JP3251873B2 - レーザ増幅装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、励起光によって
励起されレーザ光を増幅する定常的レーザ増幅装置に関
するものである。
励起されレーザ光を増幅する定常的レーザ増幅装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２３は従来のレーザ増幅装置の一例と
してあげた、例えば OPTICS COMMUNICATION 1986年，Vo
lume 60，number 5，309ページに記載された色素レーザ
増幅装置の構成図であり、レーザ光が励起領域を２回通
過する構成の例である。図において、１は色素レーザ入
射光Ｄ1と色素レーザ出射光（即ち増幅光）Ｄ2を分離す
る偏光ビームスプリッタ、４は偏光回転素子、５はレー
ザ媒質である色素溶液６を収納する色素セル、Ｐは励起
光、７は励起領域８を形成するスリット、９はレーザ光
を再び励起領域に戻すための全反射鏡、１３および１４
はレーザ光Ｄを励起領域に収束させるための第１のレン
ズおよび第２のレンズである。
してあげた、例えば OPTICS COMMUNICATION 1986年，Vo
lume 60，number 5，309ページに記載された色素レーザ
増幅装置の構成図であり、レーザ光が励起領域を２回通
過する構成の例である。図において、１は色素レーザ入
射光Ｄ1と色素レーザ出射光（即ち増幅光）Ｄ2を分離す
る偏光ビームスプリッタ、４は偏光回転素子、５はレー
ザ媒質である色素溶液６を収納する色素セル、Ｐは励起
光、７は励起領域８を形成するスリット、９はレーザ光
を再び励起領域に戻すための全反射鏡、１３および１４
はレーザ光Ｄを励起領域に収束させるための第１のレン
ズおよび第２のレンズである。
【０００３】次に動作について説明する。透明な色素セ
ル５には、色素レーザ媒体である色素溶液６が封入ある
いは循環されている。この色素セル５のスリット７中に
励起光Ｐが照射されると、色素溶液６内の色素分子が光
を吸収し励起され、色素セル５のスリット７中に励起領
域８を形成する。一方、色素レーザ入射光Ｄ1 は、偏光
ビームスプリッタ１を透過する方向の直線偏光で入射さ
れ、第１のパスＰ1 の方向に進み、第１のレンズ１３に
よって収束され、色素セル５のスリット７中に形成され
た励起領域８を通過することによって利得を得る。利得
を得た色素レーザ光は、第２のレンズ１４でコリメート
され、偏光回転素子４によって円偏光に変換され、全反
射鏡９でほぼ同軸上に反射される。全反射鏡９で反射さ
れた色素レーザ光は、偏光の回転方向が逆転され、再び
偏光回転素子４に入射される。偏光回転素子４では、逆
転された円偏光のレーザ光の偏光を色素レーザ入射光Ｄ
1の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換し、第２
のレンズで収束され、再び励起領域８を通過し、２度目
の利得を得る。２度目の利得を得た色素レーザ光は、第
１のレンズ１３でコリメートされた後、偏光ビームスプ
リッタ１によって反射され第２のパスＰ2方向に進み、
色素レーザ入射光Ｄ1の光軸と分離され、色素レーザ増
幅光Ｄ2が得られる。
ル５には、色素レーザ媒体である色素溶液６が封入ある
いは循環されている。この色素セル５のスリット７中に
励起光Ｐが照射されると、色素溶液６内の色素分子が光
を吸収し励起され、色素セル５のスリット７中に励起領
域８を形成する。一方、色素レーザ入射光Ｄ1 は、偏光
ビームスプリッタ１を透過する方向の直線偏光で入射さ
れ、第１のパスＰ1 の方向に進み、第１のレンズ１３に
よって収束され、色素セル５のスリット７中に形成され
た励起領域８を通過することによって利得を得る。利得
を得た色素レーザ光は、第２のレンズ１４でコリメート
され、偏光回転素子４によって円偏光に変換され、全反
射鏡９でほぼ同軸上に反射される。全反射鏡９で反射さ
れた色素レーザ光は、偏光の回転方向が逆転され、再び
偏光回転素子４に入射される。偏光回転素子４では、逆
転された円偏光のレーザ光の偏光を色素レーザ入射光Ｄ
1の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換し、第２
のレンズで収束され、再び励起領域８を通過し、２度目
の利得を得る。２度目の利得を得た色素レーザ光は、第
１のレンズ１３でコリメートされた後、偏光ビームスプ
リッタ１によって反射され第２のパスＰ2方向に進み、
色素レーザ入射光Ｄ1の光軸と分離され、色素レーザ増
幅光Ｄ2が得られる。
【０００４】また、図２４は従来のレーザ増幅装置の他
の例としてあげた、例えば特開平７−１４２７９９号公
報に記載されたレーザビーム再生増幅装置の構成図であ
り、レーザ光が励起領域を多数回通過する構成の例であ
る。図において、１はレーザ入射光Ｄ1 とレーザ出射光
Ｄ2 を分離する第１の偏光ビームスプリッタ、Ｐは励起
光、３１，３２は共振器鏡、３３は利得媒質、３４はレ
ーザ増幅光Ｄ2 の波長を分散するプリズム、３５は分散
された波長のうち所定の波長のみを選択通過させるスリ
ット、３６は発散する増幅光を平行光線にするためのプ
リズムであり、プリズム３４とスリット３５とプリズム
３６とにより波長選択手段３７が構成される。３８はレ
ーザ光Ｄの偏光を９０°回転させるためのλ／２波長
板、３９は電圧を印加させてレーザ光Ｄの偏光を回転さ
せるポッケルスセルである。
の例としてあげた、例えば特開平７−１４２７９９号公
報に記載されたレーザビーム再生増幅装置の構成図であ
り、レーザ光が励起領域を多数回通過する構成の例であ
る。図において、１はレーザ入射光Ｄ1 とレーザ出射光
Ｄ2 を分離する第１の偏光ビームスプリッタ、Ｐは励起
光、３１，３２は共振器鏡、３３は利得媒質、３４はレ
ーザ増幅光Ｄ2 の波長を分散するプリズム、３５は分散
された波長のうち所定の波長のみを選択通過させるスリ
ット、３６は発散する増幅光を平行光線にするためのプ
リズムであり、プリズム３４とスリット３５とプリズム
３６とにより波長選択手段３７が構成される。３８はレ
ーザ光Ｄの偏光を９０°回転させるためのλ／２波長
板、３９は電圧を印加させてレーザ光Ｄの偏光を回転さ
せるポッケルスセルである。
【０００５】次に動作について説明する。このレーザビ
ーム再生増幅装置では、励起光Ｐにより利得媒質３３を
励起し、利得媒質３３に励起領域を形成する。レーザ入
射光Ｄ1 はＳ偏光した短パルスビームで光合成手段とし
ての第１の偏光ビームスプリッタ１で反射された後、電
圧が印加されない状態のポッケルスセル３９を通過し、
利得媒質３３を通過し増幅される。この増幅された増幅
光の偏光状態はλ／２波長板３８によりＳ偏光からＰ偏
光に変わり第２の偏光ビームスプリッタ３を通過する。
この増幅光は、プリズム３４により波長が分散され、分
散された波長のうちの所定の波長領域のみがスリット３
５により選択される。この選択された所定の波長の増幅
光はスリット３５通過後プリズム３６により集光され平
行光線となり、共振器鏡３２により反射される。反射さ
れた増幅光はプリズム３６、スリット３５、プリズム３
４を順次通過し、λ／２波長板３８によりＰ偏光からＳ
偏光に変わり、利得媒質３３で再度増幅される。ここ
で、ポッケルスセル３９に電圧を印加させてλ／２の位
相遅れを生じさせることにより増幅光をＳ偏光からＰ偏
光に変化させる。その後、この増幅光は第１の偏光ビー
ムスプリッタ１を通過し共振器鏡３１で反射され、再度
第１の偏光ビームスプリッタ１を通過しポッケルスセル
３９によりＰ偏光からＳ偏光に変更状態が変わる。この
ように、レーザ入射光Ｄ1 は共振器鏡３１、３２間を往
復する間に利得媒質３３により増幅される。十分増幅さ
れた増幅光は第１の偏光ビームスプリッタ６を通過した
後ポッケルスセル３９に入射するが、ここで、ポッケル
スセル３９の電圧を０にしておけば通過後の位相遅れが
ないようにすることができる。このときの増幅光の偏光
状態はＰ偏光であるから、利得媒質３３で増幅された後
にλ／２波長板３８でＳ偏光に変えられ、第２の偏光ビ
ームスプリッタ２により反射されレーザ増幅光Ｄ2とし
て取り出される。
ーム再生増幅装置では、励起光Ｐにより利得媒質３３を
励起し、利得媒質３３に励起領域を形成する。レーザ入
射光Ｄ1 はＳ偏光した短パルスビームで光合成手段とし
ての第１の偏光ビームスプリッタ１で反射された後、電
圧が印加されない状態のポッケルスセル３９を通過し、
利得媒質３３を通過し増幅される。この増幅された増幅
光の偏光状態はλ／２波長板３８によりＳ偏光からＰ偏
光に変わり第２の偏光ビームスプリッタ３を通過する。
この増幅光は、プリズム３４により波長が分散され、分
散された波長のうちの所定の波長領域のみがスリット３
５により選択される。この選択された所定の波長の増幅
光はスリット３５通過後プリズム３６により集光され平
行光線となり、共振器鏡３２により反射される。反射さ
れた増幅光はプリズム３６、スリット３５、プリズム３
４を順次通過し、λ／２波長板３８によりＰ偏光からＳ
偏光に変わり、利得媒質３３で再度増幅される。ここ
で、ポッケルスセル３９に電圧を印加させてλ／２の位
相遅れを生じさせることにより増幅光をＳ偏光からＰ偏
光に変化させる。その後、この増幅光は第１の偏光ビー
ムスプリッタ１を通過し共振器鏡３１で反射され、再度
第１の偏光ビームスプリッタ１を通過しポッケルスセル
３９によりＰ偏光からＳ偏光に変更状態が変わる。この
ように、レーザ入射光Ｄ1 は共振器鏡３１、３２間を往
復する間に利得媒質３３により増幅される。十分増幅さ
れた増幅光は第１の偏光ビームスプリッタ６を通過した
後ポッケルスセル３９に入射するが、ここで、ポッケル
スセル３９の電圧を０にしておけば通過後の位相遅れが
ないようにすることができる。このときの増幅光の偏光
状態はＰ偏光であるから、利得媒質３３で増幅された後
にλ／２波長板３８でＳ偏光に変えられ、第２の偏光ビ
ームスプリッタ２により反射されレーザ増幅光Ｄ2とし
て取り出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図２３に示す従来のレ
ーザ増幅装置は以上の様に構成されており、レーザ光が
励起領域を２回通過する構成では、励起領域に蓄えられ
たエネルギーを十分にレーザ光の増幅に用いることがで
きず、励起光からレーザ増幅光への変換効率が低く、増
幅倍率が小さいという問題があった。さらに、励起領域
に蓄えられたエネルギーがレーザ光の増幅に使われず、
自然放出の増幅光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Em
ission）の発生割合が大きくなり、レーザ増幅光のビー
ム品質を劣化させるという問題があった。また、図２４
に示すレーザ光が励起領域を多数回通過する構成では、
共振器鏡を用いてレーザ光を共振させるため、レーザ入
射光の縦モード間隔と共振モード間隔を一致させる必要
があり、さらに、共振器間で新たに発振するレーザ光を
抑制するための波長選択手段が必要になり、装置が複雑
になり、さらに増幅できるレーザ光のパスル幅が共振器
間を光が１往復する時間よりも短いという制限があるな
どの問題があった。
ーザ増幅装置は以上の様に構成されており、レーザ光が
励起領域を２回通過する構成では、励起領域に蓄えられ
たエネルギーを十分にレーザ光の増幅に用いることがで
きず、励起光からレーザ増幅光への変換効率が低く、増
幅倍率が小さいという問題があった。さらに、励起領域
に蓄えられたエネルギーがレーザ光の増幅に使われず、
自然放出の増幅光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Em
ission）の発生割合が大きくなり、レーザ増幅光のビー
ム品質を劣化させるという問題があった。また、図２４
に示すレーザ光が励起領域を多数回通過する構成では、
共振器鏡を用いてレーザ光を共振させるため、レーザ入
射光の縦モード間隔と共振モード間隔を一致させる必要
があり、さらに、共振器間で新たに発振するレーザ光を
抑制するための波長選択手段が必要になり、装置が複雑
になり、さらに増幅できるレーザ光のパスル幅が共振器
間を光が１往復する時間よりも短いという制限があるな
どの問題があった。
【０００７】この発明はかかる問題点を解消するために
なされたもので、励起光からレーザ増幅光への変換効率
を増大させてＡＳＥの発生を抑制し、大きな増幅倍率が
得られ、ＡＳＥの発生が小さなレーザ増幅装置を提供す
