JP3064342B2 - 固体レーザの発振装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体レーザからの出力光により固体レー
ザを励起させ、当該固体レーザからレーザ光を発振せし
める固体レーザの発振装置に関する。
ザを励起させ、当該固体レーザからレーザ光を発振せし
める固体レーザの発振装置に関する。
従来、この種の固体レーザの発振装置において、出力
レーザ光を変調する方式として、固体レーザからの出力
光に対して音響光学素子または電気光学素子等の外部変
調器を適用して変調する方式と、固体レーザ励起用の半
導体レーザ（以下、LDと記す。）を変調し、変調後のLD
の出力光を固体レーザに加えて変調する方式が知られて
いる。
レーザ光を変調する方式として、固体レーザからの出力
光に対して音響光学素子または電気光学素子等の外部変
調器を適用して変調する方式と、固体レーザ励起用の半
導体レーザ（以下、LDと記す。）を変調し、変調後のLD
の出力光を固体レーザに加えて変調する方式が知られて
いる。
ここに、後者の方式において固体レーザの出力レーザ
光の立上がり特性を速めるには、次のようにすればよ
い。即ち、LDを２個用意し、一方のLDにより固体レーザ
を予めしきい値以上に励起させた上に、変調信号に応じ
てパルス励起させた他方のLDのパルス励起光を加えれば
よい（以下、バイアス励起方式と記す）。
光の立上がり特性を速めるには、次のようにすればよ
い。即ち、LDを２個用意し、一方のLDにより固体レーザ
を予めしきい値以上に励起させた上に、変調信号に応じ
てパルス励起させた他方のLDのパルス励起光を加えれば
よい（以下、バイアス励起方式と記す）。
しかしながら、前記外部変調器方式は、装置全体をコ
ンパクトに構成することが困難であり、装置のコストア
ップの原因になっていた。
ンパクトに構成することが困難であり、装置のコストア
ップの原因になっていた。
また、前記バイアス励起方式は、固体レーザの応答速
度がLDの変調の遮断速度に比べて遅いために、高速変調
の場合はLDの出力変化に固体レーザの出力変化が追従で
きなかった。そのため、第10図に符号b1（固体レーザ出
力を示す）で示すように、固体レーザ出力P1、P2に続い
て次に述べる「緩和振動」が生じるため、固体レーザ出
力P1、P2の立下り後にノイズn1、n2が発生した。なお、
符号a1（LDのパルス出力を示す）は、予めバイアス励起
（倒えば、44mW）しておき、これに加えてパルス励起
（例えば、66mW）した場合を示す。前記ノイズn1、n2の
ために外部信号に対応した正確な変調ができず、例え
ば、このノイズがいわゆるレーザプリンタの印字時にお
いて発生すると、印字された文字等の輪郭が「にじむ」
という現象となる。
度がLDの変調の遮断速度に比べて遅いために、高速変調
の場合はLDの出力変化に固体レーザの出力変化が追従で
きなかった。そのため、第10図に符号b1（固体レーザ出
力を示す）で示すように、固体レーザ出力P1、P2に続い
て次に述べる「緩和振動」が生じるため、固体レーザ出
力P1、P2の立下り後にノイズn1、n2が発生した。なお、
符号a1（LDのパルス出力を示す）は、予めバイアス励起
（倒えば、44mW）しておき、これに加えてパルス励起
（例えば、66mW）した場合を示す。前記ノイズn1、n2の
ために外部信号に対応した正確な変調ができず、例え
ば、このノイズがいわゆるレーザプリンタの印字時にお
いて発生すると、印字された文字等の輪郭が「にじむ」
という現象となる。
そこで、本発明は上述の問題点を解決するためになさ
れたものであり、高速変調が可能であり、かつ、コンパ
クトで低コストの固体レーザの発振装置を提供すること
を目的とする。
れたものであり、高速変調が可能であり、かつ、コンパ
クトで低コストの固体レーザの発振装置を提供すること
を目的とする。
ここに、「緩和振動」とは、一般には、平衡状態にあ
る系に外力が加えられて新しい平衡状態になり、その後
前記外力が取り去られると初めの平衡状態に回復するま
での振動をいう。また、レーザ光における「緩和振動」
の生じる過程は次の通りである。
る系に外力が加えられて新しい平衡状態になり、その後
前記外力が取り去られると初めの平衡状態に回復するま
での振動をいう。また、レーザ光における「緩和振動」
の生じる過程は次の通りである。
即ち、LDの出力光が一定の場合には、この出力光が供
給される固体レーザの反転分布密度および固体レーザ中
の光密度（この光密度に固体レーザ出力が比例する）
