JP3309430B2 - レーザ光発生装置 - Google Patents
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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
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
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- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3542—Multipass arrangements, i.e. arrangements to make light pass multiple times through the same element, e.g. using an enhancement cavity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- 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
- H01S3/0092—Nonlinear frequency conversion, e.g. second harmonic generation [SHG] or sum- or difference-frequency generation outside the laser cavity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/139—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
- H01S3/1398—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length by using a supplementary modulation of the output
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光発生装置、特
に非線形光学結晶素子により波長変換されたレーザ光を
発生させるようなレーザ光発生装置に係わる。
に非線形光学結晶素子により波長変換されたレーザ光を
発生させるようなレーザ光発生装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】共振器内に非線形光学素子を配して、共
振器内部の高いパワー密度を利用して効率良く上記非線
形光学素子による波長変換を行うようにしたレーザ光発
生装置が提案されている。
振器内部の高いパワー密度を利用して効率良く上記非線
形光学素子による波長変換を行うようにしたレーザ光発
生装置が提案されている。
【０００３】この種のレーザ光発生装置としては、例え
ば外部共振器型のＳＨＧ（第２高調波発生装置）や、レ
ーザ共振器内部に非線形光学素子を配したＳＨＧ等が試
みられている。
ば外部共振器型のＳＨＧ（第２高調波発生装置）や、レ
ーザ共振器内部に非線形光学素子を配したＳＨＧ等が試
みられている。
【０００４】外部共振器型のＳＨＧは、その外部共振器
を構成する対の反対鏡間に非線形光学素子を配し、この
外部共振器に基本波レーザ光を入射させてこれを非線形
光学素子に通過させる。この場合の外部共振器は入射レ
ーザ光の周波数（波長）に共振する共振器長に選定され
る。
を構成する対の反対鏡間に非線形光学素子を配し、この
外部共振器に基本波レーザ光を入射させてこれを非線形
光学素子に通過させる。この場合の外部共振器は入射レ
ーザ光の周波数（波長）に共振する共振器長に選定され
る。
【０００５】この外部共振器型の例えばＳＨＧは、共振
器のいわゆるフィネス値（共振のＱ値に相当）を例えば
約１００〜１０００程度に大きくして共振器内部の光密
度を入射光密度の数百倍にすることにより、共振器内の
非線形光学結晶素子の非線形効果を有効に利用するもの
である。
器のいわゆるフィネス値（共振のＱ値に相当）を例えば
約１００〜１０００程度に大きくして共振器内部の光密
度を入射光密度の数百倍にすることにより、共振器内の
非線形光学結晶素子の非線形効果を有効に利用するもの
である。
【０００６】また、例えばこの外部共振型ＳＨＧに対す
る入射レーザ光の光源として、同様にレーザ共振器を構
成する対の反射鏡間にレーザ媒質と更に例えば非線形光
学素子とを配した構成とし、例えば励起光照射によって
発生させたレーザ媒質からのレーザ光を基本波としてこ
のレーザ共振器内の非線形光学素子によってＳＨＧレー
ザ光を発生させ、これを上述の非線形光学素子を配した
外部共振器に入射させるという構成を採り得る。
る入射レーザ光の光源として、同様にレーザ共振器を構
成する対の反射鏡間にレーザ媒質と更に例えば非線形光
学素子とを配した構成とし、例えば励起光照射によって
発生させたレーザ媒質からのレーザ光を基本波としてこ
のレーザ共振器内の非線形光学素子によってＳＨＧレー
ザ光を発生させ、これを上述の非線形光学素子を配した
外部共振器に入射させるという構成を採り得る。
【０００７】上述したように、外部共振器法を用いて第
２高調波によるレーザ光、或いは高次の高調波や和周波
等のレーザ光を波長変換して得るようにしたレーザ光発
生装置においては、その外部共振器の光路長の変化（誤
差）を、その共振波長の１／１０００〜１／１０００
０、すなわち１Å以下に及び極めて微細な範囲に制御す
ることが必要とされ、極めて高精度の位置制御が必要と
される。
２高調波によるレーザ光、或いは高次の高調波や和周波
等のレーザ光を波長変換して得るようにしたレーザ光発
生装置においては、その外部共振器の光路長の変化（誤
差）を、その共振波長の１／１０００〜１／１０００
０、すなわち１Å以下に及び極めて微細な範囲に制御す
ることが必要とされ、極めて高精度の位置制御が必要と
される。
【０００８】そこで、従来、例えば外部共振器を構成す