ることを目的とする。
なされたもので、励起光からレーザ増幅光への変換効率
を増大させてＡＳＥの発生を抑制し、大きな増幅倍率が
得られ、ＡＳＥの発生が小さなレーザ増幅装置を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明のレーザ増幅装
置の第１の構成は、レーザ媒質に励起光を照射して上記
レーザ媒質を励起することにより上記レーザ媒質に励起
領域を形成するとともに、上記励起領域にレーザ光を入
射させ、上記レーザ光の増幅を行うレーザ増幅装置にお
いて、上記レーザ媒質のレーザ光の光軸に沿う壁面を上
記レーザ光の光軸に対して角度θ d だけ傾け、上記角度
θ d は上記レーザ光の幅をＷ d とし、励起領域のレーザ
光に沿う方向の長さをｄ p とした時、ｓｉｎθ d ＝ ｗ d
／ｄ p となる大きさとしたものである。
置の第１の構成は、レーザ媒質に励起光を照射して上記
レーザ媒質を励起することにより上記レーザ媒質に励起
領域を形成するとともに、上記励起領域にレーザ光を入
射させ、上記レーザ光の増幅を行うレーザ増幅装置にお
いて、上記レーザ媒質のレーザ光の光軸に沿う壁面を上
記レーザ光の光軸に対して角度θ d だけ傾け、上記角度
θ d は上記レーザ光の幅をＷ d とし、励起領域のレーザ
光に沿う方向の長さをｄ p とした時、ｓｉｎθ d ＝ ｗ d
／ｄ p となる大きさとしたものである。
【０００９】また、この発明のレーザ増幅装置の第２の
構成は、第１の構成において、上記レーザ光の入射光と
出射される増幅光とを分離する光分離手段と、偏光回転
素子と偏光ビームスプリッタを用い、上記レーザ光を上
記励起領域を通過して往復または旋回させる光路を有
し、上記レーザ光を上記励起領域を３回以上通過させる
光合成分離手段とを備えたものである。
構成は、第１の構成において、上記レーザ光の入射光と
出射される増幅光とを分離する光分離手段と、偏光回転
素子と偏光ビームスプリッタを用い、上記レーザ光を上
記励起領域を通過して往復または旋回させる光路を有
し、上記レーザ光を上記励起領域を３回以上通過させる
光合成分離手段とを備えたものである。
【００１０】また、この発明のレーザ増幅装置の第３の
構成は、第２の構成において、上記光分離手段の偏光回
転素子としてファラディローテータを用い、上記光合成
分離手段の偏光回転素子としてλ／４波長、λ／２波長
板またはファラディローテータを用いたものである。
構成は、第２の構成において、上記光分離手段の偏光回
転素子としてファラディローテータを用い、上記光合成
分離手段の偏光回転素子としてλ／４波長、λ／２波長
板またはファラディローテータを用いたものである。
【００１１】また、この発明のレーザ増幅装置の第４の
構成は、第２または第３の構成において、上記光分離手
段を、レーザ入射光とレーザ増幅光を分離する第１の偏
光ビームスプリッタと、上記レーザ入射光と上記レーザ
増幅光の偏光方向を直交させるファラディローテータと
で構成し、上記光合成分離手段を、上記レーザ入射光お
よびこれと偏光方向が同じレーザ増幅光を透過（または
反射）する第２の偏光ビームスプリッタと、上記第２の
偏光ビームスプリッタを経て上記励起領域を通過した上
記レーザ光を上記レーザ光とほぼ同軸上に反射する第１
の全反射鏡と、上記レーザ光の光軸および上記第１の全
反射鏡で反射されたレーザ光の光軸上、上記第２の偏光
ビームスプリッタと第１の全反射鏡間に配置された偏光
回転素子と、上記第２の偏光ビームスプリッタで反射
（または透過）されたレーザ光をこの反射（または透
過）されたレーザ光とほぼ同軸上に反射させる第２の全
反射鏡とで構成したものである。
構成は、第２または第３の構成において、上記光分離手
段を、レーザ入射光とレーザ増幅光を分離する第１の偏
光ビームスプリッタと、上記レーザ入射光と上記レーザ
増幅光の偏光方向を直交させるファラディローテータと
で構成し、上記光合成分離手段を、上記レーザ入射光お
よびこれと偏光方向が同じレーザ増幅光を透過（または
反射）する第２の偏光ビームスプリッタと、上記第２の
偏光ビームスプリッタを経て上記励起領域を通過した上
記レーザ光を上記レーザ光とほぼ同軸上に反射する第１
の全反射鏡と、上記レーザ光の光軸および上記第１の全
反射鏡で反射されたレーザ光の光軸上、上記第２の偏光
ビームスプリッタと第１の全反射鏡間に配置された偏光
回転素子と、上記第２の偏光ビームスプリッタで反射
（または透過）されたレーザ光をこの反射（または透
過）されたレーザ光とほぼ同軸上に反射させる第２の全
反射鏡とで構成したものである。
【００１２】また、この発明の第５の構成は、第２また
は第３の構成において、上記光分離手段を、レーザ入射
光とレーザ増幅光を分離する第１の偏光ビームスプリッ
タと、上記レーザ入射光と上記レーザ増幅光の偏光方向
を直交させるファラディローテータとで構成し、上記光
合成分離手段を、上記レーザ入射光とこれと偏光方向が
同じレーザ増幅光を透過（または反射）する第２の偏光
ビームスプリッタと、上記第２の偏光ビームスプリッタ
を経て上記励起領域を通過したレーザ光を反射して上記
第２の偏光ビームスプリッタに戻す２枚以上の第１の全
反射鏡と、上記レーザ光の光軸上に配置された偏光回転
素子と、上記第２の偏光ビームスプリッタで透過（また
は反射）されたレーザ光をこれとほぼ同軸上に反射させ
る第２の全反射鏡とで構成したものである。
は第３の構成において、上記光分離手段を、レーザ入射
光とレーザ増幅光を分離する第１の偏光ビームスプリッ
タと、上記レーザ入射光と上記レーザ増幅光の偏光方向
を直交させるファラディローテータとで構成し、上記光
合成分離手段を、上記レーザ入射光とこれと偏光方向が
同じレーザ増幅光を透過（または反射）する第２の偏光
ビームスプリッタと、上記第２の偏光ビームスプリッタ
を経て上記励起領域を通過したレーザ光を反射して上記
第２の偏光ビームスプリッタに戻す２枚以上の第１の全
反射鏡と、上記レーザ光の光軸上に配置された偏光回転
素子と、上記第２の偏光ビームスプリッタで透過（また
は反射）されたレーザ光をこれとほぼ同軸上に反射させ
る第２の全反射鏡とで構成したものである。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
実施の形態１．以下、この発明のレーザ増幅装置につい
て実施の形態に基づき具体的に説明する。図１はこの発
明の実施の形態１による定常的レーザ増幅装置としての
色素レーザ増幅装置を示す構成図である。図において、
Ｓは光分離手段、Ｍは光合成分離手段、５は色素セル、
６は色素溶液、７はスリット、８は励起領域、Ｄ1 は色
素レーザ入射光、Ｄ2は色素レーザ増幅光、Ｐ1は第１の
パス、Ｐ2は第２のパス、Ｐ3は第３のパス、Ｐ4は第４
のパス、Ｐは励起光である。
て実施の形態に基づき具体的に説明する。図１はこの発
明の実施の形態１による定常的レーザ増幅装置としての
色素レーザ増幅装置を示す構成図である。図において、
Ｓは光分離手段、Ｍは光合成分離手段、５は色素セル、
６は色素溶液、７はスリット、８は励起領域、Ｄ1 は色
素レーザ入射光、Ｄ2は色素レーザ増幅光、Ｐ1は第１の
パス、Ｐ2は第２のパス、Ｐ3は第３のパス、Ｐ4は第４
のパス、Ｐは励起光である。
【００１８】次に動作について説明する。透明な色素セ
ル５は例えば石英、光学ガラス、サファイアなどの色素
レーザ光Ｄおよび励起光Ｐに対して光学的に透明な材質
で構成されており、レーザ媒質である色素溶液６はシー
リングされた色素セル５のスリット７中に封入されてい
るか、もしくは循環している。例えば、ネオジウム固体
レーザの第２高調波、銅蒸気レーザ、エキシマレーザな
どの励起光Ｐを色素セル５中の色素溶液６に入射する
と、この励起光Ｐにより、色素溶液内の色素分子が光を
吸収し励起され、色素セル５のスリット７の内側に沿っ
て励起領域を形成する。一方、色素レーザ入射光Ｄ
1 は、光分離手段Ｓおよび光合成分離手段Ｍを経て色素
セル５内のスリット７の励起領域８を通過し利得を得
る。励起領域８を通過し利得を得た色素レーザ光Ｄは、
光合成分離手段Ｍにより色素レーザ入射光Ｄ1 と分離ま
たは合成され、再び励起領域８を通過し利得を得、光合
成分離手段Ｍによって再び色素レーザ入射光Ｄ1 と分離
または合成され、４たび励起領域８を通過し利得を得
る。このようにして、３回以上励起領域８を通過した色
素レーザ光Ｄは、光合成分離手段Ｍにより色素レーザ入
射光Ｄ1 とほぼ同じ光軸上を逆方向に進行し、光分離手
段Ｓによって、色素レーザ入射光Ｄ1 と分離され、色素
レーザ増幅光Ｄ2 が得られる。
ル５は例えば石英、光学ガラス、サファイアなどの色素
レーザ光Ｄおよび励起光Ｐに対して光学的に透明な材質
で構成されており、レーザ媒質である色素溶液６はシー
リングされた色素セル５のスリット７中に封入されてい
るか、もしくは循環している。例えば、ネオジウム固体
レーザの第２高調波、銅蒸気レーザ、エキシマレーザな
どの励起光Ｐを色素セル５中の色素溶液６に入射する
と、この励起光Ｐにより、色素溶液内の色素分子が光を
吸収し励起され、色素セル５のスリット７の内側に沿っ
て励起領域を形成する。一方、色素レーザ入射光Ｄ
1 は、光分離手段Ｓおよび光合成分離手段Ｍを経て色素
セル５内のスリット７の励起領域８を通過し利得を得
る。励起領域８を通過し利得を得た色素レーザ光Ｄは、
光合成分離手段Ｍにより色素レーザ入射光Ｄ1 と分離ま
たは合成され、再び励起領域８を通過し利得を得、光合
成分離手段Ｍによって再び色素レーザ入射光Ｄ1 と分離
または合成され、４たび励起領域８を通過し利得を得
る。このようにして、３回以上励起領域８を通過した色
素レーザ光Ｄは、光合成分離手段Ｍにより色素レーザ入
射光Ｄ1 とほぼ同じ光軸上を逆方向に進行し、光分離手
段Ｓによって、色素レーザ入射光Ｄ1 と分離され、色素
レーザ増幅光Ｄ2 が得られる。
【００１９】このように色素レーザ光Ｄは、励起領域８
を４回通過して利得を得るので、増幅倍率の大きな色素
レーザ増幅光Ｄ2を得ることができる。また、色素レー
ザ光Ｄは、励起領域８を４回通過して利得を得るので、
励起レーザ光Ｐから色素レーザ増幅光Ｄ2 へのエネルギ
ー変換効率が向上できるので、ＡＳＥの発生を増幅光に
対して相対的に抑制することができる。
を４回通過して利得を得るので、増幅倍率の大きな色素
レーザ増幅光Ｄ2を得ることができる。また、色素レー
ザ光Ｄは、励起領域８を４回通過して利得を得るので、
励起レーザ光Ｐから色素レーザ増幅光Ｄ2 へのエネルギ
ー変換効率が向上できるので、ＡＳＥの発生を増幅光に
対して相対的に抑制することができる。
【００２０】なお、この実施の形態では、色素セル５に
対して励起光Ｐを片側から照射する構成を示したが、励
起光Ｐを両側から照射する構成としても同様の効果を奏
する。
対して励起光Ｐを片側から照射する構成を示したが、励
起光Ｐを両側から照射する構成としても同様の効果を奏
する。
【００２１】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２によるレーザ増幅装置としての色素レーザ増幅装置
を示す構成図である。図において、１は第１の偏光ビー
ムスプリッタ、２はファラディローテータ、３は第２の
偏光ビームスプリッタ、４は偏光回転素子、９は第１の
全反射鏡、１０は第２の全反射鏡である。
態２によるレーザ増幅装置としての色素レーザ増幅装置
を示す構成図である。図において、１は第１の偏光ビー
ムスプリッタ、２はファラディローテータ、３は第２の
偏光ビームスプリッタ、４は偏光回転素子、９は第１の
全反射鏡、１０は第２の全反射鏡である。
【００２２】次に動作について説明する。上記実施の形
態１では、光分離手段Ｓおよび光合成分離手段Ｍによっ
て、色素レーザ光Ｄが励起領域８を３回以上通過する構
成を示したが、実施の形態２では、光分離手段Ｓを第１
の偏光ビームスプリッタ１、ファラディローテータ２で
構成し、光合成分離手段Ｍを第２の偏光ビームスプリッ
タ３、偏光回転素子４、第１の全反射鏡９、第２の全反
射鏡１０で構成した。色素レーザ入射光Ｄ1 は、偏光分
離手段としての第１の偏光ビームスプリッタ１に対し透
過できる偏光方向の直線偏光で入射される。透過された
色素レーザ入射光Ｄ1 は、偏光方向回転手段としての磁
気光学素子であるファラディローテータ２を通過し、４
５°偏光方向が回転される。偏光面が回転された色素レ
ーザ入射光の偏光方向に対して偏光分離・合成手段とし
ての第２の偏光ビームスプリッタ３の透過偏光を一致さ
せ、第２の偏光ビームスプリッタ３を透過し、第１のパ