は、共に一定である。また、LDの出力光が増加すると
（例えば、LDパルスの立上り時）、固体レーザの反転分
布密度が増加し、固体レーザ中の光密度が増加する。前
記光密度の増加は、誘導放出率（光密度に比例する）の
増加を通じて反転分布密度の減少を招く。この反転分布
密度の減少により、光密度が減少し、誘導放出率の減少
を通じて再び反転分布密度の増加を招く。
給される固体レーザの反転分布密度および固体レーザ中
の光密度（この光密度に固体レーザ出力が比例する）
は、共に一定である。また、LDの出力光が増加すると
（例えば、LDパルスの立上り時）、固体レーザの反転分
布密度が増加し、固体レーザ中の光密度が増加する。前
記光密度の増加は、誘導放出率（光密度に比例する）の
増加を通じて反転分布密度の減少を招く。この反転分布
密度の減少により、光密度が減少し、誘導放出率の減少
を通じて再び反転分布密度の増加を招く。
以上の繰り返しが固体レーザの出力が安定するまで一
定周期で継続し、これが「緩和振動」となる。なお、以
上の過程は、LD出力の減少時（LDパルスの立下り時）に
おいても同様に発生する。但し、この場合は、反転分布
密度の減少から開始する。
定周期で継続し、これが「緩和振動」となる。なお、以
上の過程は、LD出力の減少時（LDパルスの立下り時）に
おいても同様に発生する。但し、この場合は、反転分布
密度の減少から開始する。
前記目的を達成するために、本発明の固体レーザの発
振装置は、半導体レーザからの出力光を励起光として固
体レーザに供給し、当該固体レーザを励起させてレーザ
光を発振する固体レーザの発振装置において、前記固体
レーザの出力における緩和振動の周期、または、前記緩
和振動の周期の整数倍のパルス幅を有するパルス励起光
を前記半導体レーザから前記固体レーザに供給せしめる
制御を行う制御部を備えた。
振装置は、半導体レーザからの出力光を励起光として固
体レーザに供給し、当該固体レーザを励起させてレーザ
光を発振する固体レーザの発振装置において、前記固体
レーザの出力における緩和振動の周期、または、前記緩
和振動の周期の整数倍のパルス幅を有するパルス励起光
を前記半導体レーザから前記固体レーザに供給せしめる
制御を行う制御部を備えた。
第２図に示すように、制御部により、LDの出力光のパ
ルス幅Ｗが、例えば固体レーザの出力における緩和振動
の周期Ｔの整数倍（この場合は、３倍）に設定される。
このように設定すると、パルスの立上りPRにより発生し
た当該緩和振動が抑制される。即ち、当該緩和振動の最
小値MINとなった時点に、パルスの立下りPDの時点を一
致させてLD出力の元の値（即ち、バイアス値）に減少さ
せると、固体レーザの反転分布密度は増加しないで一定
となり、固体レーザ出力は実線J0で示すように安定す
る。なお、点線J1は緩和振動が継続した場合を示す。
ルス幅Ｗが、例えば固体レーザの出力における緩和振動
の周期Ｔの整数倍（この場合は、３倍）に設定される。
このように設定すると、パルスの立上りPRにより発生し
た当該緩和振動が抑制される。即ち、当該緩和振動の最
小値MINとなった時点に、パルスの立下りPDの時点を一
致させてLD出力の元の値（即ち、バイアス値）に減少さ
せると、固体レーザの反転分布密度は増加しないで一定
となり、固体レーザ出力は実線J0で示すように安定す
る。なお、点線J1は緩和振動が継続した場合を示す。
従って、緩和振動に伴うノイズを除去することができ
る。
る。
以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して
説明する。
説明する。
第１図は、本発明の一実施例の固体レーザの発振装置
のブロック図である。第１図に示すように、固体レーザ
の発振装置は、レーザ光出力部１と、制御部２から構成
されている。
のブロック図である。第１図に示すように、固体レーザ
の発振装置は、レーザ光出力部１と、制御部２から構成
されている。
レーザ光出力部１は、予め固体レーザが励起するしき
い値以上にバイアスしておくためのバイアス励起用LD12
と、変調用パルスを加えるためのパルス励起用LD14と、
２つの出力光を加え合わせる偏光ビームスプリッタ16
と、出力光を次に述べるNd:YAGレーザの端面に集光する
集光レンズ18と、固体レーザの一種であるNd:YAGロッド
20と、出力ミラー22とから構成されている。Nd:YAGロッ
ド20のLD側端面20aには、LDの励起光に対して高透過率
であり、かつ、Nd:YAGレーザの出力光に対して高反射率
となるコーティングが施されている。Nd:YAGロッド20と
