JP3061479B2 - ラマン効果レーザー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ラマン効果を生成する
媒体の刺激により得られる放射を提供するレーザーに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】既知の如く、ラマン効果レーザーは、第
一光学周波数で放射を発するポンプレーザーから形成さ
れ、ラマン効果によって、第一のものとは異なる値を有
する第二光学周波数で第二放射を生成する媒体を励起す
るために採用される。

【０００３】ポンプレーザーは、一般に増幅光学媒体を
有する第一共振空洞から形成され、片側の第一全反射ミ
ラーで区画されて、放射の一部が第二の部分的透過ミラ
ーを通して反対側から逃れることができる。この第二ミ
ラーの反射の程度は、この第一共振空洞の増幅係数を決
定する。光学Ｑスイッチが二つのミラー間の光学通路内
に位置されて、レーザー効果媒体が十分なエネルギー量
を受ける瞬間迄ポンプレーザーのＱスイッチ動作を遅延
させるために採用される。従って、これは急峻なフロン
トを有するＱスイッチ動作を可能にする。この光学Ｑス
イッチは、その伝搬係数が電気的に制御される本体、或
は一定の光学エネルギーを受けた時に透明となる可飽和
吸収材であっても良い。

【０００４】ラマン効果媒体は、通常、二つの対面する
ウインドウで区画されたセル内に包含されるメタン等の
加圧ガスである。第一放射は、ラマン効果による前記第
二放射を生成するために、ウインドウの一つを通して前
記セル内に注入される。前記ポンプレーザー及び前記セ
ル間に設置された焦点光学系は、第一放射の密度を増加
させ、従って、光学エネルギー転換量を改善するよう
に、この第一放射の焦点を合わせるために採用される。

【０００５】欧州特許第ＥＰ−Ａ−０,０６３,２０５号
明細書は、この様なアッセンブリーを記載している。併
し乍ら、この特許は、ラマン効果のための放射に加え
て、ポンプレーザーの光学構成要素に対する障害と成っ
て、エネルギーを低減させるブリルアン効果による放射
も生成されることを示している。ブリルアン効果による
この放射を除去するために、偏光子と、ポンプレーザー
及びラマン効果媒体を有するセル間の四分の一波長板と
を伴う偏光レーザーが、ポンプレーザー内へのブリルア
ン効果のための放射のリターンを妨げるように利用され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この様なアッセンブリ
ーは、一方で偏光レーザーを選択する必要性のために、
そして他方でブリルアン効果により放出される放射を除
去するための偏光子と四分の一波長板を設置しなければ
ならないという制約を受ける。更に、この様なアッセン
ブリーは、ポンプレーザーにより放出される放射とそれ
から結果として生じるラマン放射との間の、ラマン効果
媒体における転換量への、即ちラマン周波数での出口で
利用可能な光学パワーへのブリルアン効果により生成さ
れる放射の有害な影響を回避できない。

【０００７】同様に、米国特許第４,８２１,２７２号明
細書は、ラマン効果のための放射に加えて、ラマン効果
との直接の競争状態にあるブリルアン効果による放射が
生成されて、ラマン効果のための転換量を低減すること
をも記載している。ブリルアン効果によるこの放射を除
去するために、偏光子及び四分の一波長板が、ポンプレ
ーザーとラマン効果媒体を有するセルとの間に挿入さ
れ、これに依ってポンプレーザーの前記第一共振空洞内
へのブリルアン効果のための放射のリターンを防止す
る。この米国特許は、他のアッセンブリーをも示してお
り、該アッセンブリーは、小型で、完全に一直線に合わ
され、ブリルアン効果によって放出されるエネルギーを
制限することが出来る。これは、偏光子の設置の必要性
を回避することが出来るが、ブリルアン効果のための有
害な影響の完全な回避は出来ない。

【０００８】このブリルアン効果は、構成要素とアッセ
ンブリーの選択に制約を課して、ラマン効果のための転
換量を、即ちラマン周波数における出口でのパワーを低
減する。更に、即知装置の主要な目的はブリルアン効果
による放射を出来るだけ除去することである。

【０００９】本発明の目的は、この様な制約を排除し、
更に得られるラマン周波数での出力パワーを増加させる
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この様な目的を達成する
ために、本発明によるラマン効果レーザーの第一の実施
例は、第一光軸に沿って共振する第一共振空洞から形成
され、該第一共振空洞は前記第一光軸と一直線を成す光
軸の二つの対向側において第一光学周波数で各々が全反
射と僅かに反射する第一ミラーと第二ミラーとで各々区
画され、前記第一共振空洞は、励起手段で励起可能であ
る増幅光学媒体並びに前記第一共振空洞の共振を遅延さ
せることが出来る光学Ｑスイッチを有し、且つ前記第一
共振空洞は前記第二ミラーを通して前記第一光学周波数
で第一光学放射を供給するポンプレーザと、セル(11)内
に包含され、前記第一光学放射を受け、それに応答し
て、第二光学周波数においてラマン効果による第二放射
並びにブリルアン効果により得られる第三光学周波数に
おける第三放射を供給するラマン効果媒体(10)と、第二
光軸を有すると共に前記セルを有し、前記第二光学周波
数に同調し、前記第二光軸と一直線を成す光軸の片側に
おいて、前記第一光学周波数で完全に透明と成り、前記
第二光学周波数で完全に反射する第三ミラーで区画さ
れ、前記第二光軸と一直線を成す光軸の反対側におい
て、前記第一光学周波数で完全に透明と成り、前記第二
光学周波数で部分的に反射する第四ミラーで区画され、
前記第二光軸と一直線を成す光軸に関して実焦点を有す
る望遠鏡を有し、該望遠鏡の焦点が前記ラマン効果媒体
(10)内にある第２共振空洞(14)と、から成るラマン効果
レーザーにおいて、前記第三光学周波数において、前記
第二ミラー(4)と第三ミラー(15)とが透明と成ることに
より前記第一共振空洞(2)内に前記第三放射を偏向させ
ることができると共に、前記第一ミラー(3)が反射する
ことを特徴とするものである。