スＰ1方向に進行する色素レーザ入射光Ｄ1を、例えばλ
／４波長板、フレネルロムなどの偏光回転素子４に入射
し、直線偏光から右回りあるいは左回りの円偏光に変換
する。円偏光に変換された色素レーザ光Ｄは、色素セル
５内のスリット７の励起領域８を通過し利得を得たの
ち、第１の全反射鏡９で垂直に反射される。垂直に反射
された色素レーザ光Ｄは、第１の全反射鏡９に入射した
色素レーザ光Ｄと同じ光軸上を逆向きに進行し、偏光の
回転方向も逆向きになった状態で再び励起領域８を通過
し利得を得、偏光回転素子４によって、色素レーザ入射
光Ｄ1 の偏光方向と直交方向の直線偏光に変換されるた
め、第２の偏光ビームスプリッタ３で第２のパスＰ2 方
向に反射される。第２の偏光ビームスプリッタ３で反射
された色素レーザ光Ｄは、第２の全反射鏡１０によって
垂直に反射し、第２の全反射鏡１０に入射した色素レー
ザ光Ｄと同じ光軸上を逆向きに進行し、再び、第２の偏
光ビームスプリッタで第３のパスＰ3 方向に反射され、
偏光回転素子４で、直線偏光から左回りあるいは右回り
の円偏光に変換され、３たび励起領域８を通過し利得を
得る。３たび励起領域８を通過した色素レーザ光Ｄは、
第１の全反射鏡９で垂直に反射され、第１の全反射鏡９
に入射した色素レーザ光Ｄと同じ光軸上を逆向きに進行
し、偏光の回転方向も逆向きになった状態で４たび励起
領域８を通過し利得を得、偏光回転素子４によって、色
素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方向と同方向の直線偏光に変
換されるため、第２の偏光ビームスプリッタ３を通過し
第４のパスＰ4 方向に進行し、ファラディローテータ２
を通過する。ファラディローテータ２を通過した色素レ
ーザ光Ｄは偏光面が色素レーザ入射光Ｄ1 と直交した方
向に回転され、第１の偏光ビームスプリッタ１で反射さ
れ、色素レーザ増幅光Ｄ2 が出射される。また、以上の
動作は定常的な機能部品から成る装置によって行われる
ので、連続入射光（ＣＷ）にもパルス入射光にも対応で
きるものである。
態１では、光分離手段Ｓおよび光合成分離手段Ｍによっ
て、色素レーザ光Ｄが励起領域８を３回以上通過する構
成を示したが、実施の形態２では、光分離手段Ｓを第１
の偏光ビームスプリッタ１、ファラディローテータ２で
構成し、光合成分離手段Ｍを第２の偏光ビームスプリッ
タ３、偏光回転素子４、第１の全反射鏡９、第２の全反
射鏡１０で構成した。色素レーザ入射光Ｄ1 は、偏光分
離手段としての第１の偏光ビームスプリッタ１に対し透
過できる偏光方向の直線偏光で入射される。透過された
色素レーザ入射光Ｄ1 は、偏光方向回転手段としての磁
気光学素子であるファラディローテータ２を通過し、４
５°偏光方向が回転される。偏光面が回転された色素レ
ーザ入射光の偏光方向に対して偏光分離・合成手段とし
ての第２の偏光ビームスプリッタ３の透過偏光を一致さ
せ、第２の偏光ビームスプリッタ３を透過し、第１のパ
スＰ1方向に進行する色素レーザ入射光Ｄ1を、例えばλ
／４波長板、フレネルロムなどの偏光回転素子４に入射
し、直線偏光から右回りあるいは左回りの円偏光に変換
する。円偏光に変換された色素レーザ光Ｄは、色素セル
５内のスリット７の励起領域８を通過し利得を得たの
ち、第１の全反射鏡９で垂直に反射される。垂直に反射
された色素レーザ光Ｄは、第１の全反射鏡９に入射した
色素レーザ光Ｄと同じ光軸上を逆向きに進行し、偏光の
回転方向も逆向きになった状態で再び励起領域８を通過
し利得を得、偏光回転素子４によって、色素レーザ入射
光Ｄ1 の偏光方向と直交方向の直線偏光に変換されるた
め、第２の偏光ビームスプリッタ３で第２のパスＰ2 方
向に反射される。第２の偏光ビームスプリッタ３で反射
された色素レーザ光Ｄは、第２の全反射鏡１０によって
垂直に反射し、第２の全反射鏡１０に入射した色素レー
ザ光Ｄと同じ光軸上を逆向きに進行し、再び、第２の偏
光ビームスプリッタで第３のパスＰ3 方向に反射され、
偏光回転素子４で、直線偏光から左回りあるいは右回り
の円偏光に変換され、３たび励起領域８を通過し利得を
得る。３たび励起領域８を通過した色素レーザ光Ｄは、
第１の全反射鏡９で垂直に反射され、第１の全反射鏡９
に入射した色素レーザ光Ｄと同じ光軸上を逆向きに進行
し、偏光の回転方向も逆向きになった状態で４たび励起
領域８を通過し利得を得、偏光回転素子４によって、色
素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方向と同方向の直線偏光に変
換されるため、第２の偏光ビームスプリッタ３を通過し
第４のパスＰ4 方向に進行し、ファラディローテータ２
を通過する。ファラディローテータ２を通過した色素レ
ーザ光Ｄは偏光面が色素レーザ入射光Ｄ1 と直交した方
向に回転され、第１の偏光ビームスプリッタ１で反射さ
れ、色素レーザ増幅光Ｄ2 が出射される。また、以上の
動作は定常的な機能部品から成る装置によって行われる
ので、連続入射光（ＣＷ）にもパルス入射光にも対応で
きるものである。
【００２３】このように色素レーザ光Ｄは、励起領域８
を４回通過して利得を得るので、増幅倍率の大きな色素
レーザ増幅光Ｄ2を得ることができる。また、色素レー
ザ光Ｄは、励起領域８を４回通過して利得を得るので、
励起レーザ光Ｐから色素レーザ増幅光Ｄ2 へのエネルギ
ー変換効率が向上できるので、ＡＳＥの発生を増幅光に
対して相対的に抑制することができる。
を４回通過して利得を得るので、増幅倍率の大きな色素
レーザ増幅光Ｄ2を得ることができる。また、色素レー
ザ光Ｄは、励起領域８を４回通過して利得を得るので、
励起レーザ光Ｐから色素レーザ増幅光Ｄ2 へのエネルギ
ー変換効率が向上できるので、ＡＳＥの発生を増幅光に
対して相対的に抑制することができる。
【００２４】なお、この実施の形態２では、偏光回転素
子４を第２の偏光ビームスプリッタ３と色素セル５の間
に配置したが、偏光回転素子４を色素セル５と第１の全
反射鏡９の間に配置する構成としても同様の効果を奏す
る。また、色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方向を９０゜偏
光し、第１の偏光ビームスプリッタ１に対する入射方向
と出射方向を逆にしても同様の効果を奏する。
子４を第２の偏光ビームスプリッタ３と色素セル５の間
に配置したが、偏光回転素子４を色素セル５と第１の全
反射鏡９の間に配置する構成としても同様の効果を奏す
る。また、色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方向を９０゜偏
光し、第１の偏光ビームスプリッタ１に対する入射方向
と出射方向を逆にしても同様の効果を奏する。
【００２５】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３による色素レーザ増幅装置を示す構成図である。実
施の形態２は色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方向に対し、
第２の偏光ビームスプリッタ３の透過偏光方向を一致さ
せ、色素レーザ入射光Ｄ1 を透過させる構成を示した
が、実施の形態３では、色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方
向に対し、第２の偏光ビームスプリッタ３の反射偏光方
向を一致させ、色素レーザ入射光Ｄ1 を反射させる構成
とした。図において、第１のパスＰ1は色素レーザ入射
光Ｄ1が第２の偏光ビームスプリッタ３で反射される方
向、第２のパスＰ2 は偏光回転素子４を通過し第１の全
反射鏡９で反射され励起領域を２回通過した色素レーザ
光Ｄが第２の偏光ビームスプリッタ３を透過する方向、
第３のパスＰ3 は第２の全反射鏡１０で反射されが第２
の偏光ビームスプリッタ３を透過する方向、第４のパス
Ｐ4 は偏光回転素子４を通過し第１の全反射鏡９で反射
され励起領域を４回通過した色素レーザ光Ｄが第２の偏
光ビームスプリッタ３で反射される方向を示す。励起領
域８に対して実施の形態２と同様に色素レーザ光Ｄが４
回通過する構成とした。このような構成の色素レーザ増
幅装置においても、実施の形態２と同様、色素レーザ光
Ｄは、励起領域８を４回通過して利得を得るので、増幅
倍率の大きな色素レーザ増幅光Ｄ2 を得ることができ、
励起レーザ光Ｐから色素レーザ増幅光Ｄ2 へのエネルギ
ー変換効率が向上できるのでＡＳＥの発生を相対的に抑
制することができる。
態３による色素レーザ増幅装置を示す構成図である。実
施の形態２は色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方向に対し、
第２の偏光ビームスプリッタ３の透過偏光方向を一致さ
せ、色素レーザ入射光Ｄ1 を透過させる構成を示した
が、実施の形態３では、色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方
向に対し、第２の偏光ビームスプリッタ３の反射偏光方
向を一致させ、色素レーザ入射光Ｄ1 を反射させる構成
とした。図において、第１のパスＰ1は色素レーザ入射
光Ｄ1が第２の偏光ビームスプリッタ３で反射される方
向、第２のパスＰ2 は偏光回転素子４を通過し第１の全
反射鏡９で反射され励起領域を２回通過した色素レーザ
光Ｄが第２の偏光ビームスプリッタ３を透過する方向、
第３のパスＰ3 は第２の全反射鏡１０で反射されが第２
の偏光ビームスプリッタ３を透過する方向、第４のパス
Ｐ4 は偏光回転素子４を通過し第１の全反射鏡９で反射
され励起領域を４回通過した色素レーザ光Ｄが第２の偏
光ビームスプリッタ３で反射される方向を示す。励起領
域８に対して実施の形態２と同様に色素レーザ光Ｄが４
回通過する構成とした。このような構成の色素レーザ増
幅装置においても、実施の形態２と同様、色素レーザ光
Ｄは、励起領域８を４回通過して利得を得るので、増幅
倍率の大きな色素レーザ増幅光Ｄ2 を得ることができ、
励起レーザ光Ｐから色素レーザ増幅光Ｄ2 へのエネルギ
ー変換効率が向上できるのでＡＳＥの発生を相対的に抑
制することができる。
【００２６】上記実施の形態２および３では、色素レー
ザ光Ｄを垂直に反射させる第１，第２の全反射鏡９，１
０を用いて色素レーザ光を往復反射させることにより励
起領域８を複数回通過させる光路を形成したが、この実
施の形態４では第１の全反射鏡９を複数個用いて色素レ
ーザ光Ｄを旋回させ、励起領域８を複数回通過させる光
路を形成したものである。
ザ光Ｄを垂直に反射させる第１，第２の全反射鏡９，１
０を用いて色素レーザ光を往復反射させることにより励
起領域８を複数回通過させる光路を形成したが、この実
施の形態４では第１の全反射鏡９を複数個用いて色素レ
ーザ光Ｄを旋回させ、励起領域８を複数回通過させる光
路を形成したものである。
【００２７】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４による色素レーザ増幅装置を示す構成図である。上
記実施の形態２では色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方向に
対し、第２の偏光ビームスプリッタ３の透過偏光方向を
一致させ、色素レーザ入射光Ｄ1 を透過させ、励起領域
８を透過した色素レーザ光Ｄを第１の全反射鏡９で垂直
に反射する構成を示したが、この実施の形態４では、第
２の偏光ビームスプリッタ３を透過し第１のパスＰ1 方
向に進行した色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方向を例えば
λ／２波長板、フレネルロム等の偏光回転素子４によっ
て９０°回転させる。偏光面が回転された色素レーザ入
射光Ｄは励起領域８を透過し利得を得、例えば３枚の第
１の全反射鏡９で順に反射され、第２の偏光ビームスプ
リッタ３に戻され、これによって第２のパスＰ2 方向に
反射され、第２の偏光ビームスプリッタ３を透過した色
素レーザ入射光Ｄ1 の光軸とほぼ同軸上に合成される。
第２の偏光ビームスプリッタ３で反射された色素レーザ
光Ｄは、偏光回転素子４によってさらに偏光面が９０°
回転させられるので、色素レーザ入射光Ｄ1 と同じ偏光
方向になり、２度励起領域８を通過し利得を得た後、第
１の全反射鏡９で反射され、第２の偏光ビームスプリッ
タ３を透過し、第２の全反射鏡１０で垂直に反射され、
第２の偏光ビームスプリッタ３を第３のパスＰ3 方向に