る反射鏡を積層圧電素子で支持して光軸方向に微小移動
調整できるようにし、外部共振器の入射レーザ光に対す
る共振器長のずれに比例した誤差信号を積層圧電素子に
フィードバックしてサーボループを構成することによ
り、共振器長を自動制御して外部共振器の入射レーザ光
に対する共振動作を安定化させている。
る反射鏡を積層圧電素子で支持して光軸方向に微小移動
調整できるようにし、外部共振器の入射レーザ光に対す
る共振器長のずれに比例した誤差信号を積層圧電素子に
フィードバックしてサーボループを構成することによ
り、共振器長を自動制御して外部共振器の入射レーザ光
に対する共振動作を安定化させている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの種の共振
器長の自動制御のサーボループを有するレーザ光発生装
置において、より安定確実にサーボ動作がなされるよう
にする。
器長の自動制御のサーボループを有するレーザ光発生装
置において、より安定確実にサーボ動作がなされるよう
にする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
対の反射手段を有して成る外部共振器内に設けられた非
線形光学結晶への入射レーザ光を共振動作させることに
より波長変換されたレーザ光を発生させるレーザ光発生
装置において、その少なくとも一方の反射手段を光軸方
向に移動させて共振器長制御を行う移動手段を設け、外
部共振器の共振器長とこれへの入射レーザ光に対する共
振器長のずれによる共振器長誤差信号と、入射レーザ光
の上記共振器からの反射光による反射光信号とを、外部
共振器長をこれへの入射レーザ光の周波数に対して共振
する共振器長にロックするための上記移動手段への外部
共振器長サーボの引込信号として用いる。
対の反射手段を有して成る外部共振器内に設けられた非
線形光学結晶への入射レーザ光を共振動作させることに
より波長変換されたレーザ光を発生させるレーザ光発生
装置において、その少なくとも一方の反射手段を光軸方
向に移動させて共振器長制御を行う移動手段を設け、外
部共振器の共振器長とこれへの入射レーザ光に対する共
振器長のずれによる共振器長誤差信号と、入射レーザ光
の上記共振器からの反射光による反射光信号とを、外部
共振器長をこれへの入射レーザ光の周波数に対して共振
する共振器長にロックするための上記移動手段への外部
共振器長サーボの引込信号として用いる。
【００１１】また、他の本発明は、少なくとも一対の反
射手段を有して成る共振器内部に設けられた非線形光学
結晶への入射レーザ光を共振動作させることにより波長
変換されたレーザ光を発生させるレーザ光発生装置にお
いて、上記入射レーザ光を得るレーザ共振器が対の反射
手段間にレーザ媒質が配置された構成とし、このレーザ
共振器に、少なくとも一方の反射手段を光軸方向に移動
させて共振器長制御を行う移動手段を設け、外部共振器
の共振器長と入射レーザ光に対する共振器長のずれによ
る共振器長誤差信号と、入射レーザ光の外部共振器から
の反射光による反射光信号とを、上記レーザ共振器の移
動手段への共振器長サーボの引込信号として用いる。
射手段を有して成る共振器内部に設けられた非線形光学
結晶への入射レーザ光を共振動作させることにより波長
変換されたレーザ光を発生させるレーザ光発生装置にお
いて、上記入射レーザ光を得るレーザ共振器が対の反射
手段間にレーザ媒質が配置された構成とし、このレーザ
共振器に、少なくとも一方の反射手段を光軸方向に移動
させて共振器長制御を行う移動手段を設け、外部共振器
の共振器長と入射レーザ光に対する共振器長のずれによ
る共振器長誤差信号と、入射レーザ光の外部共振器から
の反射光による反射光信号とを、上記レーザ共振器の移
動手段への共振器長サーボの引込信号として用いる。
【００１２】更に本発明は、共振器長誤差信号のゼロク
ロスレベルと、反射光信号の所定のレベル以上を検出し
て共振器長サーボの引込信号として用いる。
ロスレベルと、反射光信号の所定のレベル以上を検出し
て共振器長サーボの引込信号として用いる。
【００１３】また、本発明は共振器長誤差信号を所定の
スライスレベルでコンパレートして立上り信号を検出し
た時点から所定の時間τの期間内で、誤差信号のゼロク
ロスレベルを検出した時に共振器長サーボを掛ける。
スライスレベルでコンパレートして立上り信号を検出し
た時点から所定の時間τの期間内で、誤差信号のゼロク
ロスレベルを検出した時に共振器長サーボを掛ける。
【００１４】また、本発明は、共振器長誤差信号を、サ
ンプル・アンド・ホールドによる同期検波によって生成
する。
ンプル・アンド・ホールドによる同期検波によって生成
する。
【００１５】また、本発明は、周波数ｆｃの入射レーザ
光を、周波数ｆｍで位相変調した位相変調信号を用いて
クロック信号を生成し、このクロック信号により位相変
調信号をサンプル・アンド・ホールドする。
光を、周波数ｆｍで位相変調した位相変調信号を用いて
クロック信号を生成し、このクロック信号により位相変
調信号をサンプル・アンド・ホールドする。
【００１６】また、本発明は、反射手段の移動手段に、
所定周波数の振動を与えて外部共振器に対する入射レー
ザ光の位相変調を行う。
所定周波数の振動を与えて外部共振器に対する入射レー
ザ光の位相変調を行う。
【００１７】尚、ここで波長変換とは、和周波混合、第
２高調波発生、第４高調波発生等を含む。
２高調波発生、第４高調波発生等を含む。
【００１８】
【作用】レーザ光発生装置における共振器長制御のサー
ボの引込信号を、共振器長誤差信号と、入射光の共振器
からの反射光による反射信号とを用いたことによってサ
ーボの引込みを安定に行うことができる。
ボの引込信号を、共振器長誤差信号と、入射光の共振器
からの反射光による反射信号とを用いたことによってサ
ーボの引込みを安定に行うことができる。
【００１９】
【実施例】図１に本発明によるレーザ光発生装置の一実
施例の基本図を示す。
施例の基本図を示す。
【００２０】本発明は、少なくとも一対の反射手段を有