【００１１】従って、従来技術で行われることに比べる
と、ブリルアン効果で生成される放射は、ポンプレーザ
ーの第一共振空洞内に戻され、それに応じて、この第一
共振空洞内に補足的励起を提供し、この補足的励起がラ
マン効果媒体により高いエネルギーを供給することによ
りラマン効果レーザーに更に高い出力パワーを持たせる
ことができる。原則として、ブリルアン効果により生成
される放射は、放射を生成する第一放射に関して遅延さ
れるので、このブリルアン放射は、ポンプレーザーのＱ
スイッチ動作に先だって光学的スイッチで妨げる必要が
なく、そして一方、このブリルアン放射は、光学Ｑスイ
ッチが十分な量の第一放射を伝搬するや否やパルス開始
を強化する効果を有しており、この様な効果は、光学Ｑ
スイッチの光学状態の変化に関する効果を加速するのに
匹敵することに留意すべきである。更に、ブリルアン効
果のための放射を最小にするために米国特許第４,８２
１,２７２号明細書に示される様に、光学構成要素の重
要な位置決めに関するいかなる対策も取る必要が無い。

【００１２】なお、前記ラマン効果レーザーの前記第二
及び第三ミラーは、接合されているのが望ましい。それ
により、ラマン効果レーザーを小型化することができ、
光学放射の伝搬の歪曲や通過時間が低減される。

【００１３】前記ラマン効果レーザーの前記第二及び第
三ミラーは一体成形しても良い。その結果、光学構成要
素数が低減され、同様に対応する歪曲も減少する。

【００１４】更に、本発明によるラマン効果レーザーの
第二の実施例は、第一光軸に沿って共振する第一共振空
洞から形成され、該第一共振空洞は前記第一光軸と一直
線を成す光軸の二つの対向する側において、第一光学周
波数で各々完全反射と僅かに反射する第一ミラー及び第
二ミラーで夫々区画され、前記第一共振空洞は、励起手
段により励起される増幅光学媒体並びに前記第一共振空
洞の共振を遅延させることが出来る光学Ｑスイッチを有
し、且つ第一共振空洞が前記第二ミラーを通して前記第
一光学放射周波数で第一光学放射を供給するポンプレー
ザと、セル内に包含され、前記第一光学放射を受け、そ
れに応答して、第二光学周波数においてラマン効果によ
る第二放射並びにブリルアン効果により得られる第三光
学周波数における第三放射を供給するラマン効果媒体
と、第二光軸を有すると共に前記セルを包含し、前記第
二光学周波数に同調し、前記第二光軸と一直線を成す光
軸の片側において、前記第一光学周波数で完全に透明と
成り、前記第二光学周波数で部分的に反射する第三ミラ
ーで区画され、前記第二光軸と一直線を成す光軸の反対
側において、前記第一光学周波数で完全に透明と成り、
前記第二光学周波数で全反射する第四ミラーで区画さ
れ、前記第二光軸と一直線を成す光軸に関して実焦点を
有する望遠鏡を有し、該望遠鏡の焦点が前記ラマン効果
媒体内にある第二共振空洞と、前記第一共振空洞と前記
セルとの間の光学通路に設置され、前記第一共振空洞か
ら生じる前記第一光学放射を受けて少なくとも部分的に
該第一光学放射を前記セルに伝播する光学抽出要素と、
から成るラマン効果レーザーにおいて、前記第三光学周
波数において、前記第二及び第三ミラーは透明と成るこ
とにより前記第一共振空洞内へ前記第三放射を偏向させ
ることができると共に、前記第一ミラーは反射し、さら
に、前記光学抽出要素は、前記第三光学周波数におい
て、前記第一共振空洞に向う前記第三放射を通過させる
ことが出来ると共に、前記第一共振空洞に向かって進む
以外の方向に前記第二放射を方向付けることができるこ
とにより該第二放射を前記ラマン効果レーザーから発生
させることが出来ることを特徴とするものである。

