得ることができる。
【００１６】第３発明によれば、前記制御用波形信号と
して非対称三角形状繰り返し波形信号を用いるから、前
記光共振器の共振器長の変化の過程において１つの非対
称三角形状波形につき２個所で共振器長が入射レーザ光
の半波長の整数倍になるように設定することにより、共
振器長の変化速度が速い場合よりも遅い場合の方が光強
度の強いレーザパルス光が得られ、２つのレーザパルス
光間の光強度差が大きくなる。
して非対称三角形状繰り返し波形信号を用いるから、前
記光共振器の共振器長の変化の過程において１つの非対
称三角形状波形につき２個所で共振器長が入射レーザ光
の半波長の整数倍になるように設定することにより、共
振器長の変化速度が速い場合よりも遅い場合の方が光強
度の強いレーザパルス光が得られ、２つのレーザパルス
光間の光強度差が大きくなる。
【００１７】第４発明によれば、前記光共振器内に倍波
発生用素子を設けるから、この倍波発生用素子によっ
て、光共振器から出力されるレーザパルス光を倍波化す
ることができる。
発生用素子を設けるから、この倍波発生用素子によっ
て、光共振器から出力されるレーザパルス光を倍波化す
ることができる。
【００１８】第５発明によれば、単一モードレーザから
出射したレーザ光が導入される光共振器の共振器長は、
制御用波形信号である非対称三角形状繰り返し波形信号
に基づいて変化し、この光共振器の共振器長の変化の
間、共振器長が入射レーザ光の半波長の整数倍になった
ときに光強度の増幅が起こり、それ以外のときには光強
度は０になる。したがって、光共振器の出力として、高
出力化した単一モードのレーザパルス光を得ることがで
きる。
出射したレーザ光が導入される光共振器の共振器長は、
制御用波形信号である非対称三角形状繰り返し波形信号
に基づいて変化し、この光共振器の共振器長の変化の
間、共振器長が入射レーザ光の半波長の整数倍になった
ときに光強度の増幅が起こり、それ以外のときには光強
度は０になる。したがって、光共振器の出力として、高
出力化した単一モードのレーザパルス光を得ることがで
きる。
【００１９】第６発明によれば、単一モードレーザから
出射したレーザ光が導入される光共振器の共振器長は、
制御用波形信号に基づいて変化し、この光共振器の共振
器長の変化の間、共振器長が入射レーザ光の半波長の整
数倍になったときに光強度の増幅が起こり、それ以外の
ときには光強度は０になるため、光共振器からレーザパ
ルス光が出力される。そして、このレーザパルス光の立
ち上がり時から所定遅延時間経過後に、前記単一モード
レーザおよび光共振器間の光路を一定時間遮断するか
ら、光共振器の出力として、高出力化するとともに立ち
下がり時間を短縮した単一モードのレーザパルス光を得
ることができる。
出射したレーザ光が導入される光共振器の共振器長は、
制御用波形信号に基づいて変化し、この光共振器の共振
器長の変化の間、共振器長が入射レーザ光の半波長の整
数倍になったときに光強度の増幅が起こり、それ以外の
ときには光強度は０になるため、光共振器からレーザパ
ルス光が出力される。そして、このレーザパルス光の立
ち上がり時から所定遅延時間経過後に、前記単一モード
レーザおよび光共振器間の光路を一定時間遮断するか
ら、光共振器の出力として、高出力化するとともに立ち
下がり時間を短縮した単一モードのレーザパルス光を得
ることができる。
【００２０】第７発明によれば、前記制御用波形信号と
して非対称三角形状繰り返し波形信号を用いるから、前
記光共振器の共振器長の変化の過程において１つの非対
称三角形状波形につき２個所で共振器長が入射レーザ光
の半波長の整数倍になるように設定することにより、共
振器長の変化速度が速い場合よりも遅い場合の方が光強
度の強いレーザパルス光が得られ、２つのレーザパルス
光間の光強度差が大きくなる。したがって、出力される
レーザパルス光において増幅度を大きくする上で有利に
なる。
して非対称三角形状繰り返し波形信号を用いるから、前
記光共振器の共振器長の変化の過程において１つの非対
称三角形状波形につき２個所で共振器長が入射レーザ光
の半波長の整数倍になるように設定することにより、共
振器長の変化速度が速い場合よりも遅い場合の方が光強
度の強いレーザパルス光が得られ、２つのレーザパルス
光間の光強度差が大きくなる。したがって、出力される
レーザパルス光において増幅度を大きくする上で有利に
なる。
【００２１】第８発明によれば、前記光共振器内に倍波
発生用素子を設けるから、この倍波発生用素子によっ
て、前記光共振器から出力されるレーザパルス光を倍波
化することができる。
発生用素子を設けるから、この倍波発生用素子によっ
て、前記光共振器から出力されるレーザパルス光を倍波
化することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態