して成る外部共振器３に設けられた非線形光学素子４へ
の入射レーザ光を、この外部共振器で共振動作させるこ
とにより波長変換されたレーザ光発生装置において、図
１の例では外部共振器３を構成する波長変換されたレー
ザ光の出射端側となる反射手段１に、これを光軸方向に
移動させる移動手段５を構成する。
して成る外部共振器３に設けられた非線形光学素子４へ
の入射レーザ光を、この外部共振器で共振動作させるこ
とにより波長変換されたレーザ光発生装置において、図
１の例では外部共振器３を構成する波長変換されたレー
ザ光の出射端側となる反射手段１に、これを光軸方向に
移動させる移動手段５を構成する。
【００２１】そして、外部共振器３に、その一方の反射
手段２側からレーザ光を入射する。
手段２側からレーザ光を入射する。
【００２２】図１において６は、この入射レーザ光の光
源で、この光源は固体レーザ、半導体レーザ、更にレー
ザの共振器内にＳＨＧが設けられたレーザ発生装置等を
用いることができる。
源で、この光源は固体レーザ、半導体レーザ、更にレー
ザの共振器内にＳＨＧが設けられたレーザ発生装置等を
用いることができる。
【００２３】入射レーザ光光源６からのレーザ光は、位
相変調装置７及び集光レンズ系８を介して外部共振器３
内に入射させる。
相変調装置７及び集光レンズ系８を介して外部共振器３
内に入射させる。
【００２４】外部共振器３の反射手段１は、例えば平面
鏡によって、反射手段２は、例えば凹面鏡によって構成
し、これら反射鏡間の光路上に非線形光学素子４が配置
される。
鏡によって、反射手段２は、例えば凹面鏡によって構成
し、これら反射鏡間の光路上に非線形光学素子４が配置
される。
【００２５】外部共振器３に対する入射レーザ光の外部
共振器３からの反射光（戻り光）は、反射面１４によっ
て反射されて光検出素子によって検出され、同期検波回
路１３によって、外部共振器３の入射レーザ光に対する
共振器長のずれに対応する共振器長誤差信号がとり出さ
れてサーボ回路１１によって移動手段５を制御して共振
器長サーボがなされる。
共振器３からの反射光（戻り光）は、反射面１４によっ
て反射されて光検出素子によって検出され、同期検波回
路１３によって、外部共振器３の入射レーザ光に対する
共振器長のずれに対応する共振器長誤差信号がとり出さ
れてサーボ回路１１によって移動手段５を制御して共振
器長サーボがなされる。
【００２６】移動手段５は、電磁アクチュエータ、圧電
素子構成等を採り得る。
素子構成等を採り得る。
【００２７】非線形光学素子４は、例えばＫＴＰ（ＫＴ
ｉＯＰＯ4 ）、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ3）、ＱＰＭＬＮ（擬
似位相整合ＬＮ）、ＢＢＯ（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）、ＬＢ
Ｏ（ＬｉＢ3 Ｏ4 ）、ＫＮ（ＫＮｂＯ3 ）等が用いられ
る。
ｉＯＰＯ4 ）、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ3）、ＱＰＭＬＮ（擬
似位相整合ＬＮ）、ＢＢＯ（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）、ＬＢ
Ｏ（ＬｉＢ3 Ｏ4 ）、ＫＮ（ＫＮｂＯ3 ）等が用いられ
る。
【００２８】本発明を、ＳＨＧによるレーザ光発生装置
に適用する場合について説明する。
に適用する場合について説明する。
【００２９】この場合、外部共振器３内の非線形光学素
子４として例えばＢＢＯを用いる。
子４として例えばＢＢＯを用いる。
【００３０】そして、この場合、入射レーザ光光源６と
しては、例えばＳＨＧレーザ光源を用いてこれよりの例
えば波長５３２ｎｍのグリーンレーザ光を外部共振器３
に入射させ、非線形光学素子４によるＳＨＧによって波
長２６６ｎｍのレーザ光を反射手段１から出射させる。
しては、例えばＳＨＧレーザ光源を用いてこれよりの例
えば波長５３２ｎｍのグリーンレーザ光を外部共振器３
に入射させ、非線形光学素子４によるＳＨＧによって波
長２６６ｎｍのレーザ光を反射手段１から出射させる。
【００３１】この場合、外部共振器３の凹面鏡による反
射手段２は、入力光（この例では波長５３２ｎｍ）の殆
どを反射し、平面鏡による出射側の反射手段１は、上記
入力光の殆どを反射すると共に、出力光（波長２６６ｎ
ｍ）の殆どを透過させるダイクロイックミラーとする。
射手段２は、入力光（この例では波長５３２ｎｍ）の殆
どを反射し、平面鏡による出射側の反射手段１は、上記
入力光の殆どを反射すると共に、出力光（波長２６６ｎ
ｍ）の殆どを透過させるダイクロイックミラーとする。
【００３２】位相変調器７としては、例えばＥＯ（電気
光学）素子や、ＡＯ（音響光学）素子が用いられる。
光学）素子や、ＡＯ（音響光学）素子が用いられる。
【００３３】この位相変調器７には発振器９からの例え
ば周波数ｆｍ＝１０ＭＨｚの変調信号がドライバ（駆動
回路）１０によって供給される。
ば周波数ｆｍ＝１０ＭＨｚの変調信号がドライバ（駆動
回路）１０によって供給される。
【００３４】一方、外部共振器３への入射レーザ光の、
この外部共振器３からの戻り光、即ち反射光を、反射面
１４によって反射させて、フォトダイオード等の光検出
素子１２に導入し、これを電気信号に変換して検出す
る。
この外部共振器３からの戻り光、即ち反射光を、反射面
１４によって反射させて、フォトダイオード等の光検出
素子１２に導入し、これを電気信号に変換して検出す
る。
【００３５】そして、この検出信号をサンプル・アンド
・ホールド同期検波回路１３に導入して外部共振器３の
共振器長と、入射レーザ光に対する共振器長のずれによ
る共振器長誤差信号をとり出す。
・ホールド同期検波回路１３に導入して外部共振器３の
共振器長と、入射レーザ光に対する共振器長のずれによ
る共振器長誤差信号をとり出す。
【００３６】この場合共振器長誤差信号と反射光信号と
を生成し、これら共振器長誤差信号と反射光信号とを移
動手段５への共振器長のずれをゼロとする共振器長にロ
ックするサーボの引込信号とする。