【００１５】この第二の実施例は、ブリルアン効果によ
り生成された放射がポンプレーザーの第一共振空洞内に
戻され、それに応じて、この第一共振空洞内に補足的励
起を提供し、この補足的励起がラマン効果媒体に更に高
いエネルギーを供給することによりラマン効果レーザー
の出口においてより高いパワーを持たせることができる
という事実の為に、第一の実施例に対して示されたよう
な同様の利点を示す。

【００１６】第三の実施例に依れば、本発明によるラマ
ン効果レーザーは、第一光軸に沿って共振する第一共振
空洞から形成され、該第一共振空洞が前記第一光軸と一
直線を成す光軸の二つの対向側において、第一光学周波
数で各々が全反射と僅かに反射する第一ミラー及び第二
ミラーとで各々区画され、前記第一共振空洞が、励起手
段で励起可能な増幅光学媒体並びに前記第一共振空洞の
共振を遅延させることが出来る光学Ｑスイッチを有し、
且つ前記第一共振空洞が前記第二ミラーを通して第一光
学周波数において第一光学放射を供給するポンプレーザ
と、セル内に包含され、前記第一光学放射を受け、それ
に応答して、第二光学周波数においてラマン効果による
第二放射並びにブリルアン効果により得られる第三光学
周波数における第三放射を供給するラマン効果媒体と、
第二光軸を有すると共に前記セルを有し、前記第二光学
周波数に同調し、前記第二光軸と一直線を成す光軸の片
側において、前記第一光学周波数で完全に透明と成り、
前記第二光学周波数で全反射する第三ミラーで区画さ
れ、前記第二光軸と一直線を成す光軸の反対側におい
て、前記第一光学周波数で完全に透明と成り、前記第二
光学周波数で部分的に反射する第四ミラーで区画され、
前記第二光軸と一直線を成す光軸に関して実焦点を有す
る望遠鏡を有し、該望遠鏡の焦点が前記ラマン効果媒体
内に有る第二共振空洞と、前記第二ミラー及び第三ミラ
ー間の光学通路に設置された光学偏光子と、前記第一光
学周波数に同調して前記セル及び前記第四ミラー間に設
置された四分の一波長板と、から成るラマン効果レーザ
ーにおいて、前記第三光学周波数において、前記第二、
第三ミラーと前記偏光子とが透明と成ることにより前記
第一共振空洞内に前記第三放射を偏向させることができ
ると共に、前記第一ミラーが反射することを特徴とする
ものである。

【００１７】この第三の実施例は、ブリルアン効果によ
り生成された放射がポンプレーザーの第一共振空洞内に
戻され、それに応じて、この第一共振空洞内に補足的励
起を提供し、この補足的励起がラマン効果媒体に更に高
いエネルギーを供給することによりラマン効果レーザー
の出口においてより高いパワーを持たせることができる
という事実のために、最初の二つの実施例の利点をも示
す。特に、第二共振空洞から戻される第一光学放射の一
部分は、第一共振空洞を妨げる影響を持たない。第三及
び第四ミラーにより反射される第二放射の一部分も、発
生量の増加に貢献する。

【００１８】上記の実施例のいずれかによる前記ラマン
効果レーザーは、前記ポンプレーザーの機能を果すＹＡ
Ｇ：Ｎｄレーザーを有するよう出来ることに留意すべき
である。更に、前記ラマン効果レーザーは、上記の全て
の実施例において、可飽和吸収材の形の光学Ｑスイッチ
を有することが出来る利点を示す。

【００１９】その結果、前記レーザーの制御構造は、非
常に単純である。更に、ブリルアン効果により生成され
たエネルギーは、前記可飽和吸収材のスイッチ動作や増
幅媒体からのエネルギーの抽出を促進する補足的励起を
提供する。

【００２０】更に、上記の全ての実施例において、ラマ
ン効果レーザーは、前記第一共振空洞と前記セル間の光
学通路に設置され、そして同一角度だけ前記第一及び第
三光学周波数を偏向することが出来るデフレクターを有
しても良い。

【００２１】故に、ラマン効果レーザーはコンパクトに
製造される。

【００２２】ラマン効果媒体とこのラマン効果媒体を有
するセルに関して、上記の実施例の全てにおいて、前記
ラマン効果レーザーは、前記第一、第二、そして第三周
波数を伝搬する入口ウインドウと出口ウインドウを有す
るセルを利用することが出来、しかも前記ラマン媒体は
ガスである。

【００２３】この結果、従来の設計と市販のガスのセル
により、前記ラマン効果レーザーを構成することが可能
となる。

【００２４】上記実施例の全てにおいて、前記ラマン効
果レーザーの前記セルの少なくとも一つのウインドウが
ミラーから形成されても良いことに留意すべきである。

【００２５】従って、これは光学構成要素の数の低減と
対応歪曲の低減を可能にする。

【００２６】前記実施例の全てにおいて、前記ラマン効
果レーザーは、単一の光学要素の形で構成される少なく
とも一つ以上の焦点要素と近接ミラーとを有することが
出来る利点をも更に有する。従って、光学構成要素の数
は低減されて、これらの歪曲も低減される。

【００２７】更に、前記実施例の全てにおいて、前記ラ
マン効果レーザーは第一及び第二周波数に対して同一の
焦点距離を有する少なくとも一つ以上の焦点要素を備え
ていても良い。