透過する。第２の偏光ビームスプリッタ３を透過した色
素レーザ光は、第１の全反射鏡９によって３たび励起領
域に導かれ、利得を得た後、偏光回転素子４によってさ
らに偏光面が９０°回転させられるので、第２の偏光ビ
ームスプリッタ３を第３のパスＰ3 方向に反射される。
第２の偏光ビームスプリッタ３で反射された色素レーザ
光Ｄは、第１の全反射鏡９で４たび励起領域８に導か
れ、利得を得た後、偏光回転素子４によってさらに偏光
面が９０°回転させられ、色素レーザ入射光Ｄ1 と同じ
偏光方向になり、第２の偏光ビームスプリッタ３を第４
のパスＰ4 方向に透過する。第２の偏光ビームスプリッ
タ３を透過した色素レーザ光Ｄは、実施の形態２同様、
ファラディローテータ２を通過し偏光面が色素レーザ入
射光Ｄ1 と直交した方向に回転され、第１の偏光ビーム
スプリッタ１で反射され、色素レーザ増幅光Ｄ2 が出射
される。このような構成の色素レーザ増幅装置において
も、実施の形態２と同様、色素レーザ光Ｄは、励起領域
８を４回通過して利得を得るので、増幅倍率の大きな色
素レーザ増幅光Ｄ2 を得ることができ、励起レーザ光Ｐ
から色素レーザ増幅光Ｄ2 へのエネルギー変換効率が向
上できるのでＡＳＥの発生を抑制することができる。
態４による色素レーザ増幅装置を示す構成図である。上
記実施の形態２では色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方向に
対し、第２の偏光ビームスプリッタ３の透過偏光方向を
一致させ、色素レーザ入射光Ｄ1 を透過させ、励起領域
８を透過した色素レーザ光Ｄを第１の全反射鏡９で垂直
に反射する構成を示したが、この実施の形態４では、第
２の偏光ビームスプリッタ３を透過し第１のパスＰ1 方
向に進行した色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方向を例えば
λ／２波長板、フレネルロム等の偏光回転素子４によっ
て９０°回転させる。偏光面が回転された色素レーザ入
射光Ｄは励起領域８を透過し利得を得、例えば３枚の第
１の全反射鏡９で順に反射され、第２の偏光ビームスプ
リッタ３に戻され、これによって第２のパスＰ2 方向に
反射され、第２の偏光ビームスプリッタ３を透過した色
素レーザ入射光Ｄ1 の光軸とほぼ同軸上に合成される。
第２の偏光ビームスプリッタ３で反射された色素レーザ
光Ｄは、偏光回転素子４によってさらに偏光面が９０°
回転させられるので、色素レーザ入射光Ｄ1 と同じ偏光
方向になり、２度励起領域８を通過し利得を得た後、第
１の全反射鏡９で反射され、第２の偏光ビームスプリッ
タ３を透過し、第２の全反射鏡１０で垂直に反射され、
第２の偏光ビームスプリッタ３を第３のパスＰ3 方向に
透過する。第２の偏光ビームスプリッタ３を透過した色
素レーザ光は、第１の全反射鏡９によって３たび励起領
域に導かれ、利得を得た後、偏光回転素子４によってさ
らに偏光面が９０°回転させられるので、第２の偏光ビ
ームスプリッタ３を第３のパスＰ3 方向に反射される。
第２の偏光ビームスプリッタ３で反射された色素レーザ
光Ｄは、第１の全反射鏡９で４たび励起領域８に導か
れ、利得を得た後、偏光回転素子４によってさらに偏光
面が９０°回転させられ、色素レーザ入射光Ｄ1 と同じ
偏光方向になり、第２の偏光ビームスプリッタ３を第４
のパスＰ4 方向に透過する。第２の偏光ビームスプリッ
タ３を透過した色素レーザ光Ｄは、実施の形態２同様、
ファラディローテータ２を通過し偏光面が色素レーザ入
射光Ｄ1 と直交した方向に回転され、第１の偏光ビーム
スプリッタ１で反射され、色素レーザ増幅光Ｄ2 が出射
される。このような構成の色素レーザ増幅装置において
も、実施の形態２と同様、色素レーザ光Ｄは、励起領域
８を４回通過して利得を得るので、増幅倍率の大きな色
素レーザ増幅光Ｄ2 を得ることができ、励起レーザ光Ｐ
から色素レーザ増幅光Ｄ2 へのエネルギー変換効率が向
上できるのでＡＳＥの発生を抑制することができる。
【００２８】なお、実施の形態４では、第１の全反射鏡
９を３枚で構成したが、２枚以上であれば同様の効果を
奏する。
９を３枚で構成したが、２枚以上であれば同様の効果を
奏する。
【００２９】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５によるレーザ増幅装置を示す構成図である。上記実
施の形態４では色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方向に対
し、第２の偏光ビームスプリッタ３の透過偏光方向を一
致させ、色素レーザ入射光Ｄ1 を透過させる構成を示し
たが、実施の形態５では、色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光
方向に対し、第２の偏光ビームスプリッタ３の反射偏光
方向を一致させ、色素レーザ入射光Ｄ1を反射させる構
成とした。図において、第１のパスＰ1 は色素レーザ入
射光Ｄ1が第２の偏光ビームスプリッタ３で反射される
方向、第２のパスＰ2 は偏光回転素子４を通過し第１の
全反射鏡９で反射され励起領域を１回通過した色素レー
ザ光Ｄが第２の偏光ビームスプリッタ３を透過する方
向、第３のパスＰ3 は第２の全反射鏡１０で反射され、
第２の偏光ビームスプリッタ３で反射される方向、第４
のパスＰ4 は偏光回転素子４を通過し第１の全反射鏡９
で反射され励起領域を４回通過した色素レーザ光Ｄが第
２の偏光ビームスプリッタ３で反射される方向を示す。
励起領域８に対して実施の形態４と同様に色素レーザ光
Ｄが４回通過する構成とした。このような構成の色素レ
ーザ増幅装置においても、実施の形態４と同様、色素レ
ーザ光Ｄは、励起領域８を４回通過して利得を得るの
で、増幅倍率の大きな色素レーザ増幅光Ｄ2 を得ること
ができ、励起レーザ光Ｐから色素レーザ増幅光Ｄ2 への
エネルギー変換効率が向上できるのでＡＳＥの発生を抑
制することができる。
態５によるレーザ増幅装置を示す構成図である。上記実
施の形態４では色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光方向に対
し、第２の偏光ビームスプリッタ３の透過偏光方向を一
致させ、色素レーザ入射光Ｄ1 を透過させる構成を示し
たが、実施の形態５では、色素レーザ入射光Ｄ1 の偏光
方向に対し、第２の偏光ビームスプリッタ３の反射偏光
方向を一致させ、色素レーザ入射光Ｄ1を反射させる構
成とした。図において、第１のパスＰ1 は色素レーザ入
射光Ｄ1が第２の偏光ビームスプリッタ３で反射される
方向、第２のパスＰ2 は偏光回転素子４を通過し第１の
全反射鏡９で反射され励起領域を１回通過した色素レー
ザ光Ｄが第２の偏光ビームスプリッタ３を透過する方
向、第３のパスＰ3 は第２の全反射鏡１０で反射され、
第２の偏光ビームスプリッタ３で反射される方向、第４
のパスＰ4 は偏光回転素子４を通過し第１の全反射鏡９
で反射され励起領域を４回通過した色素レーザ光Ｄが第
２の偏光ビームスプリッタ３で反射される方向を示す。
励起領域８に対して実施の形態４と同様に色素レーザ光
Ｄが４回通過する構成とした。このような構成の色素レ
ーザ増幅装置においても、実施の形態４と同様、色素レ
ーザ光Ｄは、励起領域８を４回通過して利得を得るの
で、増幅倍率の大きな色素レーザ増幅光Ｄ2 を得ること
ができ、励起レーザ光Ｐから色素レーザ増幅光Ｄ2 への
エネルギー変換効率が向上できるのでＡＳＥの発生を抑
制することができる。
【００３０】実施の形態６．図６はこの発明の実施の形
態６によるレーザ増幅装置を示す構成図である。この実
施の形態は、図２に示す実施の形態２における偏光回転
素子４のλ／４波長板、フレネルロムなどの替わりに第
２のファラディローテータ２１を用いたものである。次
に動作について説明する。色素レーザ入射光Ｄ1 は偏光
分離手段である第１の偏光ビームスプリッタ１を透過す
る偏光方向の直線偏光として入射される。色素レーザ入
射光Ｄ1 はファラディローテータ２で直線偏光のまま偏
光方向が４５゜回転される。第２の偏光ビームスプリッ
タ３は偏光方向が４５゜回転した色素レーザ入射光Ｄ1
を透過させる方向に配置されている。第２の偏光ビーム
スプリッタ３を透過した色素レーザ光Ｄは第１のパスＰ
1 を進み、偏光方向を４５゜回転される第２のファラデ
ィローテータ２１、色素セル５を通過して第１の全反射
鏡９で反射され、第２のパスＰ2 を逆進して第２の偏光
ビームスプリッタ３に戻る。色素レーザ光Ｄは、第２の
偏光ビームスプリッタ３を透過してから戻るまでの間に
偏光方向を４５゜回転させる第２のファラディローテー
タ２１を２回通過しているので、偏光方向が９０゜回転
されており、第２の偏光ビームスプリッタ３で反射さ
れ、第２の全反射鏡１０で反射されて第３のパスＰ3 を
進む。第３のパスＰ3 を進む色素レーザ光Ｄは第２の偏
光ビームスプリッタ３で反射され、第１の全反射鏡９ま
で進んで反射され第４のパスＰ4 を逆進する。第２の偏
光ビームスプリッタ３に戻った色素レーザ光Ｄは第２の
ファラディローテータ２１を２回通過することにより偏
光方向がさらに９０゜回転されているので第２の偏光ビ
ームスプリッタ３を透過する。これまでの過程で色素レ
ーザ光Ｄは色素セル５の励起領域８を４回通過し、増幅
されている。第２の偏光ビームスプリッタ３を通過した
色素レーザ光Ｄはファラディローテータ２を通過して偏
光方向を４５゜回転させられ、入射光Ｄ1 とは偏光方向
が９０゜異なるので第１の偏光ビームスプリッタ１で反
射され、色素レーザ増幅光Ｄ2 として出射される。
態６によるレーザ増幅装置を示す構成図である。この実
施の形態は、図２に示す実施の形態２における偏光回転
素子４のλ／４波長板、フレネルロムなどの替わりに第
２のファラディローテータ２１を用いたものである。次
に動作について説明する。色素レーザ入射光Ｄ1 は偏光
分離手段である第１の偏光ビームスプリッタ１を透過す
る偏光方向の直線偏光として入射される。色素レーザ入
射光Ｄ1 はファラディローテータ２で直線偏光のまま偏
光方向が４５゜回転される。第２の偏光ビームスプリッ
タ３は偏光方向が４５゜回転した色素レーザ入射光Ｄ1
を透過させる方向に配置されている。第２の偏光ビーム
スプリッタ３を透過した色素レーザ光Ｄは第１のパスＰ
1 を進み、偏光方向を４５゜回転される第２のファラデ
ィローテータ２１、色素セル５を通過して第１の全反射
鏡９で反射され、第２のパスＰ2 を逆進して第２の偏光
ビームスプリッタ３に戻る。色素レーザ光Ｄは、第２の
偏光ビームスプリッタ３を透過してから戻るまでの間に
偏光方向を４５゜回転させる第２のファラディローテー
タ２１を２回通過しているので、偏光方向が９０゜回転
されており、第２の偏光ビームスプリッタ３で反射さ
れ、第２の全反射鏡１０で反射されて第３のパスＰ3 を
進む。第３のパスＰ3 を進む色素レーザ光Ｄは第２の偏
光ビームスプリッタ３で反射され、第１の全反射鏡９ま
で進んで反射され第４のパスＰ4 を逆進する。第２の偏
光ビームスプリッタ３に戻った色素レーザ光Ｄは第２の
ファラディローテータ２１を２回通過することにより偏
光方向がさらに９０゜回転されているので第２の偏光ビ
ームスプリッタ３を透過する。これまでの過程で色素レ
ーザ光Ｄは色素セル５の励起領域８を４回通過し、増幅
されている。第２の偏光ビームスプリッタ３を通過した
色素レーザ光Ｄはファラディローテータ２を通過して偏
光方向を４５゜回転させられ、入射光Ｄ1 とは偏光方向
が９０゜異なるので第１の偏光ビームスプリッタ１で反
射され、色素レーザ増幅光Ｄ2 として出射される。
【００３１】図７は、図４に示す実施の形態４における
偏光回転素子４のλ／２波長板、フレネルロムなどの替
わりに偏光方向を９０゜変更する第２のファラディロー
テータ２１を用いたものである。次に動作について説明
する。色素レーザ入射光Ｄ1 は第１の偏光ビームスプリ
ッタ１を透過できる直線偏光として入射され、ファラデ
ィローテータ２で直線偏光のまま偏光方向が４５゜回転
される。第２の偏光ビームスプリッタ３はファラディロ
ーテータ２を透過した色素レーザ光Ｄを透過できる透過
偏光方向に配置され、第２のファラディローテータ２１
で偏光方向を９０゜変更され、励起領域８を通過して増
幅された後、３個の全反射鏡９で順に反射され、第１の
パスＰ1 を通って第２の偏光ビームスプリッタ３に戻
る。この時、色素レーザ光Ｄの偏光方向が９０゜変更さ
れているため第２の偏光ビームスプリッタ３で反射さ
れ、第１のパスＰ1 と同じ旋回経路をもう１度通り、第