を生成し、これら共振器長誤差信号と反射光信号とを移
動手段５への共振器長のずれをゼロとする共振器長にロ
ックするサーボの引込信号とする。
【００３７】移動手段５は、例えばいわゆる電磁アクチ
ュエータ構成を採ることができる。この電磁アクチュエ
ータは、後に詳述するが例えばいわゆるボイスコイルモ
ータのように、それぞれ少なくとも１つのコイルと、磁
石と、更に磁性体によるヨークとから構成される。この
電磁アクチュエータは、駆動電流が数十〜数百ｍＡです
み、複共振の周波数を百ＫＨｚ以上にまで高めることが
でき、位相回りの少ない周波数特性であるため、サーボ
領域を数十ＫＨｚと広帯域化することができる。
ュエータ構成を採ることができる。この電磁アクチュエ
ータは、後に詳述するが例えばいわゆるボイスコイルモ
ータのように、それぞれ少なくとも１つのコイルと、磁
石と、更に磁性体によるヨークとから構成される。この
電磁アクチュエータは、駆動電流が数十〜数百ｍＡです
み、複共振の周波数を百ＫＨｚ以上にまで高めることが
でき、位相回りの少ない周波数特性であるため、サーボ
領域を数十ＫＨｚと広帯域化することができる。
【００３８】この電磁アクチュエータは、共振器の光路
長（共振器長）の変化、すなわち反射手段１の位置誤差
を、前述した波長の１／１０００〜１／１００００の１
Å以下に制御できる。
長（共振器長）の変化、すなわち反射手段１の位置誤差
を、前述した波長の１／１０００〜１／１００００の１
Å以下に制御できる。
【００３９】しかしながら、この移動手段５は、この電
磁アクチュエータに限られるものではなく、或る場合
は、圧電素子構成とすることもできる。
磁アクチュエータに限られるものではなく、或る場合
は、圧電素子構成とすることもできる。
【００４０】次に、外部共振器、いわゆるファブリーペ
ロー共振器へのレーザ光の導入及び誤差検出の原理につ
いて説明する。このような共振器は、光路位相差Δが２
πの整数倍のとき共振し、共振位相付近で大きく反射位
相が変化する。この位相変化を利用して共振器の周波数
制御を行うことが、Drever Locking として、例えば、
R.W.P.Drever,et.al. “Laser Phase and Frequency St
abilization Using anOptical Resonator ”,Applied P
hysics B 31.97-105(1983)等において開示されている。
この技術における誤差信号の検出原理を以下に説明す
る。
ロー共振器へのレーザ光の導入及び誤差検出の原理につ
いて説明する。このような共振器は、光路位相差Δが２
πの整数倍のとき共振し、共振位相付近で大きく反射位
相が変化する。この位相変化を利用して共振器の周波数
制御を行うことが、Drever Locking として、例えば、
R.W.P.Drever,et.al. “Laser Phase and Frequency St
abilization Using anOptical Resonator ”,Applied P
hysics B 31.97-105(1983)等において開示されている。
この技術における誤差信号の検出原理を以下に説明す
る。
【００４１】一般に、ファブリーペロー共振器内部に屈
折率ｎ、厚みＬの非線形光学素子が存在するとき、光路
位相差Δは４πｎＬ／λである。また、そのシングルパ
スの透過率をＴ、シングルパスのＳＨＧ変換効率をη、
入射面反射率をＲ1 、出射面反射率をＲ2 とすると、複
素反射率ｒは、
折率ｎ、厚みＬの非線形光学素子が存在するとき、光路
位相差Δは４πｎＬ／λである。また、そのシングルパ
スの透過率をＴ、シングルパスのＳＨＧ変換効率をη、
入射面反射率をＲ1 、出射面反射率をＲ2 とすると、複
素反射率ｒは、
【００４２】
【数１】 となる。
【００４３】ここで、Ｒm ＝Ｒ2 （Ｔ（１−η））2 で
ある。このときのｒの絶対値（パワー反射率）を図２
に、位相（反射位相）を図３にそれぞれ示す。この位相
変化を利用して、外部共振器３の共振周波数ｆｏと入射
レーザ（基本波レーザ）光源６の周波数ｆｃとを（整数
倍の関係で）一致させる。
ある。このときのｒの絶対値（パワー反射率）を図２
に、位相（反射位相）を図３にそれぞれ示す。この位相
変化を利用して、外部共振器３の共振周波数ｆｏと入射
レーザ（基本波レーザ）光源６の周波数ｆｃとを（整数
倍の関係で）一致させる。
【００４４】レーザ光源６からの周波数ｆｃ（例えば約
５００〜６００ＴＨｚ）のレーザ光に対して上述の位相
変調器７により周波数ｆｍ（例えば１０ＭＨｚ）の位相
変調が施され、サイドバンドｆｃ±ｆｍが立てられる。
共振周波数がｆｏの外部共振器３より戻ってきた光につ
いて、周波数ｆｃ、ｆｃ±ｆｍのビートを検出すること
により、極性を持った誤差信号が得られる。
５００〜６００ＴＨｚ）のレーザ光に対して上述の位相
変調器７により周波数ｆｍ（例えば１０ＭＨｚ）の位相
変調が施され、サイドバンドｆｃ±ｆｍが立てられる。
共振周波数がｆｏの外部共振器３より戻ってきた光につ
いて、周波数ｆｃ、ｆｃ±ｆｍのビートを検出すること
により、極性を持った誤差信号が得られる。
【００４５】すなわち、光源６からの基本波レーザ光の
電場ＥをＥ0 exp(i ωc t)とするとき、変調後の電場は
Ｅ0 exp(i （ωc ｔ＋βsin(ωm ｔ）））となる。ここ
で、ωc は基本波レーザ光の角周波数、ωm は位相変調
器７の変調信号の角周波数、βは変調指数である。この
変調指数を充分小さく、例えばβ＜０．２とすると、実
質的にはωc と２つのサイドバンドωc ±ωm だけを考
えればよいことになる。
電場ＥをＥ0 exp(i ωc t)とするとき、変調後の電場は
Ｅ0 exp(i （ωc ｔ＋βsin(ωm ｔ）））となる。ここ
で、ωc は基本波レーザ光の角周波数、ωm は位相変調
器７の変調信号の角周波数、βは変調指数である。この
変調指数を充分小さく、例えばβ＜０．２とすると、実
質的にはωc と２つのサイドバンドωc ±ωm だけを考
えればよいことになる。
【００４６】