の単一モードレーザ光のパルス化増幅装置の構成を示す
図である。本実施形態の単一モードレーザ光のパルス化
増幅装置は、単一モードレーザ１と、光共振器２と、共
振器長制御器３とを具備して成る。
に基づき詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態
の単一モードレーザ光のパルス化増幅装置の構成を示す
図である。本実施形態の単一モードレーザ光のパルス化
増幅装置は、単一モードレーザ１と、光共振器２と、共
振器長制御器３とを具備して成る。
【００２３】上記単一モードレーザ１としては、連続発
振の単色性の良い単一周波数レーザを用いており、本実
施形態ではレーザ出力＝１〜１０００mW、レーザ波長λ
＝４００〜２０００nmのチタンサファイアレーザを用い
るものとするが、代わりに半導体レーザ、色素レーザ、
固体レーザ、気体レーザ等を用いてもよい。
振の単色性の良い単一周波数レーザを用いており、本実
施形態ではレーザ出力＝１〜１０００mW、レーザ波長λ
＝４００〜２０００nmのチタンサファイアレーザを用い
るものとするが、代わりに半導体レーザ、色素レーザ、
固体レーザ、気体レーザ等を用いてもよい。
【００２４】上記光共振器２は、ハウジング２ａと、ハ
ウジング２ａの長手方向に対向配置される１対の鏡
Ｍ1 ，Ｍ2 と、鏡Ｍ1 に対し鏡Ｍ2 を所定微少距離だけ
相対移動させる移動機構２ｂとを具備して成り、上記移
動機構２ｂとしては例えばピエゾ素子を用いる。この光
共振器２の共振器長Ｌ（図１に示す鏡Ｍ1 および鏡Ｍ2
間の距離）は、図２（ａ）に示すように最小値Ｌmin か
ら最大値Ｌmax まで連続的に変化し、それに伴い光共振
器の形状も連続的に変化するようになっている。
ウジング２ａの長手方向に対向配置される１対の鏡
Ｍ1 ，Ｍ2 と、鏡Ｍ1 に対し鏡Ｍ2 を所定微少距離だけ
相対移動させる移動機構２ｂとを具備して成り、上記移
動機構２ｂとしては例えばピエゾ素子を用いる。この光
共振器２の共振器長Ｌ（図１に示す鏡Ｍ1 および鏡Ｍ2
間の距離）は、図２（ａ）に示すように最小値Ｌmin か
ら最大値Ｌmax まで連続的に変化し、それに伴い光共振
器の形状も連続的に変化するようになっている。
【００２５】上記共振器長制御器３は、制御用波形信号
を発生する信号発生器３ａを内蔵しており、この制御用
波形信号に基づいて光共振器２の移動機構２ｂを駆動す
ることにより共振器長Ｌが連続的（周期的）に変化す
る。本実施形態では、上記信号発生器３ａとしてファン
クションジェネレータを用い、上記制御用波形信号とし
て図２（ａ）に例示するような非対称三角形状繰り返し
波形信号を用いている。この非対称三角形状繰り返し波
形信号においては、非対称三角形の立ち上がり部分の方
が立ち下がり部分よりも共振器長Ｌを変化させる速度が
速くなるように設定されている。
を発生する信号発生器３ａを内蔵しており、この制御用
波形信号に基づいて光共振器２の移動機構２ｂを駆動す
ることにより共振器長Ｌが連続的（周期的）に変化す
る。本実施形態では、上記信号発生器３ａとしてファン
クションジェネレータを用い、上記制御用波形信号とし
て図２（ａ）に例示するような非対称三角形状繰り返し
波形信号を用いている。この非対称三角形状繰り返し波
形信号においては、非対称三角形の立ち上がり部分の方
が立ち下がり部分よりも共振器長Ｌを変化させる速度が
速くなるように設定されている。
【００２６】次に、本実施形態の作用を説明する。単一
モードレーザ１からの出射したレーザ光（連続発振光）
４を光共振器２に導入し、共振器長制御器３によって共
振器長Ｌを連続的に変化させる。具体的には、信号発生
器３ａによって図２（ａ）に例示するような非対称三角
形状繰り返し波形信号を発生させ、この信号を用いて共
振器長Ｌを最小値Ｌmin から最大値Ｌmax まで周期的に
変化させる。この間、光共振器２の共振器長Ｌが導入さ
れたレーザ光４の半波長であるλ／２の整数倍に等しく
なったとき（図２（ａ）の例ではＬ＝Ｌ0 ＝ｎλ／２の
とき、ただしｎは整数）に限り、光波の共振現象が発生
して光強度の増大が起こる。この光強度の増大に伴い、
光共振器２からレーザパルス光５が出力される。このレ
ーザパルス光５においては、図２（ｂ）に例示するよう
に、共振器長Ｌを変化させる速度が速い場合（図２
（ａ）の非対称三角形状の左斜辺に対応するレーザパル
スである場合）よりも遅い場合（右斜辺に対応するレー
ザパルスである場合）の方が、より強い光強度のパルス
光となるので、光強度差を大きくして光強度が大きい方
のパルス光のみを抽出する等の利用方法を取ることがで
きる。
モードレーザ１からの出射したレーザ光（連続発振光）
４を光共振器２に導入し、共振器長制御器３によって共