２の偏光ビームスプリッタ３に戻る(第２のパスＰ2 )。
この時、色素レーザ光Ｄの偏光方向はさらに９０゜変更
されているので第２の偏光ビームスプリッタ３を透過
し、第２の全反射鏡１０で反射されて第３のパスＰ3 を
進む。第３のパスＰ3 を進む色素レーザ光Ｄは第２の偏
光ビームスプリッタ３を透過し、前述の第１，第２のパ
スＰ1，Ｐ2とは逆方向に２回旋回(第３，第４のパス
Ｐ3，Ｐ4)した後、第２の偏光ビームスプリッタ３を透
過してファラディローテータ２へ向かう。色素レーザ光
Ｄはこの間に励起領域８を４回通過し、増幅されてい
る。ファラディローテータ２で偏光方向を４５゜変更さ
れた色素レーザ光Ｄは入射光Ｄ1 とは偏光方向が９０゜
異なるので第１の偏光ビームスプリッタ１で反射され、
色素レーザ増幅光Ｄ2 として出射される。
偏光回転素子４のλ／２波長板、フレネルロムなどの替
わりに偏光方向を９０゜変更する第２のファラディロー
テータ２１を用いたものである。次に動作について説明
する。色素レーザ入射光Ｄ1 は第１の偏光ビームスプリ
ッタ１を透過できる直線偏光として入射され、ファラデ
ィローテータ２で直線偏光のまま偏光方向が４５゜回転
される。第２の偏光ビームスプリッタ３はファラディロ
ーテータ２を透過した色素レーザ光Ｄを透過できる透過
偏光方向に配置され、第２のファラディローテータ２１
で偏光方向を９０゜変更され、励起領域８を通過して増
幅された後、３個の全反射鏡９で順に反射され、第１の
パスＰ1 を通って第２の偏光ビームスプリッタ３に戻
る。この時、色素レーザ光Ｄの偏光方向が９０゜変更さ
れているため第２の偏光ビームスプリッタ３で反射さ
れ、第１のパスＰ1 と同じ旋回経路をもう１度通り、第
２の偏光ビームスプリッタ３に戻る(第２のパスＰ2 )。
この時、色素レーザ光Ｄの偏光方向はさらに９０゜変更
されているので第２の偏光ビームスプリッタ３を透過
し、第２の全反射鏡１０で反射されて第３のパスＰ3 を
進む。第３のパスＰ3 を進む色素レーザ光Ｄは第２の偏
光ビームスプリッタ３を透過し、前述の第１，第２のパ
スＰ1，Ｐ2とは逆方向に２回旋回(第３，第４のパス
Ｐ3，Ｐ4)した後、第２の偏光ビームスプリッタ３を透
過してファラディローテータ２へ向かう。色素レーザ光
Ｄはこの間に励起領域８を４回通過し、増幅されてい
る。ファラディローテータ２で偏光方向を４５゜変更さ
れた色素レーザ光Ｄは入射光Ｄ1 とは偏光方向が９０゜
異なるので第１の偏光ビームスプリッタ１で反射され、
色素レーザ増幅光Ｄ2 として出射される。
【００３２】図８はこの発明の実施の形態６による更に
他のレーザ増幅装置を示す構成図である。２２は第３の
偏光ビームスプリッタである。上記実施の形態２、３で
は、偏光回転素子４としてλ／４波長板、フレネルロム
などを用いた構成を示したが、この図８に示す実施の形
態では、偏光回転素子としてファラディローテータ２１
を用いる構成にした。この構成によれば、色素レーザ入
射光Ｄ1 は第２の偏光ビームスプリッタ３を透過して第
２のファラディローテータ２１に導かれ、これをを通過
した色素レーザ光Ｄは、直線偏光のまま偏光角が４５゜
回転される。従って、例えば第３の偏光ビームスプリッ
タ２２を色素レーザ光Ｄの光路上に設け、第１のパスＰ
1 および第１の全反射鏡９により反射された戻りの第２
のパスＰ 2 が第３の偏光ビームスプリッタ２２を通過す
るように配置すると、第２の偏光ビームスプリッタ３に
向う第２のパスＰ2 では反射偏光角となって反射され、
第２の全反射鏡１０で反射されて第３のパスＰ3 を形成
する。第３のパスＰ3 では、第３の偏光ビームスプリッ
タ２２に対して反射偏光角となるので、ここで反射して
取り出され、励起領域８を３回通過した色素レーザ光Ｄ
を色素レーザ増幅光Ｄ2 として取り出すことができる。
この実施の形態においては、第３の偏光ビームスプリッ
タ２２が光分離手段Ｓと光合成分離手段Ｍの両方の構成
部品として使われているものである。
他のレーザ増幅装置を示す構成図である。２２は第３の
偏光ビームスプリッタである。上記実施の形態２、３で
は、偏光回転素子４としてλ／４波長板、フレネルロム
などを用いた構成を示したが、この図８に示す実施の形
態では、偏光回転素子としてファラディローテータ２１
を用いる構成にした。この構成によれば、色素レーザ入
射光Ｄ1 は第２の偏光ビームスプリッタ３を透過して第
２のファラディローテータ２１に導かれ、これをを通過
した色素レーザ光Ｄは、直線偏光のまま偏光角が４５゜
回転される。従って、例えば第３の偏光ビームスプリッ
タ２２を色素レーザ光Ｄの光路上に設け、第１のパスＰ
1 および第１の全反射鏡９により反射された戻りの第２
のパスＰ 2 が第３の偏光ビームスプリッタ２２を通過す
るように配置すると、第２の偏光ビームスプリッタ３に
向う第２のパスＰ2 では反射偏光角となって反射され、
第２の全反射鏡１０で反射されて第３のパスＰ3 を形成
する。第３のパスＰ3 では、第３の偏光ビームスプリッ
タ２２に対して反射偏光角となるので、ここで反射して
取り出され、励起領域８を３回通過した色素レーザ光Ｄ
を色素レーザ増幅光Ｄ2 として取り出すことができる。
この実施の形態においては、第３の偏光ビームスプリッ
タ２２が光分離手段Ｓと光合成分離手段Ｍの両方の構成
部品として使われているものである。
【００３３】実施の形態７．図９はこの発明の実施の形
態７によるレーザ増幅装置を示す構成図である。上記実
施の形態１から６では、色素セル５に入射する色素レー
ザ光Ｄの光軸とスリット７の励起光Ｐの入射する壁面の
角度θについては言及しなかったが、この実施の形態７
では、色素セル５を色素レーザ光Ｄの光軸に対して傾
け、スリット７の励起光Ｐの入射する壁面において色素
レーザ光Ｄが反射する構成とした。このとき、色素レー
ザ光Ｄが励起領域８を一様に通過するようにさせるた
め、色素レーザ光Ｄの光軸とスリット７の励起光Ｐの入
射する壁面の角度θd と色素レーザ光Ｄの幅Ｗdと励起
領域８の長さｄpの関係が、 ｓｉｎθd＝ｗd／ｄp となる構成にする。この様な構成では、励起領域８は励
起光Ｐの進行方向に励起分子密度の分布を生じるが、色
素レーザ光Ｄの全ての位置は同等に励起領域８を通過す
ることができるので、色素レーザ光Ｄは均一に増幅さ
れ、対称な強度分布のビームを得ることができる。ま
た、この実施の形態７では励起領域８から発生するＡＳ
Ｅの光軸がスリット７の励起光Ｐの入射する壁面と平行
であるのに対し、色素レーザ光Ｄの光軸は角度θdをも
っており、ほぼ 同軸上にならないので色素レーザ光Ｄ
の光軸上に含まれるＡＳＥの割合を低減することができ
る。また、励起光Ｐの入射方向が逆であっても色素レー
ザ光の強度分布の対称性は同様に得られる。
態７によるレーザ増幅装置を示す構成図である。上記実
施の形態１から６では、色素セル５に入射する色素レー
ザ光Ｄの光軸とスリット７の励起光Ｐの入射する壁面の
角度θについては言及しなかったが、この実施の形態７
では、色素セル５を色素レーザ光Ｄの光軸に対して傾
け、スリット７の励起光Ｐの入射する壁面において色素
レーザ光Ｄが反射する構成とした。このとき、色素レー
ザ光Ｄが励起領域８を一様に通過するようにさせるた
め、色素レーザ光Ｄの光軸とスリット７の励起光Ｐの入
射する壁面の角度θd と色素レーザ光Ｄの幅Ｗdと励起
領域８の長さｄpの関係が、 ｓｉｎθd＝ｗd／ｄp となる構成にする。この様な構成では、励起領域８は励
起光Ｐの進行方向に励起分子密度の分布を生じるが、色
素レーザ光Ｄの全ての位置は同等に励起領域８を通過す
ることができるので、色素レーザ光Ｄは均一に増幅さ
れ、対称な強度分布のビームを得ることができる。ま
た、この実施の形態７では励起領域８から発生するＡＳ
Ｅの光軸がスリット７の励起光Ｐの入射する壁面と平行
であるのに対し、色素レーザ光Ｄの光軸は角度θdをも
っており、ほぼ 同軸上にならないので色素レーザ光Ｄ
の光軸上に含まれるＡＳＥの割合を低減することができ
る。また、励起光Ｐの入射方向が逆であっても色素レー
ザ光の強度分布の対称性は同様に得られる。
【００３４】図１０はこの実施の形態７による他のレー
ザ増幅装置を示す構成図である。図９では、色素セル５
を色素レーザ光Ｄの光軸に対して傾ける構成としたが、
図１０では、色素セル５の色素レーザ光Ｄの入射面をθ
s度傾け、スリット７の 励起光Ｐの入射する壁面と平行
な光軸の色素レーザ光Ｄが色素セル５の入射面に入射角
θi で入射し、入射面で屈折角θt で屈折して、スリッ
ト７の励起光Ｐの入射する壁面で色素レーザ光Ｄが反射
する構成とした。このとき、図９同様、色素レーザ光Ｄ
が励起領域８を一様に通過させるため、色素レーザ光Ｄ
の光軸とスリット７の励起光Ｐの入射する壁面の角度θ
dと色素レーザ光Ｄの幅Ｗdと励起領域８の長さｄp の関
係が、 ｓｉｎθd＝ｗd／ｄp となる構成で、さらに、空間の屈折率をｎ1、色素セル
５の屈折率をｎ2として、色素セル５の入射面の角度
θs、入射角θi、屈折角θtの関係が、 θs＝９０［度］−θi θd＝θi−θt ｓｉｎθi／ｓｉｎθt＝ｎ2／ｎ1 を満たす構成とする。なお、色素レーザ光Ｄの出射面
（進行方向が逆のレーザ光では入射面）も入射面と対称
になるよう同様に傾けてある。この様な構成では、図９
に加えて、色素レーザ光Ｄが色素セル５を通過した後同
じ光軸上に戻るので、色素セル５前後の光学部品を直線
的に配置することができるため、光学部品の配置が容易
になる。
ザ増幅装置を示す構成図である。図９では、色素セル５
を色素レーザ光Ｄの光軸に対して傾ける構成としたが、
図１０では、色素セル５の色素レーザ光Ｄの入射面をθ
s度傾け、スリット７の 励起光Ｐの入射する壁面と平行
な光軸の色素レーザ光Ｄが色素セル５の入射面に入射角
θi で入射し、入射面で屈折角θt で屈折して、スリッ
ト７の励起光Ｐの入射する壁面で色素レーザ光Ｄが反射
する構成とした。このとき、図９同様、色素レーザ光Ｄ
が励起領域８を一様に通過させるため、色素レーザ光Ｄ
の光軸とスリット７の励起光Ｐの入射する壁面の角度θ
dと色素レーザ光Ｄの幅Ｗdと励起領域８の長さｄp の関
係が、 ｓｉｎθd＝ｗd／ｄp となる構成で、さらに、空間の屈折率をｎ1、色素セル
５の屈折率をｎ2として、色素セル５の入射面の角度
θs、入射角θi、屈折角θtの関係が、 θs＝９０［度］−θi θd＝θi−θt ｓｉｎθi／ｓｉｎθt＝ｎ2／ｎ1 を満たす構成とする。なお、色素レーザ光Ｄの出射面
（進行方向が逆のレーザ光では入射面）も入射面と対称
になるよう同様に傾けてある。この様な構成では、図９
に加えて、色素レーザ光Ｄが色素セル５を通過した後同
じ光軸上に戻るので、色素セル５前後の光学部品を直線
的に配置することができるため、光学部品の配置が容易
になる。
【００３５】実施の形態８．図１１はこの発明の実施の
形態８によるレーザ増幅装置を示す構成図である。図に
おいて、１３は第１のレンズ、１４は第２のレンズであ
る。実施の形態２から７では、色素セル５に入射する色
素レーザ光Ｄの発散あるいは収束を言及しなかったが、
この実施の形態８では、第２の偏光ビームスプリッタと
色素セル５の間に第１のレンズ１３を色素レーザ光Ｄが
励起領域で収束するように配置し、色素セル５と第１の
全反射鏡９の間に第２のレンズを配置することにより、
励起領域８から出射された色素レーザ光５のコリメート
および第１の全反射鏡９で反射された色素レーザ光Ｄの
収束を行う構成としている。この様な構成では、励起領
域８で色素レーザ光Ｄの強度を大きくすることができる
ので、色素レーザ光Ｄの増幅倍率がさらに増大する。
形態８によるレーザ増幅装置を示す構成図である。図に
おいて、１３は第１のレンズ、１４は第２のレンズであ
る。実施の形態２から７では、色素セル５に入射する色
素レーザ光Ｄの発散あるいは収束を言及しなかったが、
この実施の形態８では、第２の偏光ビームスプリッタと
色素セル５の間に第１のレンズ１３を色素レーザ光Ｄが
励起領域で収束するように配置し、色素セル５と第１の
全反射鏡９の間に第２のレンズを配置することにより、
励起領域８から出射された色素レーザ光５のコリメート
および第１の全反射鏡９で反射された色素レーザ光Ｄの
収束を行う構成としている。この様な構成では、励起領
域８で色素レーザ光Ｄの強度を大きくすることができる
ので、色素レーザ光Ｄの増幅倍率がさらに増大する。
【００３６】図１２はこの実施の形態８による他のレー
ザ増幅装置を示す構成図である。図１１では、励起領域
８から出射された色素レーザ光Ｄのコリメートおよび第