【数２】 のようになる。この（数２）でＪ0 （β）、Ｊ1 （β）
は、それぞれ０次、１次のベッセル関数である。
は、それぞれ０次、１次のベッセル関数である。
【００４７】次に、外部共振器３からの反射光の電場
は、ωc と２つのサイドバンドωc ±ωm に対しての複
素反射率が各項にかかるため、
は、ωc と２つのサイドバンドωc ±ωm に対しての複
素反射率が各項にかかるため、
【００４８】
【数３】 のようになる。
【００４９】ただし、
【数４】
【００５０】ここで、β＜０．２であり、ＪO （β）≒
√（１−β2 ／２）Ｊ1 （β）≒β／２であることよ
り、
√（１−β2 ／２）Ｊ1 （β）≒β／２であることよ
り、
【００５１】
【数５】 となる。
【００５２】従って、その強度｜Ｅ｜2 は、βの２次以
上の項を無視すれば、
上の項を無視すれば、
【００５３】
【数６】
【００５４】ただし、
【数７】
【数８】
【００５５】このような反射光を元の変調信号（角周波
数ωm ）に適当な位相を与えて同期検波すると、ｓｉｎ
（ωm ｔ）、ｃｏｓ（ωm ｔ）の項である（数７）、
（数８）が求まる。これらのうちで、ｓｉｎ（ωm ｔ）
の係数である（数８）式から誤差信号を得ることができ
る。
数ωm ）に適当な位相を与えて同期検波すると、ｓｉｎ
（ωm ｔ）、ｃｏｓ（ωm ｔ）の項である（数７）、
（数８）が求まる。これらのうちで、ｓｉｎ（ωm ｔ）
の係数である（数８）式から誤差信号を得ることができ
る。
【００５６】図４及び図５にそれぞれこの反射光の強度
｜Ｅ｜2 と誤差信号とを示す。
｜Ｅ｜2 と誤差信号とを示す。
【００５７】ここで反射光強度は、外部共振器３が入射
レーザ光に対し共振状態にあるときは、そのエネルギー
が共振器３に充分吸収されるので、戻り光は小となり、
極小性を示す。
レーザ光に対し共振状態にあるときは、そのエネルギー
が共振器３に充分吸収されるので、戻り光は小となり、
極小性を示す。
【００５８】この誤差信号、すなわち共振器長誤差信号
は、光検出素子１から検出された検出反射光信号をサン
プル・アンド・ホールドによる同期検波によって得る。
は、光検出素子１から検出された検出反射光信号をサン
プル・アンド・ホールドによる同期検波によって得る。
【００５９】この場合、サンプル・アンド・ホールド方
法によって共振器長誤差信号を検波すると共に、反射光
信号を生成する。
法によって共振器長誤差信号を検波すると共に、反射光
信号を生成する。
【００６０】この共振器長誤差信号と反射光信号とを生
成する生成回路を、これのブロック図の図６を参照して
説明する。
成する生成回路を、これのブロック図の図６を参照して
説明する。
【００６１】図７は、図１における光検出素子１で検出
された検出信号で、光源６からのレーザ光の外部共振器
３からの反射光（戻り光）に、位相変調器７による変調
信号（例えば１０ＭＨｚ）が加算された信号である。
された検出信号で、光源６からのレーザ光の外部共振器
３からの反射光（戻り光）に、位相変調器７による変調
信号（例えば１０ＭＨｚ）が加算された信号である。
【００６２】そして、この検出反射光信号を入力端子ｔ
1 に入力し、その一部をローパスフィルタ２１に導入し
て変調信号を排除し、更にオフセットを加えることによ
って、図４で示す反射光信号において破線で示す反射光
量の大きいすなわち明るいレベルをゼロレベルとする。
1 に入力し、その一部をローパスフィルタ２１に導入し
て変調信号を排除し、更にオフセットを加えることによ
って、図４で示す反射光信号において破線で示す反射光
量の大きいすなわち明るいレベルをゼロレベルとする。
【００６３】一方、端子ｔ1 に入力された検出反射光信
号の一部をバンドパスフィルタ２２に通過させることに
よって図８で示す変調信号をとり出す。そして、この変
調信号は、変調周波数の図９と図１０で示すｓｉｎ（ω
m ｔ）と、ｃｏｓ（ωm ｔ）の項に分離し、そのエンベ
ロープを誤差信号としてとり出す。この場合、ｓｉｎ
（ωm ｔ）成分を誤差信号を用いることが、実際上その
エンベロープの形状性にすぐれていることから、このｓ
ｉｎ（ωm ｔ）成分をとり出す。
号の一部をバンドパスフィルタ２２に通過させることに
よって図８で示す変調信号をとり出す。そして、この変
調信号は、変調周波数の図９と図１０で示すｓｉｎ（ω
m ｔ）と、ｃｏｓ（ωm ｔ）の項に分離し、そのエンベ
ロープを誤差信号としてとり出す。この場合、ｓｉｎ
（ωm ｔ）成分を誤差信号を用いることが、実際上その
エンベロープの形状性にすぐれていることから、このｓ
ｉｎ（ωm ｔ）成分をとり出す。
【００６４】このｓｉｎ（ωm ｔ）成分の誤差信号を得
るため、バンドパスフィルタ２２によって得た変調信号
をサンプル・アンド・ホールド回路２３に入力する。
るため、バンドパスフィルタ２２によって得た変調信号
をサンプル・アンド・ホールド回路２３に入力する。
【００６５】一方、入力端子ｔ2 に、図１における発振
器９の図１１Ａで示す周波数ｆ＝１０ＭＨｚ（ｆｍに対
応）の発振信号すなわち光源位相変調信号を入力し、こ
れをクロック生成回路２４によって２値化して図１１Ｂ
で示すクロック信号を得、更にこれを位相遅延回路２５
によって図１１Ｃで示す所定量の位相遅延させ、サンプ
ル・アンド・ホールド回路２３のサンプリングクロック
を得、これによって図８の変調信号のサンプル・アンド
・ホールドを行って図１１Ｄで示すサンプル・ホールド
同期検波出力を得る。そして、これをローパスフィルタ
２６に通過させて図７の反射光検出信号からとり出した
図９で示したｓｉｎ（ωm ｔ）成分のエンベロープに相
当する図５で示す誤差信号を得る。
器９の図１１Ａで示す周波数ｆ＝１０ＭＨｚ（ｆｍに対
応）の発振信号すなわち光源位相変調信号を入力し、こ
れをクロック生成回路２４によって２値化して図１１Ｂ
で示すクロック信号を得、更にこれを位相遅延回路２５
によって図１１Ｃで示す所定量の位相遅延させ、サンプ
ル・アンド・ホールド回路２３のサンプリングクロック
を得、これによって図８の変調信号のサンプル・アンド