振器長Ｌを連続的に変化させる。具体的には、信号発生
器３ａによって図２（ａ）に例示するような非対称三角
形状繰り返し波形信号を発生させ、この信号を用いて共
振器長Ｌを最小値Ｌmin から最大値Ｌmax まで周期的に
変化させる。この間、光共振器２の共振器長Ｌが導入さ
れたレーザ光４の半波長であるλ／２の整数倍に等しく
なったとき（図２（ａ）の例ではＬ＝Ｌ0 ＝ｎλ／２の
とき、ただしｎは整数）に限り、光波の共振現象が発生
して光強度の増大が起こる。この光強度の増大に伴い、
光共振器２からレーザパルス光５が出力される。このレ
ーザパルス光５においては、図２（ｂ）に例示するよう
に、共振器長Ｌを変化させる速度が速い場合（図２
（ａ）の非対称三角形状の左斜辺に対応するレーザパル
スである場合）よりも遅い場合（右斜辺に対応するレー
ザパルスである場合）の方が、より強い光強度のパルス
光となるので、光強度差を大きくして光強度が大きい方
のパルス光のみを抽出する等の利用方法を取ることがで
きる。
【００２７】上記において、Ｌ0 を約２０cmとし、繰り
返し周波数を４００Ｈｚとして上記非対称三角形状繰り
返し波形信号を発生させた場合、λ＝約６３８nmのレー
ザ光に対し光共振器２の出力として図３に例示するよう
な波形のレーザパルス出力が得られる（なお、図３に
は、図２（ｂ）に示す２つのレーザパルス出力の内の大
きい方のみを表わしている）。この場合、光の強度は約
５０倍に増幅され、レーザパルス出力の立ち上がりから
立ち下がりまでの時間幅は約６０μｓであり、立ち下が
り時間は約３０μｓである。
返し周波数を４００Ｈｚとして上記非対称三角形状繰り
返し波形信号を発生させた場合、λ＝約６３８nmのレー
ザ光に対し光共振器２の出力として図３に例示するよう
な波形のレーザパルス出力が得られる（なお、図３に
は、図２（ｂ）に示す２つのレーザパルス出力の内の大
きい方のみを表わしている）。この場合、光の強度は約
５０倍に増幅され、レーザパルス出力の立ち上がりから
立ち下がりまでの時間幅は約６０μｓであり、立ち下が
り時間は約３０μｓである。
【００２８】本実施形態の単一モードレーザ光のパルス
化増幅装置は、従来技術に対し以下のような利点を有し
ている。すなわち、上述したような従来のメカニカルチ
ョッバや光学チョッバを用いて図４（ｃ）に示すような
連続発振レーザ光をパルス化することにより図４（ｄ）
に示すようなレーザパルス光を得る場合には、光の振幅
（光の強度）はパルス化前後で同一となるが、本実施形
態の単一モードレーザ光のパルス化増幅装置を用いて図
４（ａ）に示すような連続発振レーザ光をパルス化した
場合、単一モードレーザの単色性の良さを損なうことな
く、図４（ｂ）に示すような光の強度（光の振幅）を高
増幅度で増幅したレーザパルス光が得られる（なお、図
４（ｂ）は図２（ｂ）に示す２つのレーザパルス出力の
内の大きい方のみを抽出した場合の波形を表わしてい
る）。また、本実施形態の単一モードレーザ光のパルス
化増幅装置は、レーザ変調器、経時変化測定装置、各種
光学機器等に適用することができる。さらに、本実施形
態の単一モードレーザ光のパルス化増幅装置は、上記非
対称三角形状繰り返し波形信号の形状を適宜調整するこ
とにより、光共振器２から出力されるレーザパルス光の
パルス幅および発生時間間隔を変更することができる。
化増幅装置は、従来技術に対し以下のような利点を有し
ている。すなわち、上述したような従来のメカニカルチ
ョッバや光学チョッバを用いて図４（ｃ）に示すような
連続発振レーザ光をパルス化することにより図４（ｄ）
に示すようなレーザパルス光を得る場合には、光の振幅
（光の強度）はパルス化前後で同一となるが、本実施形
態の単一モードレーザ光のパルス化増幅装置を用いて図
４（ａ）に示すような連続発振レーザ光をパルス化した
場合、単一モードレーザの単色性の良さを損なうことな
く、図４（ｂ）に示すような光の強度（光の振幅）を高
増幅度で増幅したレーザパルス光が得られる（なお、図
４（ｂ）は図２（ｂ）に示す２つのレーザパルス出力の
内の大きい方のみを抽出した場合の波形を表わしてい
る）。また、本実施形態の単一モードレーザ光のパルス
化増幅装置は、レーザ変調器、経時変化測定装置、各種
光学機器等に適用することができる。さらに、本実施形
態の単一モードレーザ光のパルス化増幅装置は、上記非
対称三角形状繰り返し波形信号の形状を適宜調整するこ
とにより、光共振器２から出力されるレーザパルス光の
パルス幅および発生時間間隔を変更することができる。
【００２９】図５は本発明の第２実施形態の単一モード
レーザ光のパルス化増幅装置の構成を示す図である。本
実施形態の単一モードレーザ光のパルス化増幅装置は、
上記第１実施形態に対し、単一モードレーザ１および光