出力ミラー22とにより光共振器Ｒが形成されている。
い値以上にバイアスしておくためのバイアス励起用LD12
と、変調用パルスを加えるためのパルス励起用LD14と、
２つの出力光を加え合わせる偏光ビームスプリッタ16
と、出力光を次に述べるNd:YAGレーザの端面に集光する
集光レンズ18と、固体レーザの一種であるNd:YAGロッド
20と、出力ミラー22とから構成されている。Nd:YAGロッ
ド20のLD側端面20aには、LDの励起光に対して高透過率
であり、かつ、Nd:YAGレーザの出力光に対して高反射率
となるコーティングが施されている。Nd:YAGロッド20と
出力ミラー22とにより光共振器Ｒが形成されている。
制御部２は、バイアス励起用LD12の出力を所望の一定
値（バイアス値）に保つ第１出力コントローラ41と、パ
ルス励起用LD14の出力を所望値に設定する第２の出力コ
ントローラ42と、外部からのデジタル信号（例えば、パ
ルス周波数等）を受ける外部信号入力部43とから構成さ
れている。
値（バイアス値）に保つ第１出力コントローラ41と、パ
ルス励起用LD14の出力を所望値に設定する第２の出力コ
ントローラ42と、外部からのデジタル信号（例えば、パ
ルス周波数等）を受ける外部信号入力部43とから構成さ
れている。
第２出力コントローラ42は、パルス励起用LD14の出力
のピーク値を所望値に設定するパルス出力値設定部42a
と、パルス励起用LD14の出力のパルス幅を所望値に設定
するパルス幅設定部42bと、外部信号入力部43からの情
報に応じてパルス励起光を発生させるパルス発生制御部
42cとから構成されている。
のピーク値を所望値に設定するパルス出力値設定部42a
と、パルス励起用LD14の出力のパルス幅を所望値に設定
するパルス幅設定部42bと、外部信号入力部43からの情
報に応じてパルス励起光を発生させるパルス発生制御部
42cとから構成されている。
外部信号入力部43は、前記外部からのデジタル信号を
パルス発生制御部42cに伝える。
パルス発生制御部42cに伝える。
次に動作を説明する。
先ず、出力コントローラ41で設定された一定出力値の
バイアス励起光32が、バイアス励起用LD12から発生す
る。この際、バイアス励起光32は、Nd:YAGレーザ20が励
起を開始する値である「しきい値」以上になるように設
定する。バイアス励起光32は、偏光ビームスプリッタ16
を透過後、集光レンズ18によって集光され、Nd:YAGロッ
ド20に入射され、吸収される。この入射・吸収により、
Nd:YAGロッド20は励起されてレーザ光36を発生し、その
一部が、出力ミラー22に透過して外部に出力される。こ
の場合、バイアス励起光32が出力が一定であるため、こ
のNd:YAGレーザ20の出力であるレーザ光36も一定であ
る。
バイアス励起光32が、バイアス励起用LD12から発生す
る。この際、バイアス励起光32は、Nd:YAGレーザ20が励
起を開始する値である「しきい値」以上になるように設
定する。バイアス励起光32は、偏光ビームスプリッタ16
を透過後、集光レンズ18によって集光され、Nd:YAGロッ
ド20に入射され、吸収される。この入射・吸収により、
Nd:YAGロッド20は励起されてレーザ光36を発生し、その
一部が、出力ミラー22に透過して外部に出力される。こ
の場合、バイアス励起光32が出力が一定であるため、こ
のNd:YAGレーザ20の出力であるレーザ光36も一定であ
る。
次に、所望の「レーザ光の出力値」を求める手段と、
緩和振動を除去するに必要なレーザ光の「緩和振動の周
波数」を求める手段を説明する。
緩和振動を除去するに必要なレーザ光の「緩和振動の周
波数」を求める手段を説明する。
先ず、「レーザ光の出力値」を求める。予めバイアス
励起用LD12を動作させておき、パルス励起用LD14を動作
させる。バイアス励起用LD12からのバイアス励起光32
に、パルス励起用LD14からのパルス励起光34を加えると
その出力値に応じてNd:YAGレーザ20のレーザ光36出力は
増加する。逆に、パルス出力値設定部42aを可変するこ
とにより、レーザ光36の大きさを変化させ、所望のレー
ザ出力値のときのパルス励起光34の出力値を決定すれば
よい。こうして決定されたパルス励起用LD14の出力値
を、パルス出力値設定部42aから設定入力する。
励起用LD12を動作させておき、パルス励起用LD14を動作
させる。バイアス励起用LD12からのバイアス励起光32
に、パルス励起用LD14からのパルス励起光34を加えると
その出力値に応じてNd:YAGレーザ20のレーザ光36出力は