・ホールドを行って図１１Ｄで示すサンプル・ホールド
同期検波出力を得る。そして、これをローパスフィルタ
２６に通過させて図７の反射光検出信号からとり出した
図９で示したｓｉｎ（ωm ｔ）成分のエンベロープに相
当する図５で示す誤差信号を得る。
【００６６】この場合、位相遅延回路２５による遅延量
は、図９で示すｓｉｎ（ωm ｔ）項のエンベロープが最
も良いＳ／Ｎとなる量に選定する。
は、図９で示すｓｉｎ（ωm ｔ）項のエンベロープが最
も良いＳ／Ｎとなる量に選定する。
【００６７】そして、このようにサンプル・アンド・ホ
ールド方法によって同期検波を行うときは、通常一般の
検波方法における掛け算器を用いる場合の誤差信号のｓ
ｉｎ成分、ｃｏｓ成分の分離を精度良くできずにＳ／Ｎ
が悪いという欠点を解決できる。
ールド方法によって同期検波を行うときは、通常一般の
検波方法における掛け算器を用いる場合の誤差信号のｓ
ｉｎ成分、ｃｏｓ成分の分離を精度良くできずにＳ／Ｎ
が悪いという欠点を解決できる。
【００６８】図１２はサンプル・アンド・ホールドの検
波方法の他の例で、図１２において図６と対応する部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。この例では
Ａ−Ｄコンバータ２７とＤ−Ａコンバータ２８によるサ
ンプル・ホールドを行うようにしたものである。
波方法の他の例で、図１２において図６と対応する部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。この例では
Ａ−Ｄコンバータ２７とＤ−Ａコンバータ２８によるサ
ンプル・ホールドを行うようにしたものである。
【００６９】次に移動手段５として電磁アクチュエータ
を用いたサーボについて図１３のブロック図を参照して
説明する。３０はこの電磁アクチュエータ３１の駆動モ
ータいわゆるボイスコイルに対して掛けるサーボのオン
・オフ動作を行うスイッチを模式的に示している。
を用いたサーボについて図１３のブロック図を参照して
説明する。３０はこの電磁アクチュエータ３１の駆動モ
ータいわゆるボイスコイルに対して掛けるサーボのオン
・オフ動作を行うスイッチを模式的に示している。
【００７０】そして、このサーボループの開閉は、上述
のようにして得た共振器長誤差信号と、反射光信号とを
用いてその制御を行う。
のようにして得た共振器長誤差信号と、反射光信号とを
用いてその制御を行う。
【００７１】図１４はサーボループ開閉の制御のタイミ
ングを示すタイミングチャートで信号ｃ〜ｈは図１３の
サーボ、ブロック図におけるｃ〜ｈでの信号を示す。
ングを示すタイミングチャートで信号ｃ〜ｈは図１３の
サーボ、ブロック図におけるｃ〜ｈでの信号を示す。
【００７２】サーボループは反射光信号の所定のレベル
以上で、かつ共振器長誤差信号（以下単に誤差信号とい
う）がゼロクロスしたときに引き込むようにする。
以上で、かつ共振器長誤差信号（以下単に誤差信号とい
う）がゼロクロスしたときに引き込むようにする。
【００７３】図１４ａとｂとは、誤差信号と反射光信号
とを示す。この場合、基本モードａ1 及びｂ1 以外にサ
イドモードａ2 及びｂ2 が生じている場合を示してい
る。すなわち入射レーザ光源としては、基本的にはシン
グルモードものが用いられるが、種々の条件により、時
として基本モード以外に、横モード、縦モード等のサイ
ドモードが発生する場合があり、後述するようにこのサ
イドモードによってのサーボの引き込みを回避する考慮
がなされる。
とを示す。この場合、基本モードａ1 及びｂ1 以外にサ
イドモードａ2 及びｂ2 が生じている場合を示してい
る。すなわち入射レーザ光源としては、基本的にはシン
グルモードものが用いられるが、種々の条件により、時
として基本モード以外に、横モード、縦モード等のサイ
ドモードが発生する場合があり、後述するようにこのサ
イドモードによってのサーボの引き込みを回避する考慮
がなされる。
【００７４】反射光信号は、図１３で示すように、オフ
セット部３２によってベースラインがゼロレベルになる
ようオフセットをのせる。この場合図１４ｂの反射光信
号は、外部共振器３が共振状態にあって、これよりの反
射光（戻り光）が小さい側、即ち図４で示した暗い側を
正とする。
セット部３２によってベースラインがゼロレベルになる
ようオフセットをのせる。この場合図１４ｂの反射光信
号は、外部共振器３が共振状態にあって、これよりの反
射光（戻り光）が小さい側、即ち図４で示した暗い側を
正とする。
【００７５】誤差信号及び反射光信号は、共にそれぞれ
コンパレータ３３及び３４によって所要のスライスレベ
ル、すなわち各サイドモードによる信号ａ2 及びｂ2 の
レベルより高く、かつ基本モードによる信号ａ1 及びｂ
1 のレベルより低いスライスレベルでコンパレートして
サイドモード、ノイズ等を排除して基本モード信号ａ 1
及びｂ1 のみについてのスライスレベル以上のレベルに
よる図１４の信号ｃ及びｅを得る。
コンパレータ３３及び３４によって所要のスライスレベ
ル、すなわち各サイドモードによる信号ａ2 及びｂ2 の
レベルより高く、かつ基本モードによる信号ａ1 及びｂ
1 のレベルより低いスライスレベルでコンパレートして
サイドモード、ノイズ等を排除して基本モード信号ａ 1
及びｂ1 のみについてのスライスレベル以上のレベルに
よる図１４の信号ｃ及びｅを得る。
【００７６】コンパレータ３３によって得た信号ｃをも
って単安定マルチバイブレータ３５で、信号ｃの立ち上
がり時から適当な時間τだけゲートｄを開くようにす
る。
って単安定マルチバイブレータ３５で、信号ｃの立ち上
がり時から適当な時間τだけゲートｄを開くようにす
る。
【００７７】オア回路３６が設けられ、信号ｄまたはｅ
のいずれか一方がオンのとき、オンする図１４の信号ｆ
を得る。
のいずれか一方がオンのとき、オンする図１４の信号ｆ
を得る。
【００７８】一方、コンパレータ３７が設けられ、これ
によって誤差信号をゼロレベルでコンパレートして誤差
信号の基本モード及びサイドモード等のゼロレベルとの
クロスによって立下り及び立上がる図１４の信号ｇを得