【００２８】従って、第一及び第二周波数での放射通路
は同じである。

【００２９】添付の図面により本発明がいかに実行され
るかがより良く理解される。これらの図において、同一
の参照番号は、同一、或は同等部材を示す。

【００３０】

【実施例】本発明により、そして図１に示されたラマン
効果レーザーは第一光軸を有する第一共振空洞から形成
される、例えばＹＡＧ：Ｎｄタイプのポンプレーザー１
から形成され、その空洞は第一ミラー３の片側で、そし
て第二ミラー４の反対側で区画され、これら両ミラーは
前記第一光軸と一直線と成る光軸を有する。第一共振空
洞２は第一ミラー３と第二ミラー４との間に配置された
光学Ｑスイッチ５を有し、この光学Ｑスイッチ５の機能
は前記第一光軸と一直線を成す光軸の前記第一共振空洞
２内に備えられた増幅光学媒体６により生成される光学
パルスの開始を遅延させることである。前記増幅光学媒
体６はフラッシュランプ等の励起手段７により励起可能
である。光学Ｑスイッチ５は、増幅光学媒体６が励起手
段７から来るエネルギーを未だ完全に吸収していない時
に放出を開始しないように第一共振空洞２の振動の抑制
を行う。このポンプレーザー１は１.０６μｍの波長に
相当する第一周波数においてパルスの形で第一放射を設
ける。前記第一ミラー３は前記第一周波数において完全
に反射するが、前記第二ミラー４はこの第一周波数で比
較的小さい反射係数を示す、従って、この第一放射の大
部分を前記第一共振空洞２の外部に伝搬する。

【００３１】この実施例では、加圧メタンで形成された
ラマン効果媒体１０は、前記第一放射を受けることが出
来、それに応じて、ラマン効果により１.５４μｍの波
長に相当する第二周波数において第二放射を放出すると
共に、ブリルアン効果により前記第一周波数に近い値の
第三周波数での第三放射を放出することができる。この
ラマン効果媒体１０は、第一及び第二ウインドウ１２と
１３とで夫々区画されたセル１１内に包含されており、
且つこのセル１１の二つの対向する側に位置している。

【００３２】前記第三及び第四ミラーは二つのウインド
ウ１２と１３と垂直を成す同一の第二光軸を有し、そし
てこのセル１１は前記第二光軸に沿って第一ウインドウ
１２を通じて前記第一光学放射を受ける。このセル１１
は前記第二光軸と一直線を成す光軸の前記第二周波数で
共振する第二共振空洞１４内に配置されており、そして
それは、片側において前記第一及び第三周波数で完全に
透明と成り、そして前記第二周波数で完全に反射する第
三ミラー１５で区画され、そして反対側において前記第
一周波数で透明と成り、そして前記第二周波数で部分的
に反射する第四ミラー１６で区画されている。この第二
共振空洞１４内には、前記ラマン効果媒体１０のいずれ
の側にもレンズ等の第一焦点要素１７とレンズなどの第
二焦点要素１８とが各々配備されており、前記ラマン効
果媒体１０の限定された大きさの容積内で各々入射、或
は反射されるこの第一放射の収束または視準を行わせ
る。

【００３３】前記第三ミラー１５、第四ミラー１６、第
一焦点要素１７、そして第二焦点要素１８の光軸は前記
第二光軸と一直線を成し、そして第一及び第二焦点要素
１７と１８は各々、それらが前記第二光軸と平行で、且
つラマン効果媒体１０に向かって方向付けられたいかな
るビーム光も前記ラマン媒体１０内に在る同一のポイン
トに収束させるように配置される。従って、第二共振空
洞１４は望遠鏡を形成する光学系から構成され、その光
学系は第一及び第二焦点要素１７、１８から形成されて
いて、前記ラマン効果媒体１０の非常に限られた大きさ
の容積の範囲内へのこの第二共振空洞１４内で反射され
る放射の収束を行わせる。

【００３４】第一ミラー３は前記第三周波数で反射する
が、第二ミラー４は前記第三周波数で少なくとも部分的
に透明と成る。この第二ミラー４は平面ミラーであって
も良く、これによって製造が容易に成る。

【００３５】図２は、１００台の符号の後に、図１のも
のと同じ１０と１の位の同一の符号が付けられ、或るミ
ラーに関して修正された反射属性を有する図１に示され
た同一構成部材から構成される本発明によるラマン効果
レーザーを示す。新しい構成部材の機能、或はもう既に
説明されたそのミラーの機能の異なる部分だけが以下で
説明される。

【００３６】ポンプレーザー１に相当するポンプレーザ
ー１０１は、同機能を有する参照符号２から７が付けら
れた部材と同様である参照符号１０２から１０７が各々
付けられた部材から構成される。同様に、セル１１１
は、部材１２，１３，１０，１７そして１８と同一であ
り、そして同一の機能を有する各々の部材１１２，１１
３，１１０，１１７そして１１８から構成されている。