共振器２間の光路を遮断する光路遮断素子６と、光共振
器２から出力されるレーザパルス光５の立ち上がり時か
ら所定遅延時間経過後に光路遮断素子６を一定時間作動
させる駆動器７とを追加したものであり、それ以外の部
分は上記第１実施形態と同様に構成する。なお、本実施
形態では上記光路遮断素子６として電気光学（EO）素子
を用いるものとするが、代わりに音響光学（AO）素子を
用いてもよい。
レーザ光のパルス化増幅装置の構成を示す図である。本
実施形態の単一モードレーザ光のパルス化増幅装置は、
上記第１実施形態に対し、単一モードレーザ１および光
共振器２間の光路を遮断する光路遮断素子６と、光共振
器２から出力されるレーザパルス光５の立ち上がり時か
ら所定遅延時間経過後に光路遮断素子６を一定時間作動
させる駆動器７とを追加したものであり、それ以外の部
分は上記第１実施形態と同様に構成する。なお、本実施
形態では上記光路遮断素子６として電気光学（EO）素子
を用いるものとするが、代わりに音響光学（AO）素子を
用いてもよい。
【００３０】本実施形態は、光励起後の経時変化を測定
する経時変化測定装置として構成する場合には立ち下が
り時間が短いほうが望ましいことを考慮したものであ
る。このような立ち下がり時間の短縮を実現するため、
光共振器２から出力されるレーザパルス光５の立ち上が
り時から所定遅延時間経過後に駆動器７が光路遮断素子
６を一定時間作動させるようにしている。
する経時変化測定装置として構成する場合には立ち下が
り時間が短いほうが望ましいことを考慮したものであ
る。このような立ち下がり時間の短縮を実現するため、
光共振器２から出力されるレーザパルス光５の立ち上が
り時から所定遅延時間経過後に駆動器７が光路遮断素子
６を一定時間作動させるようにしている。
【００３１】具体的には、レーザパルス光５の立ち上が
り時を検出することは困難であるため、レーザパルス光
５の立ち上がり時以後の光強度がしきい値Ｐ1 を超えた
時点を基準として２０μｓの遅延時間を置いた後、光路
遮断素子としての電気光学素子により光共振器２への入
射レーザ光４をカットするようにしている。この場合、
電気光学素子の立ち下り時間は短いので、図６に示すよ
うな立ち下がり時間の短いレーザパルス光を得ることが
できる。なお、図示例では、レーザパルス光の立ち下り
時間（光強度がピーク値からほぼ０に低下するまでの時
間）は約０．０１μｓである。
り時を検出することは困難であるため、レーザパルス光
５の立ち上がり時以後の光強度がしきい値Ｐ1 を超えた
時点を基準として２０μｓの遅延時間を置いた後、光路
遮断素子としての電気光学素子により光共振器２への入
射レーザ光４をカットするようにしている。この場合、
電気光学素子の立ち下り時間は短いので、図６に示すよ
うな立ち下がり時間の短いレーザパルス光を得ることが
できる。なお、図示例では、レーザパルス光の立ち下り
時間（光強度がピーク値からほぼ０に低下するまでの時
間）は約０．０１μｓである。
【００３２】本実施形態の単一モードレーザ光のパルス
化増幅装置によれば、上記第１実施形態の作用効果が得
られる上に、第１実施形態よりも立ち下がり時間を短縮
したレーザパルス光が得られるため、本実施形態の単一
モードレーザ光のパルス化増幅装置を経時変化測定装置
に適用する際に特に有利になる。
化増幅装置によれば、上記第１実施形態の作用効果が得
られる上に、第１実施形態よりも立ち下がり時間を短縮
したレーザパルス光が得られるため、本実施形態の単一
モードレーザ光のパルス化増幅装置を経時変化測定装置
に適用する際に特に有利になる。
【００３３】図７は本発明の第３実施形態の単一モード
レーザ光のパルス化増幅装置の構成を示す図である。本
実施形態の単一モードレーザ光のパルス化増幅装置は、
上記第２実施形態に対し、光共振器２の鏡Ｍ1 および鏡
Ｍ2 間に倍波発生用素子として倍波発生用結晶８を追加
したものであり、それ以外の部分は上記第２実施形態と
同様に構成する。なお、上記第１実施形態に対し、光共
振器２の鏡Ｍ1 および鏡Ｍ2 間に倍波発生用結晶８を追
加してもよい。
レーザ光のパルス化増幅装置の構成を示す図である。本
実施形態の単一モードレーザ光のパルス化増幅装置は、
上記第２実施形態に対し、光共振器２の鏡Ｍ1 および鏡
Ｍ2 間に倍波発生用素子として倍波発生用結晶８を追加
したものであり、それ以外の部分は上記第２実施形態と
同様に構成する。なお、上記第１実施形態に対し、光共
振器２の鏡Ｍ1 および鏡Ｍ2 間に倍波発生用結晶８を追
加してもよい。
【００３４】本実施形態の単一モードレーザ光のパルス
化増幅装置によれば、光共振器２内ではレーザパワーが
増幅されているので、光共振器２内に設けた倍波発生用
結晶８の作用により、倍波化したパルスレーザ光を効率
良く発生させることができる。