る。
によって誤差信号をゼロレベルでコンパレートして誤差
信号の基本モード及びサイドモード等のゼロレベルとの
クロスによって立下り及び立上がる図１４の信号ｇを得
る。
【００７９】そしてＤタイプのフリップフロップ３８を
設け、信号ｇをこれのクロックとし、オア回路３６より
の出力ｆによりリセットが“１”の状態で、クロックｇ
の立ち上がり信号が入るとき、すなわち、これを引込み
タイミング信号として、図１４の信号ｈを得るようにし
て、これによってスイッチ３０をオンにする動作を行わ
しめる。すなわち、サーボの引込みがなされる。
設け、信号ｇをこれのクロックとし、オア回路３６より
の出力ｆによりリセットが“１”の状態で、クロックｇ
の立ち上がり信号が入るとき、すなわち、これを引込み
タイミング信号として、図１４の信号ｈを得るようにし
て、これによってスイッチ３０をオンにする動作を行わ
しめる。すなわち、サーボの引込みがなされる。
【００８０】フリップフロップ３８は、オア回路３６か
らのリセット信号が０になるまでオン状態を保持する。
らのリセット信号が０になるまでオン状態を保持する。
【００８１】そして、また一方、誤差信号は、位相補償
回路３９によって位相補償してオン状態にあるスイッチ
３０を介してドライバ４０に入力され、これによって電
磁アクチュエータの駆動部３１が駆動され、図１の外部
共振器３の一方の反射手段５が光軸方向に移動制御さ
れ、外部共振器３の共振器長が変化する。
回路３９によって位相補償してオン状態にあるスイッチ
３０を介してドライバ４０に入力され、これによって電
磁アクチュエータの駆動部３１が駆動され、図１の外部
共振器３の一方の反射手段５が光軸方向に移動制御さ
れ、外部共振器３の共振器長が変化する。
【００８２】そして、この共振器長が入射レーザ光に共
振する長さに選定されると、この共振器３からの反射光
量が小さくなり、光検出素子１２からの反射光検出信号
レベルで小となり、誤差信号はゼロとなり電磁アクチュ
エータの駆動がこの位置で停止し、共振状態にロックす
る。
振する長さに選定されると、この共振器３からの反射光
量が小さくなり、光検出素子１２からの反射光検出信号
レベルで小となり、誤差信号はゼロとなり電磁アクチュ
エータの駆動がこの位置で停止し、共振状態にロックす
る。
【００８３】この構成によれば、誤差信号に対する所定
のスライスレベルを設定し、更にオア回路３６によって
誤差信号がこのスライスレベル以上になった後に、最初
に到来するゼロクロスレベル、すなわちサイドモード、
ノイズ等による信号が排除され、本来の誤差信号である
基本モードの信号の図１４ａの点Ｐで示すゼロレベルク
ロスのみについてスイッチ３０のオン、すなわちサーボ
の引込みを行うことができるものである。
のスライスレベルを設定し、更にオア回路３６によって
誤差信号がこのスライスレベル以上になった後に、最初
に到来するゼロクロスレベル、すなわちサイドモード、
ノイズ等による信号が排除され、本来の誤差信号である
基本モードの信号の図１４ａの点Ｐで示すゼロレベルク
ロスのみについてスイッチ３０のオン、すなわちサーボ
の引込みを行うことができるものである。
【００８４】そして一旦サーボが掛かると共振器長制御
によって誤差信号は、図１４ａの鎖線で示すゼロレベル
に収斂することから、単にこの誤差信号のみでサーボの
引き込みを行うときは、この誤差信号がゼロの状態にあ
るのかサーボが掛っていないのかを区別することができ
ないが、上述の構成によれば、サーボが掛かった状態で
は、反射光信号は図１４ｂの鎖線で示すようにスライス
レベルを越えた状態を保持するのでオア回路３６によっ
てフリップフロップ３８へのリセット出力１を保持し、
スイッチ３０をオン状態に保持することができる。
によって誤差信号は、図１４ａの鎖線で示すゼロレベル
に収斂することから、単にこの誤差信号のみでサーボの
引き込みを行うときは、この誤差信号がゼロの状態にあ
るのかサーボが掛っていないのかを区別することができ
ないが、上述の構成によれば、サーボが掛かった状態で
は、反射光信号は図１４ｂの鎖線で示すようにスライス
レベルを越えた状態を保持するのでオア回路３６によっ
てフリップフロップ３８へのリセット出力１を保持し、
スイッチ３０をオン状態に保持することができる。
【００８５】つまり、この構成では、誤差信号と反射光
信号の双方を用いるオア動作によってサイドモードやノ
イズによる不要なサーボの引込み、或いは過剰なサーボ
いわゆるオーバーシュートを回避できる。また、サーボ
の確実な引込みができ、サーボの暴走の回避がはから
れ、サーボ動作の安定化をはかることができ、サーボが
一旦はずれることがあっても速やかに安定して共振器長
の制御を行うことができることになる。
信号の双方を用いるオア動作によってサイドモードやノ
イズによる不要なサーボの引込み、或いは過剰なサーボ
いわゆるオーバーシュートを回避できる。また、サーボ
の確実な引込みができ、サーボの暴走の回避がはから
れ、サーボ動作の安定化をはかることができ、サーボが
一旦はずれることがあっても速やかに安定して共振器長
の制御を行うことができることになる。
【００８６】そして、反射光信号についてもスライスレ
ベルの設定によってサイドモードやノイズを排除できこ
れらによる誤動作を回避できるのである。
ベルの設定によってサイドモードやノイズを排除できこ
れらによる誤動作を回避できるのである。
【００８７】次に、共振器長制御を行う反射手段の移動
手段５を電磁アクチュエータ構成をする場合の一実施例
を説明する。
手段５を電磁アクチュエータ構成をする場合の一実施例
を説明する。
【００８８】尚、これについては、本出願人の出願に係
る特願平４−７８７５３号出願で提案しているところで
ある。
る特願平４−７８７５３号出願で提案しているところで
ある。
【００８９】図１５は、電磁アクチュエータの具体的な
構造の一例を示す一部切欠斜視図である。
構造の一例を示す一部切欠斜視図である。
【００９０】この図１５において、図１の反射手段１
を、コーティング等により形成された反射ミラー５１に