【００３７】他方、前記第三及び第四ミラー１５、１６
は同一の相対位置を有するが、異なる反射属性を有する
第三ミラー１１５と第四ミラー１１６と各々置き換えら
れる。従って、第三ミラー１１５は第一光学周波数にお
いて未だ完全に透明ではあるが、第二光学周波数におい
ては部分的に反射する、一方、第四ミラー１１６は第一
光学周波数において未だ透明であるが、第二光学周波数
において完全に反射する。

【００３８】このアッセンブリーは、第二ミラー１０４
と第三ミラー１１５間に設置される光学抽出要素の機能
を有する二色性ミラー１２０だけでなく、デフレクター
１１９を更に有しており、このデフレクター１１９の機
能は入射する、或は前記ポンプレーザー１０１から出射
する光学ビームの方向を変更し、しかも二色性ミラー１
２０は同一の効果を有し、そして更にそれに到達する光
学ビームを異なる方向の二本のビームに分離させる光学
抽出部材の前記機能をも更に有している。従って、第二
光学周波数に対して通過させることによって出射させる
ことが可能である。

【００３９】図３は、１００台の符号の後に、図１のも
のと同じ１０と１の位の同一の符号が付けられ、或るミ
ラーに関して修正された反射属性を有する図１に示され
た同一構成部材から構成される本発明によるラマン効果
レーザーを示す。図１と比較して新しい構成部材の機
能、或はもう既に説明されたそのミラーの機能の異なる
部分だけが以下で説明される。

【００４０】ポンプレーザー１に相当するポンプレーザ
ー２０１は、同一機能を有する参照符号２から７が付け
られた部材と同一である各々の参照符号２０２から２０
７が付けられた構成部材から構成され、このポンプレー
ザー２０１から生成される放射は図示されない偏光板な
どの手段により偏光される。同様に、セル２１１は部材
１２，１３，１０，１５，１７，そして１８と同一で、
同一の機能を有する各々要素２１２，２１３，２１５，
２１７，そして２１８を有している。他方、前記第四ミ
ラー１６は同一の相対位置を有するが、異なる反射属性
を有する第四ミラー２１６と置き換えられる。従って、
第四ミラー２１６は第一光学周波数で完全に反射する
が、第二光学周波数では部分的反射のまゝである。

【００４１】更に、偏光子２２１は前記第二ミラー２０
４と第三ミラー２１５との間に設置され、しかも前記第
一周波数に同調した四分の一波長板２２２は第二焦点部
材２１８と前記第四ミラー２１６との間に設置される。
前記偏光子２２１は、前記共振空洞２０２から生成され
る偏光放射を伝搬するように方向付けられている。

【００４２】図１のアッセンブリーの機能は以下で説明
される。励起手段７は、増幅光学媒体６を励起する光パ
ルスを放出する。この光パルスに応じて、増幅光学媒体
６は、第一ミラー３と第二ミラー４との働きにより、第
一共振空洞２で増幅されたレーザー放出を生成するよう
になる。しかしながら、第二ミラー４の反射係数は、例
えば２０から３０パーセント程度の低さであり、この第
一共振空洞２の増幅係数は比較的低く、更に光学Ｑスイ
ッチ５は、この増幅を更に低減する。この為に、第一共
振空洞の振動を開始することができない。電子的命令に
従って光学Ｑスイッチ５が透明になり始めると、勿論、
可飽和吸収材の場合でも光学Ｑスイッチ５は透明になり
始めるが、その振動は非常に緩やかに成長し、そしてＱ
スイッチが第一放射の大部分を伝搬し、この影響により
ラマン効果媒体１０を励起し、こ のラマン効果媒体１０
がブリルアン効果により前記第三放射を生成する。それ
から、この第三放射は、前記第一共振空洞２に向かって
放出されて、この第一共振空洞の通路内のミラーの透明
性のために、この第一共振空洞内を貫通することができ
る。この第三放射は、ラマン効果媒体１０を励起するビ
ームのコヒーレンスを維持する位相共役属性を有し、こ
の影響により、前記第一共振空洞２内において補足的エ
ネルギーを供給且つ抽出し、この補足的エネルギーは、
ラマン効果媒体１０に増幅された励起を供給し、そのた
めラマン効果媒体１０は、１.５４μｍのパワーでラマ
ン効果による第二放射を提供し、この第二放射は、ブリ
アン効果による前記第三放射がポンプレーザー１に向か
って戻されるのが妨げられたならば提供したであろうパ
ワーを超えるものとなる。前記増幅光学媒体６での前記
第三放射の相互作用長（interaction length）は、前記
第一ミラー３が前記第三周波数で反射するという事実の
ために増加される。更に、前記望遠鏡１７、１８を有す
る第二共振空洞１４は、ラマン効果媒体１０の既に励起
された大きさの容積範囲内の反射エネルギーの多重通路
のために、ラマン効果による第二放射を更に増幅する。
説明されている光学要素は、歪曲と通過時間を最小にす
るように、互いに近接して配置されるのが望ましい。