増加する。逆に、パルス出力値設定部42aを可変するこ
とにより、レーザ光36の大きさを変化させ、所望のレー
ザ出力値のときのパルス励起光34の出力値を決定すれば
よい。こうして決定されたパルス励起用LD14の出力値
を、パルス出力値設定部42aから設定入力する。
次に、「レーザ光の緩和振動の周波数」を求める。N
d:YAGレーザ20にパルス励起光を加えることによりNd:YA
Gレーザ出力に緩和振動が生じる。この緩和振動の周波
数は、全励起光（バイアス励起用とパルス励起用）の出
力値に依存する。前記緩和振動の周波数を適宜の測定器
により、測定する。緩和振動の周波数から周期を算出す
る。こうして決定した「緩和振動の周期」を、緩和振動
抑制用のパルス幅としてパルス幅設定部42bから入力す
る。
d:YAGレーザ20にパルス励起光を加えることによりNd:YA
Gレーザ出力に緩和振動が生じる。この緩和振動の周波
数は、全励起光（バイアス励起用とパルス励起用）の出
力値に依存する。前記緩和振動の周波数を適宜の測定器
により、測定する。緩和振動の周波数から周期を算出す
る。こうして決定した「緩和振動の周期」を、緩和振動
抑制用のパルス幅としてパルス幅設定部42bから入力す
る。
前述の実験により求めた「パルス励起用の出力値」と
「緩和振動の周期」の値を、パルス出力値設定部42aと
パルス幅設定部42bから設定した状態で、外部信号入力
部43に外部信号が入力されると、パルス発生制御部42c
の出力命令によって、前記設定済みの「出力値」および
「緩和振動の周期」のパルス励起光34がパルス励起用LD
14から発生する。このパルス励起光34が、バイアス励起
光32に加えられたときにのみ、Nd:YAGレーザ20の出力値
は増加する。
「緩和振動の周期」の値を、パルス出力値設定部42aと
パルス幅設定部42bから設定した状態で、外部信号入力
部43に外部信号が入力されると、パルス発生制御部42c
の出力命令によって、前記設定済みの「出力値」および
「緩和振動の周期」のパルス励起光34がパルス励起用LD
14から発生する。このパルス励起光34が、バイアス励起
光32に加えられたときにのみ、Nd:YAGレーザ20の出力値
は増加する。
実験によるノイズ減少の確認 次に、前記固体レーザの発振装置を用いての実験結果
を説明する。
を説明する。
出力ミラー22の透過率を1.0％とした場合、本実験に
用いたNd:YAGレーザ20の発振しきい値は、15mWと測定さ
れた。バイアス励起用LD12の出力を44mW、パルス励起用
LD14の出力を22mWと設定した場合、立上りで生じる緩和
振動の周期は、6.0μｓと測定された。この周期を、励
起光のパルス幅としてパルス幅設定部42bから設定入力
した。
用いたNd:YAGレーザ20の発振しきい値は、15mWと測定さ
れた。バイアス励起用LD12の出力を44mW、パルス励起用
LD14の出力を22mWと設定した場合、立上りで生じる緩和
振動の周期は、6.0μｓと測定された。この周期を、励
起光のパルス幅としてパルス幅設定部42bから設定入力
した。
以上の条件下において、バイアス励起光32にパルス励
起光34を加えた際のNd:YAGレーザ20の出力変化を第３図
に示す。ここに、符号a2は、励起光の出力を示し、符号
b2は、Nd:YAGレーザ20の出力を示す。第４図は、繰り返
しパルス励起のときのNd:YAGレーザ20の出力波形を示
す。符号a3は、励起光の出力を示し、符号b3は、Nd:YAG
レーザ20の出力を示す。
起光34を加えた際のNd:YAGレーザ20の出力変化を第３図
に示す。ここに、符号a2は、励起光の出力を示し、符号
b2は、Nd:YAGレーザ20の出力を示す。第４図は、繰り返
しパルス励起のときのNd:YAGレーザ20の出力波形を示
す。符号a3は、励起光の出力を示し、符号b3は、Nd:YAG
レーザ20の出力を示す。
第３図および第４図から明かなように、パルス励起の
立下り後の緩和振動によるノイズが、従来（第10図参
照）に比べて、かなり小さく抑えられていることが分か
る。また、第５図に示すように、励起用パルスのパルス
幅が緩和振動の周期の整数倍の場合も、同様の効果を示
した。ここに、整数倍は２〜５倍程度までであり、第５
図の場合は３倍（18.0÷6.0＝3.0）である。
立下り後の緩和振動によるノイズが、従来（第10図参
照）に比べて、かなり小さく抑えられていることが分か
る。また、第５図に示すように、励起用パルスのパルス
幅が緩和振動の周期の整数倍の場合も、同様の効果を示