化増幅装置によれば、光共振器２内ではレーザパワーが
増幅されているので、光共振器２内に設けた倍波発生用
結晶８の作用により、倍波化したパルスレーザ光を効率
良く発生させることができる。
【図１】 本発明の第１実施形態の単一モードレーザ光
のパルス化増幅装置の構成を示す図である。
のパルス化増幅装置の構成を示す図である。
【図２】 （ａ）は第１実施形態において振器長制御器
が行う共振器長制御およびそれに用いる制御用波形信号
を説明するための図であり、（ｂ）は第１実施形態にお
いて光共振器が出力するレーザパルス光を示す図であ
る。
が行う共振器長制御およびそれに用いる制御用波形信号
を説明するための図であり、（ｂ）は第１実施形態にお
いて光共振器が出力するレーザパルス光を示す図であ
る。
【図３】 第１実施形態において光共振器から出力され
るレーザパルス光の波形を示す図である。
るレーザパルス光の波形を示す図である。
【図４】 （ａ）〜（ｄ）は第１実施形態の単一モード
レーザ光のパルス化増幅装置の作用を従来例と比較しな
がら説明するための図である。
レーザ光のパルス化増幅装置の作用を従来例と比較しな
がら説明するための図である。
【図５】 本発明の第２実施形態の単一モードレーザ光
のパルス化増幅装置の構成を示す図である。
のパルス化増幅装置の構成を示す図である。
【図６】 第２実施形態において光共振器から出力され
るレーザパルス光の波形を示す図である。
るレーザパルス光の波形を示す図である。
【図７】 本発明の第３実施形態の単一モードレーザ光
のパルス化増幅装置の構成を示す図である。
のパルス化増幅装置の構成を示す図である。
１ 単一モードレーザ ２ 光共振器 ２ａ ハウジング ２ｂ 移動機構 ３ 共振器長制御器 ３ａ 信号発生器 ４ レーザ光 ５ レーザパルス光 ６ 光路遮断素子（電気光学素子） ７ 駆動器 ８ 倍波発生用結晶 Ｍ1 ，Ｍ2 鏡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/10 - 3/109
Claims (8)
- 【請求項１】 単一モードのレーザ光を発生する単一モ
ードレーザと、該単一モードレーザから出射したレーザ
光が導入される光共振器と、該光共振器の共振器長を制
御用波形信号である非対称三角形状繰り返し波形信号に
基づいて変化させる共振器長制御器とを具え、前記共振
器長を変化させることにより、光共振器から光強度を増
幅した単一モードのレーザパルス光を出力するようにし
たことを特徴とする、単一モードレーザ光のパルス化増
幅装置。 - 【請求項２】 単一モードのレーザ光を発生する単一モ
ードレーザと、該単一モードレーザから出射したレーザ
光が導入される光共振器と、前記単一モードレーザおよ
び光共振器間の光路を遮断する光路遮断手段と、前記光
共振器の共振器長を制御用波形信号に基づいて変化させ
る共振器長制御器と、前記光共振器から出力されるレー
ザパルス光の立ち上がり時から所定遅延時間経過後に前
記光路遮断手段を一定時間作動させる駆動手段とを具
え、前記共振器長を変化させることにより、光共振器か
ら光強度を増幅するとともに立ち下がり時間を短縮した
単一モードのレーザパルス光を出力するようにしたこと
を特徴とする、単一モードレーザ光のパルス化増幅装
置。 - 【請求項３】 前記制御用波形信号は、非対称三角形状
繰り返し波形信号であることを特徴とする、請求項２記
載の単一モードレーザ光のパルス化増幅装置。 - 【請求項４】 前記光共振器内に倍波発生用素子を設
け、前記光共振器から出力されるレーザパルス光を倍波
化するようにしたことを特徴とする、請求項１〜３の何
れか１項記載の単一モードレーザ光のパルス化増幅装
置。 - 【請求項５】 単一モードレーザから出射したレーザ光
を光共振器に導入し、該光共振器の共振器長を制御用波
形信号である非対称三角形状繰り返し波形信号に基づい
て変化させることにより、光共振器から光強度を増幅し
た単一モードのレーザパルス光を出力することを特徴と
する、単一モードレーザ光のパルス化増幅方法。 - 【請求項６】 単一モードレーザから出射したレーザ光
を光共振器に導入し、該光共振器の共振器長を制御用波
形信号に基づいて変化させることにより光共振器からレ
ーザパルス光を出力し、該レーザパルス光の立ち上がり
時から所定遅延時間経過後に前記単一モードレーザおよ
び光共振器間の光路を一定時間遮断することにより、光
共振器から光強度を増幅するとともに立ち下がり時間を
短縮した単一モードのレーザパルス光を出力することを
特徴とする、単一モードレーザ光のパルス化増幅方法。 - 【請求項７】 前記制御用波形信号は、非対称三角形状
繰り返し波形信号であることを特徴とする、請求項６記
載の単一モードレーザ光のパルス化増幅方法。 - 【請求項８】 前記光共振器内に倍波発生用素子を設