【００４３】図２に示される第二アッセンブリーにおい
て、ポンプレーザー１０１と第三ミラー１１５との間に
は、デフレクター１１９及びミラー１２０が配備されて
いる。このために、ラマン効果媒体１１０を有するセル
１１１に関する第二光軸は、第一光軸に対して一直線と
ならず、これにより、よりコンパクトなアッセンブリー
を提供することが可能となる。ポンプレーザー１０１か
ら生成する第一放射は、デフレクター１１９により偏向
され、それからミラー１２０により第二光軸に沿って反
射され、セル１１１内に入射して、セル１１１から再び
放射され、それから第二焦点要素１１８と第四ミラー１
１６とを通過する。ラマン効果媒体１１０から発せられ
た第二放射は、この第四ミラー１１６で反射されて、第
三ミラー１１５を部分的に通過してミラー１２０に到達
し、このミラー１２０においてこの第二放射は部分的に
通過してレーザーアッセンブリーから発射され、ラマン
効果レーザーの出力を構成する。前述のように、ラマン
効果媒体１１０は、ブリルアン効果により第三放射を生
成し、この第三放射が前記ポンプレーザー１０１に向か
って発せられて、前記第一放射に伴う通路の逆をたど
り、最初に説明されたのと同じ結果を齎す。

【００４４】図３に示されるアッセンブリーは、図１に
示されるものとかなり似た動作するをするが、ラマン効
果媒体２１０及びブリルアン効果媒体を通過した後のポ
ンプレーザーによる第一放射が、第四ミラー２１６で完
全に反射されてラマン効果媒体２１０を再び通過し、こ
のラマン効果媒体において第一焦点部材２１７の焦点に
放射を収束させる第二焦点部材２１８により視準化され
る点において異なり、これにより、前記焦点の近傍に位
置するラマン効果媒体２１０の低減した大きさの容量で
受けるエネルギーが増加し、そのためにラマン効果によ
る放出を増加させる。ポンプレーザー２０１から発生す
る偏光された第一放射が横切るように配置された偏光子
２２１は、第四ミラー２１６により反射された第一放射
が第一共振空洞２０２を撹乱する影響を有するような状
況を防ぐために採用される。これを達成するために、前
記第一共振空洞２０２により発せられた第一放射は、こ
の偏光子２２１を通過し、それから第二ウインドウ２１
３と第四ミラー２１６との間の通路のどの位置にでも設
置することのできる前記第一周波数に同調した四分の一
波長板２２２を通過した後に、第四ミラー２１６に到達
する。この四分の一波長板２２２を通過する外方リター
ン通路は、９０度の角度回転をもたらし、偏光子２２１
によって前記第一共振空洞２０２への第一放射の伝搬を
防止する。

【００４５】全ての図面において、図示は、その説明を
容易にするために、一般に単一の機能のみを有する光学
部材に関して与えられている。しかしながら、近接す
る、つまり他の光学部材で分離されていない複数の光学
部材は、接合されていても良く、これにより、組立作業
を容易にすることができる。更に、これらの隣接した光
学部材の或るものは、所望の機能を有する単一の光学部
材で構成しても良く、これにより、組立作業を容易にす
ると共に、光学的品質を改善し、且つコストを低減す
る。特に、第一及び第二焦点部材１７、１８は、所望の
反射及び透明の属性を有するミラーで構成しても良い。
第一及び第二ウインドウ１２と１３は、上記のように、
ミラーの機能を有し得る隣接する焦点部材から各々の部
分を構成しても良い。同様に、第二ミラー４、第三ミラ
ー１５、第一焦点部材１７、そして第一ウインドウ１２
は、小数の構成部材、もし可能ならば単一の部材で構成
しても良い。デフレクターが、実施される各アッセンブ
リーで利用されても良いことは、当業者には明白であろ
う。

【００４６】図４は、ナノ秒で表される時間ｔの関数と
して、放射の波形の振幅Iを示す。曲線Ｃｏは、ブリル
アン効果による第三放射の戻りを欠く場合の１.０６μ
ｍでのポンプレーザー１の応答を表す。曲線ＣＢは、ブ
リルアン効果による第三放射が在る場合の１.０６μｍ
でのこのポンプレーザーの応答を表す。この曲線ＣＢ
は、曲線Ｃｏの上昇と同時に起こる開始部ＣＢ１を有す
る上昇フロントを表すが、急峻なフロントの上昇フロン
ト端ＣＢ２が続き、約パルスの二倍の最大振幅を齎すこ
とが観察される。それから、パルスＣＢの振幅は、外方
リターン通路のための遅延時間の後、第三放射により供
給される瞬間的励起エネルギーの影響の関数として、非
単調的に減少する。曲線ＣＲは、１.５４μｍにおける
ラマン効果による第二周波数でのパルスの、時間関数と
しての、振幅を表す。このパルスは、曲線ＣＢの上昇フ
ロント端のＣＢ２と同時に起こる急峻な上昇フロントを
表し、曲線ＣＢの起伏に続いて、この曲線ＣＢよりも更
に急激に減少することが観察される。ラマン媒体１０は
指数関数的な転換効率を有するために、このパルスＣＲ
は、パルスＣＲを生成するパルスＣＢにおけるものより
も短い有用な持続時間を表す。従って、励起パルスＣＢ
の最大振幅が増加すると、ラマンパルスＣＲの最大振幅
に重大な影響を及ぼす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるラマン効果レーザーの第一の実施
例を示す概要図である。