した。ここに、整数倍は２〜５倍程度までであり、第５
図の場合は３倍（18.0÷6.0＝3.0）である。
以上の実験結果より、パルス励起光のパルス幅が、緩
和振動の周期に等しいか、または、整数倍であるとき、
パルス励起光の立下り時より後に生じるNd:YAGレーザ出
力のノイズが大きく減少することが確認された。
和振動の周期に等しいか、または、整数倍であるとき、
パルス励起光の立下り時より後に生じるNd:YAGレーザ出
力のノイズが大きく減少することが確認された。
理論によるノイズ減少の確認 光子密度と反転分布密度の関係を示した連立微分方程
式を解くことによって、緩和振動によるノイズを抑える
ことを確認する。ここに、簡略化のために、固体レーザ
は均一な広がりをもつ４準位レーザであると仮定し、更
に、下位準位の分布密度は無視できると仮定し、反転分
布密度をＮ（ｔ）とおく。上位準位へのポンピング率を
Ｒ（ｔ）とし、誘導放出以外の上位準位の原子の減少過
程を示す時定数をτとする。また、１原子当りの誘導放
出率をＷ（ｔ）とすれば、以下の式が成り立つ。
式を解くことによって、緩和振動によるノイズを抑える
ことを確認する。ここに、簡略化のために、固体レーザ
は均一な広がりをもつ４準位レーザであると仮定し、更
に、下位準位の分布密度は無視できると仮定し、反転分
布密度をＮ（ｔ）とおく。上位準位へのポンピング率を
Ｒ（ｔ）とし、誘導放出以外の上位準位の原子の減少過
程を示す時定数をτとする。また、１原子当りの誘導放
出率をＷ（ｔ）とすれば、以下の式が成り立つ。
dN（ｔ）/dt ＝Ｒ（ｔ）−Ｗ（ｔ）Ｎ（ｔ）−Ｎ（ｔ）／τ…（１） Ｗ（ｔ）は、光共振器Ｒ内の光子密度Ｑ（ｔ）に比例
するから、比例定数をＢとおいて、次のように表され
る。
するから、比例定数をＢとおいて、次のように表され
る。
dN（ｔ）/dt ＝Ｒ（ｔ）−BQ（ｔ）Ｎ（ｔ）−Ｎ（ｔ）／τ…（２） また、BQ（ｔ）Ｎ（ｔ）は、光子が発生する割合であ
るから、光子が光共振器Ｒ内で減少する時定数をTcとす
ると、以下の式が成り立つ。
るから、光子が光共振器Ｒ内で減少する時定数をTcとす
ると、以下の式が成り立つ。
dQ（ｔ）/dt ＝BQ（ｔ）Ｎ（ｔ）−Ｑ（ｔ）/Tc …（３） ここに、定常状態においては、 dN（ｔ）/dt＝０およびdQ（ｔ）/dt＝０ …（４） が成り立つため、そのときのＮ（ｔ）、Ｑ（ｔ）、Ｒ
（ｔ）を、N0、Q0、R0とおくと、 N0＝1/（BT0） …（５） Q0＝（R0BT0−1/τ）/B …（６） （６）式より、Q0＝０におけるポンピング率RTHは、 RTH＝1/（BT0τ） …（７） とになり、これは、しきい値におけるポンピング率を表
す。
（ｔ）を、N0、Q0、R0とおくと、 N0＝1/（BT0） …（５） Q0＝（R0BT0−1/τ）/B …（６） （６）式より、Q0＝０におけるポンピング率RTHは、 RTH＝1/（BT0τ） …（７） とになり、これは、しきい値におけるポンピング率を表
す。
ポンピング率Ｒ（ｔ）を、RTHを用いて、 ｒ（ｔ）＝Ｒ（ｔ）/RTH …（８） と定義すると、（２）式は、次のようになる。
dN（ｔ）/dt ＝ｒ（ｔ）／（BTcτ）−BQ（ｔ）Ｎ（ｔ） −Ｎ（ｔ）／τ …（９） 以上から、光子密度Ｑ（ｔ）は、（３）式と（９）式
の連立微分方程式を解くことによって求めることができ
る。Nd:YAGレーザ出力は、光子密度Ｑ（ｔ）に比例する
ため、Ｑ（ｔ）の時間変化は、Nd:YAGレーザ出力の時間
変化を表すと見做すことができる。前記連立微分方程式
は、ｒ（ｔ）が一定値であるとき、解析的に解くことが
でき、緩和振動の周期TMは、近似的に次の式で表され
る。
の連立微分方程式を解くことによって求めることができ
る。Nd:YAGレーザ出力は、光子密度Ｑ（ｔ）に比例する
ため、Ｑ（ｔ）の時間変化は、Nd:YAGレーザ出力の時間
変化を表すと見做すことができる。前記連立微分方程式
は、ｒ（ｔ）が一定値であるとき、解析的に解くことが
でき、緩和振動の周期TMは、近似的に次の式で表され
る。
また、ｒ（ｔ）が、時間によって変化するときは、簡
単には解析的に扱えないため、数値計算を行う。
単には解析的に扱えないため、数値計算を行う。
例えば、一定値r1でバイアス励起している状態で、パ
ルス励起を加えることにより、励起出力が一定時間だけ
r2に増加する場合、式（３）、（９）のＢ、TC、τに各
々数値を代入し、励起光のパルス幅TPが、 （Ａ）TP＝TMの場合、 （Ｂ）TP≠TMの場合、 それぞれについて、Ｑ（ｔ）をルンゲ・クッタ法で計
算し、グラフにした結果を第６図および第７図に示す。