け、前記光共振器から出力されるレーザパルス光を倍波
化することを特徴とする、請求項５〜７の何れか１項記
載の単一モードレーザ光のパルス化増幅方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11007354A JP3035613B1 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 単一モ―ドレ―ザ光のパルス化増幅装置および方法 |
| EP00300202A EP1020967B1 (en) | 1999-01-14 | 2000-01-13 | A device for and a method of pulsing and amplifying singlemode laser light |
| US09/481,941 US6393036B1 (en) | 1999-01-14 | 2000-01-13 | Device for a method of pulsing and amplifying singlemode laser light |
| DE60016816T DE60016816D1 (de) | 1999-01-14 | 2000-01-13 | Vorrichtung und Verfahren zum Pulsen und Verstärken von monomodem Laserlicht |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11007354A JP3035613B1 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 単一モ―ドレ―ザ光のパルス化増幅装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3035613B1 true JP3035613B1 (ja) | 2000-04-24 |
| JP2000208846A JP2000208846A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11663634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11007354A Expired - Lifetime JP3035613B1 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 単一モ―ドレ―ザ光のパルス化増幅装置および方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6393036B1 (ja) |
| EP (1) | EP1020967B1 (ja) |
| JP (1) | JP3035613B1 (ja) |
| DE (1) | DE60016816D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6421784B1 (en) | 1999-03-05 | 2002-07-16 | International Business Machines Corporation | Programmable delay circuit having a fine delay element selectively receives input signal and output signal of coarse delay element |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6711187B2 (en) * | 2002-04-22 | 2004-03-23 | Evans & Sutherland Computer Corporation | Rapidly oscillating laser light source |
| DE10302031A1 (de) * | 2003-01-21 | 2004-09-23 | Evotec Oai Ag | Faser-Laser |
| EP2104930A2 (en) | 2006-12-12 | 2009-09-30 | Evans & Sutherland Computer Corporation | System and method for aligning rgb light in a single modulator projector |
| US8358317B2 (en) | 2008-05-23 | 2013-01-22 | Evans & Sutherland Computer Corporation | System and method for displaying a planar image on a curved surface |