１の全反射鏡で反射された色素レーザ光Ｄの収束を第２
のレンズ１４で行う構成としたが、図１２では、第１の
全反射鏡９を凹面鏡とし、励起領域８から出射された色
素レーザ光Ｄのコリメートおよび第１の全反射鏡９で反
射する色素レーザ光Ｄの収束を行う構成にした。この様
に構成することにより、図１１に比べて光学部品の数を
削減することができる。
ザ増幅装置を示す構成図である。図１１では、励起領域
８から出射された色素レーザ光Ｄのコリメートおよび第
１の全反射鏡で反射された色素レーザ光Ｄの収束を第２
のレンズ１４で行う構成としたが、図１２では、第１の
全反射鏡９を凹面鏡とし、励起領域８から出射された色
素レーザ光Ｄのコリメートおよび第１の全反射鏡９で反
射する色素レーザ光Ｄの収束を行う構成にした。この様
に構成することにより、図１１に比べて光学部品の数を
削減することができる。
【００３７】実施の形態９．図１３はこの発明の実施の
形態９によるレーザ増幅装置を示す構成図である。上記
実施の形態８では、色素レーザ光Ｄを励起領域８で収束
させる構成としたが、この実施の形態９では、第２のレ
ンズ１４を第２の偏光ビームスプリッタ３と第２の全反
射鏡１０の間に配置し、第１のレンズ１３の焦点距離
ｆ1、第２のレンズ１４の焦点距離ｆ2、スリット７の中
心から第１のレンズ１３までの光路長Ｌ1、第１のレン
ズ１３から第１の全反射鏡９までの光路長 Ｌ2、スリッ
ト７の中心から第２の偏光ビームスプリッタ３までの光
路長 Ｌ3、第２の偏光ビームスプリッタ３から第２のレ
ンズ１４までの光路長 Ｌ4、第２のレンズ１４から第２
の全反射鏡１０までの光路長 Ｌ5の関係が、 Ｌ1＝Ｌ2＝ｆ1 Ｌ3＋Ｌ4＝Ｌ5＝ｆ2 となる様に構成した。この様な構成では、励起領域８の
中心位置での色素レーザ光Ｄの像が第１の全反射鏡９ま
たは第２の全反射鏡１０で反射され、励起領域８の中心
位置において再び結像する関係にあるので、励起領域８
での色素レーザ光Ｄのビーム形状が等しくなり、均一に
増幅することができる。
形態９によるレーザ増幅装置を示す構成図である。上記
実施の形態８では、色素レーザ光Ｄを励起領域８で収束
させる構成としたが、この実施の形態９では、第２のレ
ンズ１４を第２の偏光ビームスプリッタ３と第２の全反
射鏡１０の間に配置し、第１のレンズ１３の焦点距離
ｆ1、第２のレンズ１４の焦点距離ｆ2、スリット７の中
心から第１のレンズ１３までの光路長Ｌ1、第１のレン
ズ１３から第１の全反射鏡９までの光路長 Ｌ2、スリッ
ト７の中心から第２の偏光ビームスプリッタ３までの光
路長 Ｌ3、第２の偏光ビームスプリッタ３から第２のレ
ンズ１４までの光路長 Ｌ4、第２のレンズ１４から第２
の全反射鏡１０までの光路長 Ｌ5の関係が、 Ｌ1＝Ｌ2＝ｆ1 Ｌ3＋Ｌ4＝Ｌ5＝ｆ2 となる様に構成した。この様な構成では、励起領域８の
中心位置での色素レーザ光Ｄの像が第１の全反射鏡９ま
たは第２の全反射鏡１０で反射され、励起領域８の中心
位置において再び結像する関係にあるので、励起領域８
での色素レーザ光Ｄのビーム形状が等しくなり、均一に
増幅することができる。
【００３８】実施の形態１０．図１４はこの発明の実施
の形態１０によるレーザ増幅装置を示す構成図である。
図において、１５は第３のレンズ、１６は第４のレン
ズ、１７は第１のピンホール、１８は第２のピンホール
である。上記実施の形態８あるいは７においては、色素
レーザ光Ｄの空間的な整形手段を含まない構成にした
が、この実施の形態１０では、色素セル５と第１の全反
射鏡９の間に第１のレンズ１３と第１のピンホール１７
および第３のレンズ１５を配置し、色素セル５と第２の
全反射鏡１０の間に第２のレンズ１４と第２のピンホー
ル１８および第４のレンズ１６を配置し、第１のピンホ
ール１７および第２のピンホール１８によって、色素レ
ーザ光Ｄの形状を整形する構成とする。この様な構成で
は、増幅過程における色素レーザ光Ｄの強度分布の歪み
を低減できるとともに、ＡＳＥの取り出し光への混入を
低減することができる。また、図１４の構成の替わり
に、図１３の構成において、第１，第２の全反射鏡９，
１０の表面至近に第１，第２のピンホール１７，１８を
それぞれ配置しても類似の効果が得られる。
の形態１０によるレーザ増幅装置を示す構成図である。
図において、１５は第３のレンズ、１６は第４のレン
ズ、１７は第１のピンホール、１８は第２のピンホール
である。上記実施の形態８あるいは７においては、色素
レーザ光Ｄの空間的な整形手段を含まない構成にした
が、この実施の形態１０では、色素セル５と第１の全反
射鏡９の間に第１のレンズ１３と第１のピンホール１７
および第３のレンズ１５を配置し、色素セル５と第２の
全反射鏡１０の間に第２のレンズ１４と第２のピンホー
ル１８および第４のレンズ１６を配置し、第１のピンホ
ール１７および第２のピンホール１８によって、色素レ
ーザ光Ｄの形状を整形する構成とする。この様な構成で
は、増幅過程における色素レーザ光Ｄの強度分布の歪み
を低減できるとともに、ＡＳＥの取り出し光への混入を
低減することができる。また、図１４の構成の替わり
に、図１３の構成において、第１，第２の全反射鏡９，
１０の表面至近に第１，第２のピンホール１７，１８を
それぞれ配置しても類似の効果が得られる。
【００３９】図１５は実施の形態１０による他のレーザ
増幅装置を示す構成図である。図１４では、第１のピン
ホール１７を通過した色素レーザ光Ｄのコリメートおよ
び第１の全反射鏡９で反射された色素レーザ光Ｄの収束
を第３のレンズ１５で、第２のピンホール１８を通過し
た色素レーザ光Ｄのコリメートおよび第２の全反射鏡１
０で反射された色素レーザ光Ｄの収束を第４のレンズ１
６で行う構成としたが、この図１５で示す例では第１の
全反射鏡９あるいは第２の全反射鏡１０を凹面鏡とし、
第１のピンホール１７を通過した色素レーザ光Ｄのコリ
メートおよび第１の全反射鏡９で反射する色素レーザ光
Ｄの収束を第１の全反射鏡９で、第２のピンホール１８
を通過した色素レーザ光Ｄのコリメートおよび第２の全
反射鏡１０で反射する色素レーザ光Ｄの収束を第２の全
反射鏡１０を凹面鏡で行う構成としている。この様に構
成することにより、図１４に比べて光学部品の数を削減
することができる。
増幅装置を示す構成図である。図１４では、第１のピン
ホール１７を通過した色素レーザ光Ｄのコリメートおよ
び第１の全反射鏡９で反射された色素レーザ光Ｄの収束
を第３のレンズ１５で、第２のピンホール１８を通過し
た色素レーザ光Ｄのコリメートおよび第２の全反射鏡１
０で反射された色素レーザ光Ｄの収束を第４のレンズ１
６で行う構成としたが、この図１５で示す例では第１の
全反射鏡９あるいは第２の全反射鏡１０を凹面鏡とし、
第１のピンホール１７を通過した色素レーザ光Ｄのコリ
メートおよび第１の全反射鏡９で反射する色素レーザ光
Ｄの収束を第１の全反射鏡９で、第２のピンホール１８
を通過した色素レーザ光Ｄのコリメートおよび第２の全
反射鏡１０で反射する色素レーザ光Ｄの収束を第２の全
反射鏡１０を凹面鏡で行う構成としている。この様に構
成することにより、図１４に比べて光学部品の数を削減
することができる。
【００４０】実施の形態１１．図１６はこの発明の実施
の形態１１によるレーザ増幅装置を示す構成図である。
実施の形態１から１０では、励起光の照射方向につい
ての限定はしなかったが、実施の形態１１では、励起光
Ｐを色素レーザ光Ｄの光軸と直交する方向から照射する
構成にした。このような構成では、光学部品の配置が単
純になるので、光学部品の調整が容易になる。また、図
１６では、励起光Ｐを色素セルの両側から入射する構成
としたが、片側からでも良い。
の形態１１によるレーザ増幅装置を示す構成図である。
実施の形態１から１０では、励起光の照射方向につい
ての限定はしなかったが、実施の形態１１では、励起光
Ｐを色素レーザ光Ｄの光軸と直交する方向から照射する
構成にした。このような構成では、光学部品の配置が単
純になるので、光学部品の調整が容易になる。また、図
１６では、励起光Ｐを色素セルの両側から入射する構成
としたが、片側からでも良い。
【００４１】実施の形態１２．図１７はこの発明の実施
の形態１２によるレーザ増幅装置を示す構成図である。
この実施の形態１１では、励起光Ｐを色素レーザ光Ｄの
光軸と同軸になる様に照射する構成にした。このような
構成では、励起領域８と色素レーザ光Ｄの形状を同じに
することができるので、さらに増幅倍率を増大できると
ともに、ＡＳＥが発生する領域を小さくできるのでＡＳ
Ｅを低減することができる。第１，第２の全反射鏡９，
１０は色素レーザ光Ｄを反射し、励起光Ｐを透過するも
のでなければならないが、この様な反射鏡は多層薄膜等
で形成することができ、色素レーザ光Ｄと励起光Ｐの波
長の違いを利用して上記の機能が得られる。
の形態１２によるレーザ増幅装置を示す構成図である。
この実施の形態１１では、励起光Ｐを色素レーザ光Ｄの
光軸と同軸になる様に照射する構成にした。このような
構成では、励起領域８と色素レーザ光Ｄの形状を同じに
することができるので、さらに増幅倍率を増大できると
ともに、ＡＳＥが発生する領域を小さくできるのでＡＳ
Ｅを低減することができる。第１，第２の全反射鏡９，
１０は色素レーザ光Ｄを反射し、励起光Ｐを透過するも
のでなければならないが、この様な反射鏡は多層薄膜等
で形成することができ、色素レーザ光Ｄと励起光Ｐの波
長の違いを利用して上記の機能が得られる。
【００４２】図１８はこの実施の形態１２による他のレ
ーザ増幅装置を示す構成図である。上記実施の形態４、
５について、励起光Ｐを色素レーザ光Ｄの光軸と同軸に
なる様に照射する構成にした。このような構成でも図１
７と同様の効果を奏する。
ーザ増幅装置を示す構成図である。上記実施の形態４、
５について、励起光Ｐを色素レーザ光Ｄの光軸と同軸に
なる様に照射する構成にした。このような構成でも図１
７と同様の効果を奏する。
【００４３】実施の形態１３．図１９はこの発明の実施
の形態１３によるレーザ増幅装置を示す構成図である。
図において１９は第２の偏光回転素子である。上記実施
の形態２から５では、第１の偏光ビームスプリッタ１と
第２の偏光ビームスプリッタ３の間には、ファラディロ
ーテータ２を配置したのみであったが、この実施の形態
１３では、第１の偏光ビームスプリッタ１と第２の偏光
ビームスプリッタ３の間に、ファラディローテータ２に
加え、例えばλ／２波長板、フレネルロム等の第２の偏
光回転素子１９を配置し、偏光面を４５度回転する構成
にしている。この様な構成では、ファラディローテータ
２によって４５度回転された偏光面を、同一方向あるい
は直角方向に変換できるので、色素レーザ入射光Ｄ1 お
よび色素レーザ出射光Ｄ2を含む平面と、色素レーザ入
射光Ｄ1 および色素レーザ光Ｄおよび励起光Ｐを含む平
面を同一あるいは直交できるので、光学部品の配置が単
純にできる。
の形態１３によるレーザ増幅装置を示す構成図である。
図において１９は第２の偏光回転素子である。上記実施
の形態２から５では、第１の偏光ビームスプリッタ１と
第２の偏光ビームスプリッタ３の間には、ファラディロ
ーテータ２を配置したのみであったが、この実施の形態
１３では、第１の偏光ビームスプリッタ１と第２の偏光
ビームスプリッタ３の間に、ファラディローテータ２に
加え、例えばλ／２波長板、フレネルロム等の第２の偏
光回転素子１９を配置し、偏光面を４５度回転する構成
にしている。この様な構成では、ファラディローテータ
２によって４５度回転された偏光面を、同一方向あるい
は直角方向に変換できるので、色素レーザ入射光Ｄ1 お
よび色素レーザ出射光Ｄ2を含む平面と、色素レーザ入
射光Ｄ1 および色素レーザ光Ｄおよび励起光Ｐを含む平
面を同一あるいは直交できるので、光学部品の配置が単
純にできる。
【００４４】実施の形態１４．図２０はこの発明の実施
の形態１４による他のレーザ増幅装置を示す構成図であ
る。図において、２０は可変波長の狭帯域フィルタのエ
タロンである。図２０では、図１９で示した構成に加え
て、図９で示した色素セル５を色素レーザ光Ｄの光軸に
対して傾け、スリット７の励起光Ｐの入射する壁面にお
いて色素レーザ光Ｄが反射する構成と、図１１で示した
第２の偏光ビームスプリッタと色素セル５の間に第１の
レンズ１３を色素レーザ光Ｄが励起領域で収束するよう
に配置た構成と、図１５で示した第１の全反射鏡９およ
び第２の全反射鏡１０を凹面鏡とし、第１のレンズ１３
および第２のレンズ１４で集光した色素レーザ光Ｄをそ
れぞれ第１のピンホール１７および第２のピンホール１