これらの図において、符合a4は、励起光の時間変化ｒ
（ｔ）を表し、符号b4は、Nd:YAGレーザの出力を表す。
励起光出力のr1、r2は実験値より、r1＝2.9、r2＝4.4と
した。
ルス励起を加えることにより、励起出力が一定時間だけ
r2に増加する場合、式（３）、（９）のＢ、TC、τに各
々数値を代入し、励起光のパルス幅TPが、 （Ａ）TP＝TMの場合、 （Ｂ）TP≠TMの場合、 それぞれについて、Ｑ（ｔ）をルンゲ・クッタ法で計
算し、グラフにした結果を第６図および第７図に示す。
これらの図において、符合a4は、励起光の時間変化ｒ
（ｔ）を表し、符号b4は、Nd:YAGレーザの出力を表す。
励起光出力のr1、r2は実験値より、r1＝2.9、r2＝4.4と
した。
この結果より、パルス励起光の、パルス幅が緩和振動
の周期に等しいとき（TP＝TM、第６図）は、そうでない
とき（TP≠TM、第７図）に比べて、パルス立下り後のノ
イズが、大きく減少していることが分かる。これは実験
結果（第３図）と一致している。
の周期に等しいとき（TP＝TM、第６図）は、そうでない
とき（TP≠TM、第７図）に比べて、パルス立下り後のノ
イズが、大きく減少していることが分かる。これは実験
結果（第３図）と一致している。
また、緩和振動周期に等しいパルス幅の励起を繰り返
した場合の計算結果を第８図に示し、緩和振動周期の３
倍のパルス幅の励起を行った場合の計算結果を第９図に
示した。いずれにも実験結果（第４図および第５図）と
同様に、パルスの立下り後のノイズが、小さく抑えられ
ている。
した場合の計算結果を第８図に示し、緩和振動周期の３
倍のパルス幅の励起を行った場合の計算結果を第９図に
示した。いずれにも実験結果（第４図および第５図）と
同様に、パルスの立下り後のノイズが、小さく抑えられ
ている。
以上の「実験」および「理論計算」によって確かめら
れたように、バイアス励起に加えて、緩和振動の周期に
等しいか、その整数倍のパルス幅のパルス励起を行うこ
とにより、レーザ光出力の立下り後のノイズが少なくな
り、正確な出力変調が可能となる。
れたように、バイアス励起に加えて、緩和振動の周期に
等しいか、その整数倍のパルス幅のパルス励起を行うこ
とにより、レーザ光出力の立下り後のノイズが少なくな
り、正確な出力変調が可能となる。
また、第１図に二点鎖線で示すように、光共振器Ｒ内
にKTiOPO4等の非線形光学結晶Ｃを挿入することによ
り、Nd:YAGレーザから第２高調波や和周波を発生できる
ので、緑色や青色のレーザ光の変調にも本発明を適用で
きる。
にKTiOPO4等の非線形光学結晶Ｃを挿入することによ
り、Nd:YAGレーザから第２高調波や和周波を発生できる
ので、緑色や青色のレーザ光の変調にも本発明を適用で
きる。
なお、前記実施例においては、LDを２個使用し、一方
をバイアス励起用、他方をパルス励起用としていた。し
かし、１個のLDによりパルス励起とバイアス励起を兼用
する場合にも本発明を適用できる。即ち、１個のLDから
予めバイアス励起用の出力光を供給しておき、このバイ
アス励起出力光に、緩和振動の周期等に合わせたパルス
励起用の出力光を加えて出力させ、固体レーザに供給し
てもよい。
をバイアス励起用、他方をパルス励起用としていた。し
かし、１個のLDによりパルス励起とバイアス励起を兼用
する場合にも本発明を適用できる。即ち、１個のLDから
予めバイアス励起用の出力光を供給しておき、このバイ
アス励起出力光に、緩和振動の周期等に合わせたパルス
励起用の出力光を加えて出力させ、固体レーザに供給し
てもよい。
また、前記実施例においては、固体レーザとしてNd:Y
AGを使用したが、他の適当な固体レーザを使用し、別の
波長を発生させてもよいのは勿論である。
AGを使用したが、他の適当な固体レーザを使用し、別の
波長を発生させてもよいのは勿論である。
以上記述したことから明らかなように、本発明によれ
ば、固体レーザの出力における緩和振動の周期またはそ
の整数倍のパルス励起光を固体レーザに供給することに
より当該緩和振動の発生を抑制しているので、高速で出
力変調でき、かつ、コンパクトな構成の固体レーザの発
振装置を提供することができる。
ば、固体レーザの出力における緩和振動の周期またはそ
の整数倍のパルス励起光を固体レーザに供給することに
より当該緩和振動の発生を抑制しているので、高速で出
力変調でき、かつ、コンパクトな構成の固体レーザの発
振装置を提供することができる。
第１図は本発明の実施例のブロック図、 第２図は本発明の動作原理説明図、 第３図乃至第５図は本発明の実施例の実験結果を示し、