【図２】本発明によるラマン効果レーザーの第二の実施
例を示す概要図である。

【図３】本発明によるラマン効果レーザーの第三の実施
例を示す概要図である。

【図４】得られたパルスの波形を表す図である。

【符号の説明】

１ ポンプレーザー ２ 第一共振空洞 ３ 第一ミラー ４ 第二ミラー ５ Ｑスイッチ ６ 増幅光学媒体 ７ 励起手段 １０ ラマン効果媒体 １１ セル １４ 第二共振空洞 １５ 第三ミラー １６ 第四ミラー １７ 望遠鏡 １８ 望遠鏡 １１９ デフレクター １２０ 光学抽出部材 ２２１ 光学偏光子

フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・ヴァンサン フランス国、92160 アントニイ、リュ ー・マリ・ロール 22 (72)発明者 ピエール・パンソン フランス国、91640 ヴォグリヌーズ、 リュー・ド・ラ・フォンテヌ 10 (72)発明者 ジャン−ミシェル・シクイエ フランス国、91940 レ・ジュリ、リュ ー・ドュ・ヴァロア 10 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 3/30

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一光軸に沿って共振する第一共振空洞
   (2)から構成され、該第一共振空洞は前記第一光軸と一
   直線を成す光軸の二つの対向する側部で第一光学周波数
   において各々完全反射と僅かに反射する第一ミラー(3)
   及び第二ミラー(4)で区画され、前記第一共振空洞(2)は
   励起手段(7)により励起可能である増幅光学媒体(6)並び
   に前記第一共振空洞(2)を遅延させることが出来る光学
   Ｑスイッチ(5)を有し、且つ前記第一共振空洞(2)は前記
   第一光学周波数において前記第二ミラー(4)を通じて第
   一光学放射を供給するポンプレーザ(1)と、 セル(11)内に包含され、前記第一光学放射を受け、それ
   に応答して、第二光学周波数においてラマン効果による
   第二放射並びにブリルアン効果により得られる第三光学
   周波数における第三放射を供給するラマン効果媒体(10)
   と、第二光軸を有すると共に 前記セル(11)を包含し、前記第
   二光学周波数に同調し、前記第二光軸と一直線を成す光
   軸の片側において、前記第一光学周波数で完全に透明と
   成って、前記第二光学周波数で完全に反射する第三ミラ
   ー(15)で区画され、前記第二光軸と一直線を成す光軸の
   反対側において、前記第一光学周波数で完全に透明と成
   り、前記第二光学周波数で部分的に反射する第四ミラー
   (16)で区画されて、前記第二光軸と一直線を成す光軸に
   関して実焦点を有する望遠鏡(17,18)を有し、該望遠鏡
   の焦点が前記ラマン効果媒体(10)内にある第２共振空洞
   (14)と、から成り、 前記第三光学周波数において、前記第二ミラー(4)と第
   三ミラー(15)とは透明と成ることにより前記第一共振空
   洞(2)内に前記第三放射を偏向させることができると共
   に、前記第一ミラー(3)が反射することを特徴とするラ
   マン効果レーザー。
2. 【請求項２】 前記第二ミラー(4)と第三ミラー(15)と
   は接合されていることを特徴とする請求項１記載のラマ
   ン効果レーザー。
3. 【請求項３】 前記第二ミラー(4)と第三ミラー(15)と
   は一体成形されていることを特徴とする請求項１記載の
   ラマン効果レーザー。
4. 【請求項４】 第一光軸に沿って共振する第一共振空洞
   (102)から構成され、該第一共振空洞は前記第一光軸と
   一直線を成す光軸の二つの対向する側部で第一光学周波
   数において各々完全反射と僅かに反射する第一ミラー(1
   03)及び第二ミラー(104)で区画され、前記第一共振空洞
   (102)は励起手段(107)により励起可能である増幅光学媒
   体(106)並びに前記第一共振空洞(102)を遅延させること
   が出来る光学Ｑスイッチ(105)を有し、且つ前記第一共
   振空洞(102)は前記第一光学周波数において前記第二ミ
   ラー(104)を通じて第一光学放射を供給するポンプレー
   ザ(101)と、 セル(111)内に包含され、前記第一光学放射を受け、そ
   れに応答して、第二光学周波数においてラマン効果によ
   る第二放射並びにブリルアン効果により得られる第三光
   学周波数における第三放射を供給するラマン効果媒体(1
   10)と、第二光軸を有すると共に 前記セル(111)を包含し、前記
   第二光学周波数に同調し、前記第二光軸と一直線を成す
   光軸の片側において、前記第一光学周波数で完全に透明
   と成り、前記第二光学周波数で部分的に反射する第三ミ
   ラー(115)で区画され、前記第二光軸と一直線を成す光
   軸の反対側において、前記第一光学周波数で完全に透明
   と成り、前記第二光学周波数で完全に反射する第四ミラ