８を通過させる構成とし、さらに、色素レーザ増幅光Ｄ
2 の光軸上にエタロン２０を配置し、色素レーザ増幅光
Ｄ2 とほぼ同軸上に発生したＡＳＥを除去する構成とし
たものである。この様な構成では、スリット７の励起光
Ｐの入射する壁面において色素レーザ光Ｄが反射する構
成により、増幅倍率を大きくすることができるととも
に、励起領域で発生するＡＳＥの光軸と色素レーザ光Ｄ
の光軸が異なり、ピンホール第１のピンホール１７およ
び第２のピンホール１８により色素レーザ光Ｄの光軸と
光軸の異なるＡＳＥを除去することができる上、色素レ
ーザＤとほぼ同軸上のＡＳＥもエタロンによって除去す
ることができるので、ＡＳＥの割合が少ない色素レーザ
増幅光Ｄ2を得ることができる。
の形態１４による他のレーザ増幅装置を示す構成図であ
る。図において、２０は可変波長の狭帯域フィルタのエ
タロンである。図２０では、図１９で示した構成に加え
て、図９で示した色素セル５を色素レーザ光Ｄの光軸に
対して傾け、スリット７の励起光Ｐの入射する壁面にお
いて色素レーザ光Ｄが反射する構成と、図１１で示した
第２の偏光ビームスプリッタと色素セル５の間に第１の
レンズ１３を色素レーザ光Ｄが励起領域で収束するよう
に配置た構成と、図１５で示した第１の全反射鏡９およ
び第２の全反射鏡１０を凹面鏡とし、第１のレンズ１３
および第２のレンズ１４で集光した色素レーザ光Ｄをそ
れぞれ第１のピンホール１７および第２のピンホール１
８を通過させる構成とし、さらに、色素レーザ増幅光Ｄ
2 の光軸上にエタロン２０を配置し、色素レーザ増幅光
Ｄ2 とほぼ同軸上に発生したＡＳＥを除去する構成とし
たものである。この様な構成では、スリット７の励起光
Ｐの入射する壁面において色素レーザ光Ｄが反射する構
成により、増幅倍率を大きくすることができるととも
に、励起領域で発生するＡＳＥの光軸と色素レーザ光Ｄ
の光軸が異なり、ピンホール第１のピンホール１７およ
び第２のピンホール１８により色素レーザ光Ｄの光軸と
光軸の異なるＡＳＥを除去することができる上、色素レ
ーザＤとほぼ同軸上のＡＳＥもエタロンによって除去す
ることができるので、ＡＳＥの割合が少ない色素レーザ
増幅光Ｄ2を得ることができる。
【００４５】図２１の特性図に図２０の構成で得られた
色素レーザ入射光Ｄ1 のエネルギーと色素レーザ増幅光
Ｄ2 のエネルギー（４パス出力：○で記す実線の特性曲
線）および利得（４パス利得：△で記す実線の特性曲
線）の例を示す。また、図２１では、図２２の構成図に
示す従来の構成にエタロン２０を色素レーザ増幅光Ｄ2
の光軸上に配置して得られた比較例における色素レーザ
増幅光Ｄ2 のエネルギー（２パス出力：●で記す破線の
特性曲線）および利得（２パス利得：塗りつぶし三角で
記す破線の特性曲線）も合わせて示す。ここで、色素レ
ーザ入射光Ｄ1 は、単一縦モード発振の連続発振光で、
色素レーザ入射光エネルギーは励起光Ｐのパスル幅に相
当する時間内のエネルギーとした。また、励起光Ｐのエ
ネルギーは１ｍＪで、この配置で用いたエタロン２０の
分解能は１０ｎｍで、ピーク波長の透過率は５０％であ
った。図２１から、図２０に示す構成では、１０4 程度
の利得が得られており、図２２に示す構成と比べて、約
１.３ から３倍の利得が得られている。さらに、図２０
に示す構成では図２２に示す構成と比べて、小さい色素
レーザ入射光エネルギーに対して、色素レーザ増幅光エ
ネルギーが飽和する傾向にあるので、励起光エネルギー
が一定で色素レーザ入射光エネルギーがある値以上であ
れば、レーザ入射光エネルギーが変動しても色素レーザ
増幅光エネルギーの変動が小さくなる。
色素レーザ入射光Ｄ1 のエネルギーと色素レーザ増幅光
Ｄ2 のエネルギー（４パス出力：○で記す実線の特性曲
線）および利得（４パス利得：△で記す実線の特性曲
線）の例を示す。また、図２１では、図２２の構成図に
示す従来の構成にエタロン２０を色素レーザ増幅光Ｄ2
の光軸上に配置して得られた比較例における色素レーザ
増幅光Ｄ2 のエネルギー（２パス出力：●で記す破線の
特性曲線）および利得（２パス利得：塗りつぶし三角で
記す破線の特性曲線）も合わせて示す。ここで、色素レ
ーザ入射光Ｄ1 は、単一縦モード発振の連続発振光で、
色素レーザ入射光エネルギーは励起光Ｐのパスル幅に相
当する時間内のエネルギーとした。また、励起光Ｐのエ
ネルギーは１ｍＪで、この配置で用いたエタロン２０の
分解能は１０ｎｍで、ピーク波長の透過率は５０％であ
った。図２１から、図２０に示す構成では、１０4 程度
の利得が得られており、図２２に示す構成と比べて、約
１.３ から３倍の利得が得られている。さらに、図２０
に示す構成では図２２に示す構成と比べて、小さい色素
レーザ入射光エネルギーに対して、色素レーザ増幅光エ
ネルギーが飽和する傾向にあるので、励起光エネルギー
が一定で色素レーザ入射光エネルギーがある値以上であ
れば、レーザ入射光エネルギーが変動しても色素レーザ
増幅光エネルギーの変動が小さくなる。
【００４６】
【発明の効果】以上のように、この発明の定常的レーザ
増幅装置の第１の構成によれば、レーザ媒質に励起光を
照射して上記レーザ媒質を励起することにより上記レー
ザ媒質に励起領域を形成するとともに、上記励起領域に
レーザ光を入射させ、上記レーザ光の増幅を行うレーザ
増幅装置において、上記レーザ媒質のレーザ光の光軸に
沿う壁面を上記レーザ光の光軸に対して角度θ d だけ傾
け、上記角度θ d は上記レーザ光の幅をＷ d とし、励起
領域のレーザ光に沿う方向の長さをｄ p とした時、ｓｉ
ｎθ d ＝ ｗ d ／ｄ p となる大きさとすることにより、励
起領域は励起光の進行方向に励起分子密度の分布を生じ
るが、レーザ光の全ての位置は同等に励起領域を通過す
ることができるので、レーザ光は均一に増幅され、対称
な強度分布のビームを得ることができ、かつ、励起領域
から発生するＡＳＥの光軸がレーザ光の光軸と同軸上に
ならないのでレーザ光の光軸上に含まれるＡＳＥの割合
を低減することができる効果がある。
増幅装置の第１の構成によれば、レーザ媒質に励起光を
照射して上記レーザ媒質を励起することにより上記レー
ザ媒質に励起領域を形成するとともに、上記励起領域に
レーザ光を入射させ、上記レーザ光の増幅を行うレーザ
増幅装置において、上記レーザ媒質のレーザ光の光軸に
沿う壁面を上記レーザ光の光軸に対して角度θ d だけ傾
け、上記角度θ d は上記レーザ光の幅をＷ d とし、励起
領域のレーザ光に沿う方向の長さをｄ p とした時、ｓｉ
ｎθ d ＝ ｗ d ／ｄ p となる大きさとすることにより、励
起領域は励起光の進行方向に励起分子密度の分布を生じ
るが、レーザ光の全ての位置は同等に励起領域を通過す
ることができるので、レーザ光は均一に増幅され、対称
な強度分布のビームを得ることができ、かつ、励起領域
から発生するＡＳＥの光軸がレーザ光の光軸と同軸上に
ならないのでレーザ光の光軸上に含まれるＡＳＥの割合
を低減することができる効果がある。
【００４７】また、この発明のレーザ増幅装置の第２の
構成によれば、第１の構成において、上記レーザ光の入
射光と出射される増幅光とを分離する光分離手段と、偏
光回転素子と偏光ビームスプリッタを用い、上記レーザ
光を上記励起領域を通過して往復または旋回させる光路
を有し、上記レーザ光を上記励起領域を３回以上通過さ
せる光合成分離手段とを備えたものにすることにより、
レーザ光が励起領域を３回以上通過して利得を得るの
で、増幅倍率の大きなレーザ増幅光を得ることができ、
かつ、レーザ光は、励起領域を３回以上通過して利得を
得るので、励起レーザ光からレーザ増幅光へのエネルギ
ー変換効率が向上できるので、ＡＳＥの発生を抑制する
ことができる効果がある。
構成によれば、第１の構成において、上記レーザ光の入
射光と出射される増幅光とを分離する光分離手段と、偏
光回転素子と偏光ビームスプリッタを用い、上記レーザ
光を上記励起領域を通過して往復または旋回させる光路
を有し、上記レーザ光を上記励起領域を３回以上通過さ
せる光合成分離手段とを備えたものにすることにより、
レーザ光が励起領域を３回以上通過して利得を得るの
で、増幅倍率の大きなレーザ増幅光を得ることができ、
かつ、レーザ光は、励起領域を３回以上通過して利得を
得るので、励起レーザ光からレーザ増幅光へのエネルギ
ー変換効率が向上できるので、ＡＳＥの発生を抑制する
ことができる効果がある。
【００４８】また、この発明のレーザ増幅装置の第３の
構成によれば、第２の構成において、上記光分離手段の
偏光回転素子としてファラディローテータを用い、上記
光合成分離手段の偏光回転素子としてλ／４波長、λ／
２波長板またはファラディローテータを用いることによ
り、第１の構成と同様、増幅倍率の大きなレーザ増幅光
が得られ、励起レーザ光からレーザ増幅光へのエネルギ
ー変換効率が向上でき、ＡＳＥの発生を抑制することが
できる効果がある。
構成によれば、第２の構成において、上記光分離手段の
偏光回転素子としてファラディローテータを用い、上記
光合成分離手段の偏光回転素子としてλ／４波長、λ／
２波長板またはファラディローテータを用いることによ
り、第１の構成と同様、増幅倍率の大きなレーザ増幅光
が得られ、励起レーザ光からレーザ増幅光へのエネルギ
ー変換効率が向上でき、ＡＳＥの発生を抑制することが
できる効果がある。
【００４９】また、この発明のレーザ増幅装置の第４の
構成によれば、第２または第３の構成において、上記光
分離手段を、レーザ入射光とレーザ増幅光を分離する第
１の偏光ビームスプリッタと、上記レーザ入射光と上記
レーザ増幅光の偏光方向を直交させるファラディローテ
ータとで構成し、上記光合成分離手段を、上記レーザ入
射光およびこれと偏光方向が同じレーザ増幅光を透過
（または反射）する第２の偏光ビームスプリッタと、上
記第２の偏光ビームスプリッタを経て上記励起領域を通
過した上記レーザ光を上記レーザ光とほぼ同軸上に反射
する第１の全反射鏡と、上記レーザ光の光軸および上記
第１の全反射鏡で反射されたレーザ光の光軸上、上記第
２の偏光ビームスプリッタと第１の全反射鏡間に配置さ
れた偏光回転素子と、上記第２の偏光ビームスプリッタ
で反射（または透過）されたレーザ光をこの反射（また
は透過）されたレーザ光とほぼ同軸上に反射させる第２
の全反射鏡とで構成することにより、レーザ光が励起領
域を４回通過して利得を得るので、増幅倍率の大きなレ
ーザ増幅光を得ることができ、かつ、レーザ光は、励起
領域を４回通過して利得を得るので、励起レーザ光から
レーザ増幅光へのエネルギー変換効率が向上できるの
で、ＡＳＥの発生を抑制することができる効果がある。
構成によれば、第２または第３の構成において、上記光
分離手段を、レーザ入射光とレーザ増幅光を分離する第
１の偏光ビームスプリッタと、上記レーザ入射光と上記
レーザ増幅光の偏光方向を直交させるファラディローテ
ータとで構成し、上記光合成分離手段を、上記レーザ入
射光およびこれと偏光方向が同じレーザ増幅光を透過
（または反射）する第２の偏光ビームスプリッタと、上
記第２の偏光ビームスプリッタを経て上記励起領域を通
過した上記レーザ光を上記レーザ光とほぼ同軸上に反射
する第１の全反射鏡と、上記レーザ光の光軸および上記
第１の全反射鏡で反射されたレーザ光の光軸上、上記第
２の偏光ビームスプリッタと第１の全反射鏡間に配置さ
れた偏光回転素子と、上記第２の偏光ビームスプリッタ
で反射（または透過）されたレーザ光をこの反射（また
は透過）されたレーザ光とほぼ同軸上に反射させる第２
の全反射鏡とで構成することにより、レーザ光が励起領
域を４回通過して利得を得るので、増幅倍率の大きなレ
ーザ増幅光を得ることができ、かつ、レーザ光は、励起
領域を４回通過して利得を得るので、励起レーザ光から
レーザ増幅光へのエネルギー変換効率が向上できるの
で、ＡＳＥの発生を抑制することができる効果がある。
【００５０】また、この発明のレーザ増幅装置の第５の
構成によれば、第２または第３の構成において、上記光
分離手段を、レーザ入射光とレーザ増幅光を分離する第
１の偏光ビームスプリッタと、上記レーザ入射光と上記
レーザ増幅光の偏光方向を直交させるファラディローテ
ータとで構成し、上記光合成分離手段を、上記レーザ入
射光とこれと偏光方向が同じレーザ増幅光を透過（また
は反射）する第２の偏光ビームスプリッタと、上記第２
の偏光ビームスプリッタを経て上記励起領域を通過した
レーザ光を反射して上記第２の偏光ビームスプリッタに
戻す２枚以上の第１の全反射鏡と、上記レーザ光の光軸
上に配置された偏光回転素子と、上記第２の偏光ビーム