緩和振動が抑制された状態を示す図、 第６図乃至第９図は本発明の実施例の理論計算の結果を
示し、緩和振動が抑制された状態を示す図、 第10図は従来方式の固体レーザ出力の時間変化の特性図
である。 １……レーザ光出力部 ２……制御部 12……バイアス励起用半導体レーザ 14……パルス励起用半導体レーザ 16……偏光ビームスプリッタ 18……集光レンズ 20……Nd:YAGレーザ（固体レーザ） 22……出力ミラー 41……バイアス励起用半導体レーザ用出力コントローラ 42……パルス励起用半導体レーザ用出力コントローラ 43……外部信号入力部 Ｃ……非線形光学結晶 Ｒ……光共振器
緩和振動が抑制された状態を示す図、 第６図乃至第９図は本発明の実施例の理論計算の結果を
示し、緩和振動が抑制された状態を示す図、 第10図は従来方式の固体レーザ出力の時間変化の特性図
である。 １……レーザ光出力部 ２……制御部 12……バイアス励起用半導体レーザ 14……パルス励起用半導体レーザ 16……偏光ビームスプリッタ 18……集光レンズ 20……Nd:YAGレーザ（固体レーザ） 22……出力ミラー 41……バイアス励起用半導体レーザ用出力コントローラ 42……パルス励起用半導体レーザ用出力コントローラ 43……外部信号入力部 Ｃ……非線形光学結晶 Ｒ……光共振器
Claims (2)
- 【請求項１】半導体レーザからの出力光を励起光として
固体レーザに供給し、当該固体レーザを励起させてレー
ザ光を発振する固体レーザの発振装置において、 前記固体レーザの出力における緩和振動の周期、また
は、前記緩和振動の周期の整数倍のパルス幅を有するパ
ルス励起光を前記半導体レーザから前記固体レーザに供
給せしめる制御を行う制御部を備えたことを特徴とする
固体レーザの発振装置。 - 【請求項２】前記制御部は、予め前記半導体レーザまた
は他の半導体レーザの出力光を前記固体レーザに供給す
ることにより、当該固体レーザが励起開始するしきい値
以上に当該固体レーザを励起する手段を備えたことを特
徴とする請求項１記載の固体レーザの発振装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2184865A JP3064342B2 (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | 固体レーザの発振装置 |
| US07/728,894 US5214666A (en) | 1990-07-12 | 1991-07-10 | Solid state laser oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2184865A JP3064342B2 (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | 固体レーザの発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0471281A JPH0471281A (ja) | 1992-03-05 |
| JP3064342B2 true JP3064342B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=16160666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2184865A Expired - Fee Related JP3064342B2 (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | 固体レーザの発振装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5214666A (ja) |
| JP (1) | JP3064342B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6374311B1 (en) * | 1991-10-01 | 2002-04-16 | Intermec Ip Corp. | Communication network having a plurality of bridging nodes which transmit a beacon to terminal nodes in power saving state that it has messages awaiting delivery |