   ー(116)で区画され、前記第二光軸と一直線を成す光軸
   に関して実焦点を有する望遠鏡(117,118)を有し、該望
   遠鏡の焦点が前記ラマン効果媒体(110)内に有る第二共
   振空洞(114)と、 前記第一共振空洞(102)と前記セル(111)との間の光軸上
   に置かれ、前記第一共振空洞から発生する前記第一光学
   放射を受けて少なくとも部分的に該第一光学放射を前記
   セル(111)に伝搬する光学抽出要素(120)と、から成り、 前記第三光学周波数において、前記第二ミラー(104)と
   第三ミラー(115)とは透明と成ることにより前記第一共
   振空洞(102)内に前記第三放射を偏向させることができ
   ると共に、前記第一ミラー(103)が反射し、さらに、前
   記光学抽出要素(120)は、前記第三光学周波数におい
   て、前記第一共振空洞(102)に向う前記第三放射を通過
   させることが出来ると共に、前記第一共振空洞(102)に
   向かって進む以外の方向に前記第二放射を方向付けるこ
   とが出来ることにより該第二放射を前記ラマン効果レー
   ザーから発生させるようが出来ることを特徴とするラマ
   ン効果レーザー。
5. 【請求項５】 第一光軸に沿って共振する第一共振空洞
   (202)から構成され、該第一共振空洞は前記第一光軸と
   一直線を成す光軸の二つの対向する側部で第一光学周波
   数において各々完全反射と僅かに反射する第一ミラー(2
   03)及び第二ミラー(204)で区画され、前記第一共振空洞
   (202)は励起手段(207)により励起可能である増幅光学媒
   体(206)並びに前記第一共振空洞(202)を遅延させること
   が出来る光学Ｑスイッチ(205)を有し、且つ前記第一共
   振空洞(202)は前記第一光学周波数において前記第二ミ
   ラー(204)を通じて第一光学放射を供給するポンプレー
   ザ(201)と、 セル(211)内に包含され、前記第一光学放射を受け、そ
   れに応答して、第二光学周波数においてラマン効果によ
   る第二放射並びにブリルアン効果により得られる第三光
   学周波数における第三放射を供給するラマン効果媒体(2
   10)と、第二光軸を有すると共に 前記セル(211)を包含し、前記
   第二光学周波数に同調し、前記第二光軸と一直線を成す
   光軸の片側において、前記第一光学周波数で完全に透明
   と成り、前記第二光学周波数で完全に反射する第三ミラ
   ー(215)で区画され、前記第二光軸と一直線を成す光軸
   の反対側において、前記第一光学周波数で完全に透明と
   なり、前記第二光学周波数で部分的に反射する第四ミラ
   ー(216)で区画され、前記第二光軸と一直線を成す光軸
   に関して実焦点を有する望遠鏡(217,218)を有し、該望
   遠鏡の焦点が前記ラマン効果媒体(210)内に有る第二共
   振空洞(214)と、 前記第二ミラー(204)と第三ミラー(215)との間の光学通
   路上にある光学偏光子(221)と、 前記第一光学周波数に同調して前記セル(211)と前記第
   四ミラー(216)との間に置かれた四分の一長波板と、か
   ら成り、 前記第三光学周波数において、前記第二ミラー(204)と
   第三ミラー(215)と前記偏光子(221)とは透明と成ること
   により前記第一共振空洞(202)内に前記第三放射を偏向
   させることができると共に、前記第一ミラー(203)が反
   射することを特徴とするラマン効果レーザー。
6. 【請求項６】 前記ポンプレーザー(1)はＹＡＧ：Ｎｄ
   レーザーであることを特徴とする請求項１に記載のラマ
   ン効果レーザー。
7. 【請求項７】 前記光学Ｑスイッチ(5)は可飽和吸収材
   であることを特徴とする請求項１に記載のラマン効果レ
   ーザー。
8. 【請求項８】 前記第一共振空洞(102)と前記セル(111)
   との間の光学通路上に設置されるデフレクター(119)を
   有し、該デフレクターは前記第一及び第三光学周波数を
   同一角度で偏向することが出来ることを特徴とする請求
   項４に記載のラマン効果レーザー。
9. 【請求項９】 前記セル(11)は前記第一、第二、第三光
   学周波数を伝搬する第一入口ウインドウ(12)と第二出口
   ウインドウ(13)とを有し、前記ラマン効果媒体(10)がガ
   スであることを特徴とする請求項１に記載のラマン効果
   レーザー。
10. 【請求項１０】 前記第二ミラー(4)が平面であること
    を特徴とする請求項１に記載のラマン効果レーザー。
11. 【請求項１１】 少なくとも一つ以上の焦点要素(17,1
    8)と隣接ミラー(15,16)とが単一光学要素の形で構成さ
    れることを特徴とする請求項１に記載のラマン効果レー
    ザー。
12. 【請求項１２】 少なくとも一つ以上の焦点要素(17,1
    8)は前記第一および第二光学周波数に対して同一の焦点
    距離を有することを特徴とする請求項１に記載のラマン
    効果レーザー。