スプリッタで透過（または反射）されたレーザ光をこれ
とほぼ同軸上に反射させる第２の全反射鏡とで構成する
ことにより、第２の構成と同様、レーザ光が励起領域を
４回通過して利得を得るので、増幅倍率の大きなレーザ
増幅光を得ることができ、かつ、レーザ光は、励起領域
を４回通過して利得を得るので、励起レーザ光からレー
ザ増幅光へのエネルギー変換効率が向上できるので、Ａ
ＳＥの発生を抑制することができる効果がある。
構成によれば、第２または第３の構成において、上記光
分離手段を、レーザ入射光とレーザ増幅光を分離する第
１の偏光ビームスプリッタと、上記レーザ入射光と上記
レーザ増幅光の偏光方向を直交させるファラディローテ
ータとで構成し、上記光合成分離手段を、上記レーザ入
射光とこれと偏光方向が同じレーザ増幅光を透過（また
は反射）する第２の偏光ビームスプリッタと、上記第２
の偏光ビームスプリッタを経て上記励起領域を通過した
レーザ光を反射して上記第２の偏光ビームスプリッタに
戻す２枚以上の第１の全反射鏡と、上記レーザ光の光軸
上に配置された偏光回転素子と、上記第２の偏光ビーム
スプリッタで透過（または反射）されたレーザ光をこれ
とほぼ同軸上に反射させる第２の全反射鏡とで構成する
ことにより、第２の構成と同様、レーザ光が励起領域を
４回通過して利得を得るので、増幅倍率の大きなレーザ
増幅光を得ることができ、かつ、レーザ光は、励起領域
を４回通過して利得を得るので、励起レーザ光からレー
ザ増幅光へのエネルギー変換効率が向上できるので、Ａ
ＳＥの発生を抑制することができる効果がある。
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【図１】 この発明の実施の形態１による定常的レーザ
増幅装置を示す構成図である。
増幅装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態２によるレーザ増幅装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態３によるレーザ増幅装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態４によるレーザ増幅装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態５によるレーザ増幅装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態６によるレーザ増幅装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態６による他のレーザ増
幅装置を示す構成図である。
幅装置を示す構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態６によるさらに他のレ
ーザ増幅装置を示す構成図である。
ーザ増幅装置を示す構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態７によるレーザ増幅装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７による他のレーザ
増幅装置を示す構成図である。
増幅装置を示す構成図である。
【図１１】 この発明の実施の形態８によるレーザ増幅
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図１２】 この発明の実施の形態８による他のレーザ
増幅装置を示す構成図である。
増幅装置を示す構成図である。
【図１３】 この発明の実施の形態９によるレーザ増幅
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１０によるレーザ増
幅装置を示す構成図である。
幅装置を示す構成図である。
【図１５】 この発明の実施の形態１０による他のレー
ザ増幅装置を示す構成図である。
ザ増幅装置を示す構成図である。
【図１６】 この発明の実施の形態１１によるレーザ増
幅装置を示す構成図である。
幅装置を示す構成図である。
【図１７】 この発明の実施の形態１２によるレーザ増
幅装置を示す構成図である。
幅装置を示す構成図である。
【図１８】 この発明の実施の形態１２による他のレー
ザ増幅装置を示す構成図である。
ザ増幅装置を示す構成図である。
【図１９】 この発明の実施の形態１３による他のレー
ザ増幅装置を示す構成図である。
ザ増幅装置を示す構成図である。
【図２０】 この発明の実施の形態１４による他のレー
ザ増幅装置を示す構成図である。
ザ増幅装置を示す構成図である。
【図２１】 この発明の実施の形態１４によるレーザ増
幅特性の例を比較例とともに示す特性図である。
幅特性の例を比較例とともに示す特性図である。
【図２２】 比較例のレーザ増幅装置を示す構成図であ
る。
る。
【図２３】 従来のレーザ増幅装置を示す構成図であ
る。
る。
【図２４】 従来の他のレーザ増幅装置を示す構成図で
ある。
ある。
１ 第１の偏光ビームスプリッタ、２ ファラディロー
テータ、３ 第２の偏光ビームスプリッタ、４ 第１の
偏光回転素子、５ 色素セル、６ 色素溶液、７ スリ
ット、８ 励起領域、９ 第１の全反射鏡、１０ 第２
の全反射鏡、１３ 第１のレンズ、１４ 第２のレン
ズ、１５ 第３のレンズ、１６ 第４のレンズ、１７
第１のピンホール、１８ 第２のピンホール、１９ 第
２の偏光回転素子、２０ エタロン、２１ 第２のファ
ラディローテータ、２２ 第３の偏光ビームスプリッタ
ー、３１，３２ 共振器鏡、３３ 利得媒質、３４ プ
リズム、３５ スリット、３６ プリズム、３７ 波長
選択手段、３８ λ／２波長板、３９ ポッケルスセ
ル、Ｓ 光分離手段、Ｍ 光合成手段、Ｄ 色素レーザ
光、Ｄ1 色素レーザ入射光、Ｄ2 色素レーザ増幅光、
Ｐ1 第１のパス、Ｐ2第２のパス、Ｐ3 第３のパス、
Ｐ4 第４のパス、Ｐ 励起光、θd 色素レーザ光の光
軸とスリットの励起光の入射する壁面の角度、θs 色素
セル５の入射面の角度、θi 色素レーザ光の入射角、
θt 色素レーザ光の屈折角、ｎ1 空間の屈折率、ｎ2
色素セル５の屈折率、Ｗd 色素レーザ光Ｄの幅、ｄp
励起領域の長さ、ｆ1 第１のレンズの焦点距離、ｆ2
第２のレンズの焦点距離、Ｌ1 スリットの中心から第１
のレンズまでの光路長、Ｌ2 第１のレンズから第１の全
反射鏡までの光路長、Ｌ3 スリットの中心から第２の偏
光ビームスプリッタまでの光路長、Ｌ4 第２の偏光ビ
ームスプリッタから第２のレンズまでの光路長、Ｌ5
第２のレンズから第２の全反射鏡までの光路長。
テータ、３ 第２の偏光ビームスプリッタ、４ 第１の
偏光回転素子、５ 色素セル、６ 色素溶液、７ スリ
ット、８ 励起領域、９ 第１の全反射鏡、１０ 第２
の全反射鏡、１３ 第１のレンズ、１４ 第２のレン
ズ、１５ 第３のレンズ、１６ 第４のレンズ、１７
第１のピンホール、１８ 第２のピンホール、１９ 第
２の偏光回転素子、２０ エタロン、２１ 第２のファ
ラディローテータ、２２ 第３の偏光ビームスプリッタ
ー、３１，３２ 共振器鏡、３３ 利得媒質、３４ プ
リズム、３５ スリット、３６ プリズム、３７ 波長
選択手段、３８ λ／２波長板、３９ ポッケルスセ
ル、Ｓ 光分離手段、Ｍ 光合成手段、Ｄ 色素レーザ
光、Ｄ1 色素レーザ入射光、Ｄ2 色素レーザ増幅光、
Ｐ1 第１のパス、Ｐ2第２のパス、Ｐ3 第３のパス、
Ｐ4 第４のパス、Ｐ 励起光、θd 色素レーザ光の光
軸とスリットの励起光の入射する壁面の角度、θs 色素
セル５の入射面の角度、θi 色素レーザ光の入射角、
θt 色素レーザ光の屈折角、ｎ1 空間の屈折率、ｎ2
色素セル５の屈折率、Ｗd 色素レーザ光Ｄの幅、ｄp
励起領域の長さ、ｆ1 第１のレンズの焦点距離、ｆ2
第２のレンズの焦点距離、Ｌ1 スリットの中心から第１
のレンズまでの光路長、Ｌ2 第１のレンズから第１の全
反射鏡までの光路長、Ｌ3 スリットの中心から第２の偏
光ビームスプリッタまでの光路長、Ｌ4 第２の偏光ビ
ームスプリッタから第２のレンズまでの光路長、Ｌ5
第２のレンズから第２の全反射鏡までの光路長。
フロントページの続き (72)発明者 小林 一郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 藤田 修一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−186305（ＪＰ，Ａ) 国際公開95／22187（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ媒質に励起光を照射して上記レー
ザ媒質を励起することにより上記レーザ媒質に励起領域
を形成するとともに、上記励起領域にレーザ光を入射さ
せ、上記レーザ光の増幅を行うレーザ増幅装置におい
て、上記レーザ媒質のレーザ光の光軸に沿う壁面を上記
レーザ光の光軸に対して角度θd だけ傾け、上記角度θ
d は上記レーザ光の幅をＷd とし、励起領域のレーザ光
に沿う方向の長さをｄpとした時、ｓｉｎθd ＝ ｗd／
ｄpとなる大きさとしたことを特徴とするレーザ増幅装
置。 - 【請求項２】 上記レーザ光の入射光と出射される増幅
光とを分離する光分離手段と、偏光回転素子と偏光ビー
ムスプリッタを用い、上記レーザ光を上記励起領域を通
過して往復または旋回させる光路を有し、上記レーザ光
を上記励起領域を３回以上通過させる光合成分離手段と
を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザ増幅装
置。 - 【請求項３】 上記光分離手段の偏光回転素子としてフ
ァラディローテータを用い、上記光合成分離手段の偏光
回転素子としてλ／４波長、λ／２波長板またはファラ
ディローテータを用いたことを特徴とする請求項２記載
のレーザ増幅装置。 - 【請求項４】 上記光分離手段が、レーザ入射光とレー
ザ増幅光を分離する第１の偏光ビームスプリッタと、上
記レーザ入射光と上記レーザ増幅光の偏光方向を直交さ
せるファラディローテータとからなり、上記光合成分離
手段が、上記レーザ入射光およびこれと偏光方向が同じ
レーザ増幅光を透過（または反射）する第２の偏光ビー
ムスプリッタと、上記第２の偏光ビームスプリッタを経
て上記励起領域を通過した上記レーザ光を上記レーザ光
とほぼ同軸上に反射する第１の全反射鏡と、上記レーザ
光の光軸および上記第１の全反射鏡で反射されたレーザ
光の光軸上、上記第２の偏光ビームスプリッタと第１の
全反射鏡間に配置された偏光回転素子と、上記第２の偏
光ビームスプリッタで反射（または透過）されたレーザ
光をこの反射（または透過）されたレーザ光とほぼ同軸
上に反射させる第２の全反射鏡とからなることを特徴と
する請求項２または３記載のレーザ増幅装置。 - 【請求項５】 上記光分離手段が、レーザ入射光とレー
ザ増幅光を分離する第１の偏光ビームスプリッタと、上
記レーザ入射光と上記レーザ増幅光の偏光方向を直交さ
せるファラディローテータとからなり、上記光合成分離
手段が、上記レーザ入射光とこれと偏光方向が同じレー
ザ増幅光を透過（または反射）する第２の偏光ビームス
プリッタと、上記第２の偏光ビームスプリッタを経て上
記励起領域を通過したレーザ光を反射して上記第２の偏
光ビームスプリッタに戻す２枚以上の第１の全反射鏡
と、上記レーザ光の光軸上に配置された偏光回転素子
と、上記第２の偏光ビームスプリッタで透過（または反
射）されたレーザ光をこれとほぼ同軸上に反射させる第
２の全反射鏡とからなることを特徴とする請求項２また
は３記載のレーザ増幅装置。
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|---|---|---|---|
| JP1579897A JP3251873B2 (ja) | 1997-01-30 | 1997-01-30 | レーザ増幅装置 |
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|---|---|---|---|
| JP1579897A JP3251873B2 (ja) | 1997-01-30 | 1997-01-30 | レーザ増幅装置 |
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ID=11898870
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