| DE19601991A1 (de) * | 1995-01-31 | 1996-08-01 | Zeiss Carl Fa | Laser-Anordung und Verfahren zum Betrieb einer derartigen Laser-Anordnung |
| US5721749A (en) * | 1996-01-30 | 1998-02-24 | Trw Inc. | Laser pulse profile control by modulating relaxation oscillations |
| US5822345A (en) * | 1996-07-08 | 1998-10-13 | Presstek, Inc. | Diode-pumped laser system and method |
| US5757831A (en) * | 1996-07-12 | 1998-05-26 | Lightwave Electronics Corp. | Electronic suppression of optical feedback instabilities in a solid-state laser |
| JP2004172237A (ja) * | 2002-11-18 | 2004-06-17 | Sharp Corp | 光送信制御装置 |
| US7352784B2 (en) * | 2004-07-20 | 2008-04-01 | Jds Uniphase Corporation | Laser burst boosting method and apparatus |
| US7218655B2 (en) * | 2004-10-08 | 2007-05-15 | B&W Tek Property, Inc. | Solid state laser insensitive to temperature changes |
| JP2007144640A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Dainippon Printing Co Ltd | 記入用紙 |
| FR2926932A1 (fr) * | 2008-01-25 | 2009-07-31 | Saint Louis Inst | Procede d'emission d'un rayonnement laser pulse et source laser associee |
| DE102015106728A1 (de) * | 2015-02-09 | 2016-08-11 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren und System zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3806829A (en) * | 1971-04-13 | 1974-04-23 | Sys Inc | Pulsed laser system having improved energy control with improved power supply laser emission energy sensor and adjustable repetition rate control features |
| DE3884433T2 (de) * | 1987-03-17 | 1994-03-10 | Toshiba Kawasaki Kk | Laser-Vorrichtungen. |
| JPH01230277A (ja) * | 1988-03-10 | 1989-09-13 | Brother Ind Ltd | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
-
1990
- 1990-07-12 JP JP2184865A patent/JP3064342B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-07-10 US US07/728,894 patent/US5214666A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0471281A (ja) | 1992-03-05 |
| US5214666A (en) | 1993-05-25 |
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