| US8702248B1 (en) | 2008-06-11 | 2014-04-22 | Evans & Sutherland Computer Corporation | Projection method for reducing interpixel gaps on a viewing surface |
| US8077378B1 (en) | 2008-11-12 | 2011-12-13 | Evans & Sutherland Computer Corporation | Calibration system and method for light modulation device |
| US9641826B1 (en) | 2011-10-06 | 2017-05-02 | Evans & Sutherland Computer Corporation | System and method for displaying distant 3-D stereo on a dome surface |
| WO2019220863A1 (ja) * | 2018-05-14 | 2019-11-21 | 国立大学法人東京農工大学 | 光パルス対生成装置、光検出装置、および光検出方法 |
| JP2020009984A (ja) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | 国立大学法人東北大学 | 光パルス信号生成装置及びバイオイメージング装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1256550A (ja) | 1968-12-20 | 1971-12-08 | ||
| JPS61145884A (ja) | 1984-12-20 | 1986-07-03 | Fujitsu Ltd | 光パルス発生装置 |
| JPH05160519A (ja) | 1991-12-06 | 1993-06-25 | Fujitsu Ltd | 超短光パルス発生装置 |
| JP3564705B2 (ja) * | 1992-03-02 | 2004-09-15 | ソニー株式会社 | レーザ光発生装置 |
| FR2690294B1 (fr) | 1992-04-15 | 1994-06-03 | Cit Alcatel | Source d'impulsion optique et systeme de transmission optique a solitons comportant cette source. |
-
1999
- 1999-01-14 JP JP11007354A patent/JP3035613B1/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-01-13 DE DE60016816T patent/DE60016816D1/de not_active Expired - Fee Related
- 2000-01-13 US US09/481,941 patent/US6393036B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-01-13 EP EP00300202A patent/EP1020967B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6421784B1 (en) | 1999-03-05 | 2002-07-16 | International Business Machines Corporation | Programmable delay circuit having a fine delay element selectively receives input signal and output signal of coarse delay element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1020967A3 (en) | 2001-08-16 |
| DE60016816D1 (de) | 2005-01-27 |
| EP1020967B1 (en) | 2004-12-22 |
| US6393036B1 (en) | 2002-05-21 |
| EP1020967A2 (en) | 2000-07-19 |
| JP2000208846A (ja) | 2000-07-28 |
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