より構成し、これがリング状あるいは円筒状のセラミッ
ク等の絶縁物で作られたコイルボビン５２に嵌合固定さ
れている。このコイルボビン５２の周囲にコイル（いわ
ゆるボイスコイル）５３がソレノイド状に巻回されてい
る。
を、コーティング等により形成された反射ミラー５１に
より構成し、これがリング状あるいは円筒状のセラミッ
ク等の絶縁物で作られたコイルボビン５２に嵌合固定さ
れている。このコイルボビン５２の周囲にコイル（いわ
ゆるボイスコイル）５３がソレノイド状に巻回されてい
る。
【００９１】このコイルボビン５２は、図１６に示すよ
うな渦巻き状（スパイラル状）の板バネ５４に取り付け
られており、この渦巻き状の板バネ５４は、永久磁石
（マグネット）５５を介してリング状のヨーク５６に固
定支持されている。
うな渦巻き状（スパイラル状）の板バネ５４に取り付け
られており、この渦巻き状の板バネ５４は、永久磁石
（マグネット）５５を介してリング状のヨーク５６に固
定支持されている。
【００９２】マグネット５５はコイルボビン５２の円筒
状に巻回されたコイル５３を取り囲むように配置されて
おり、このマグネット５５は、例えば内周側がＮ極、外
周側がＳ極となるように着磁されている。
状に巻回されたコイル５３を取り囲むように配置されて
おり、このマグネット５５は、例えば内周側がＮ極、外
周側がＳ極となるように着磁されている。
【００９３】マグネット５５の外周は、鉄等の強磁性体
のヨーク５６に接着等により固定されている。
のヨーク５６に接着等により固定されている。
【００９４】板バネ５３は、例えばコイルボビン５２の
上下面に接着等により固定され、これらの板バネ５３の
外周がヨーク５６で支持され、これらの全ての部品が、
２枚の鉄等の強磁性体のシールド板５７，５８で挟みこ
まれている。
上下面に接着等により固定され、これらの板バネ５３の
外周がヨーク５６で支持され、これらの全ての部品が、
２枚の鉄等の強磁性体のシールド板５７，５８で挟みこ
まれている。
【００９５】このシールド板５７，５８は、ヨーク５６
と共に、マグネット５５からの磁束のリターン経路とし
ての機能も有している。このシールド板５７，５８で全
ての部品が囲まれているので、取扱いも極めて良好であ
る。
と共に、マグネット５５からの磁束のリターン経路とし
ての機能も有している。このシールド板５７，５８で全
ての部品が囲まれているので、取扱いも極めて良好であ
る。
【００９６】この図１５（及び図１６）に示すような構
造を有する電磁アクチュエータによれば、コイル５３の
内側に金属のような導電体、磁性体を一切配置していな
いにもかかわらず磁気回路が概ね閉磁路となっているた
め、推力（光軸方向の駆動力）が大きく、位相回りの少
ない伝達特性が得られる。また、コイルボビン５２にセ
ラミックを用いて移動部分を軽量化すること等により、
複共振周波数を１００ＫＨｚ以上にまで持っていける。
造を有する電磁アクチュエータによれば、コイル５３の
内側に金属のような導電体、磁性体を一切配置していな
いにもかかわらず磁気回路が概ね閉磁路となっているた
め、推力（光軸方向の駆動力）が大きく、位相回りの少
ない伝達特性が得られる。また、コイルボビン５２にセ
ラミックを用いて移動部分を軽量化すること等により、
複共振周波数を１００ＫＨｚ以上にまで持っていける。
【００９７】そして、この電磁アクチュエータのコイル
５３に、例えば図１３の駆動制御部３１に対応し、これ
にドライバ４０からのサーボ電流が与えられてミラー５
１即ち反射手段１の光軸方向の移動制御がなされる。
５３に、例えば図１３の駆動制御部３１に対応し、これ
にドライバ４０からのサーボ電流が与えられてミラー５
１即ち反射手段１の光軸方向の移動制御がなされる。
【００９８】図１に示した例では、外部共振器３の光出
射端側の反射手段１を光軸方向に移動できるように移動
手段５を設けた場合であるが、入射端の反射手段２に、
或いは両手段１及び２について光軸方向に移動する移動
手段５、例えば電磁アクチュエータを設けることができ
る。
射端側の反射手段１を光軸方向に移動できるように移動
手段５を設けた場合であるが、入射端の反射手段２に、
或いは両手段１及び２について光軸方向に移動する移動
手段５、例えば電磁アクチュエータを設けることができ
る。
【００９９】また、図１７は、本発明のレーザ光発生装
置の他の実施例を示し、レーザ光源６から出射された入
射レーザ光、すなわち基本波レーザ光は、位相変調器７
にて位相変調が施され、集光用レンズ８を介して、外部
共振器３に入射されている。この外部共振器３は、それ
ぞれ凹鏡面による第１の反射手段１と第２の反射手段２
との間に、非線形光学結晶素子４が配置されて構成され
ており、これらの反射手段１と２と、更に平面鏡（の反
射面）６３とで共振器３の光路が形成されている。
置の他の実施例を示し、レーザ光源６から出射された入
射レーザ光、すなわち基本波レーザ光は、位相変調器７
にて位相変調が施され、集光用レンズ８を介して、外部
共振器３に入射されている。この外部共振器３は、それ
ぞれ凹鏡面による第１の反射手段１と第２の反射手段２
との間に、非線形光学結晶素子４が配置されて構成され
ており、これらの反射手段１と２と、更に平面鏡（の反
射面）６３とで共振器３の光路が形成されている。
【０１００】そして、このような共振器３の光路長ＬR
が変化して上述したように光路位相差Δが２πの整数倍
となるとき共振し、反射率及び反射位相が大きく変化す
る。この共振器３の例えば反射手段１が、例えば前述の
電磁アクチュエータによる移動手段５により光軸方向に
駆動されるようになっている。
が変化して上述したように光路位相差Δが２πの整数倍
となるとき共振し、反射率及び反射位相が大きく変化す
る。この共振器３の例えば反射手段１が、例えば前述の
電磁アクチュエータによる移動手段５により光軸方向に
駆動されるようになっている。
【０１０１】図１７において図１と対応する部分には同
一符号を付して重複説明を省略する。
一符号を付して重複説明を省略する。
【０１０２】本発明によるレーザ光発生装置は前述の実
施例の構成以外に、種々の構成が可能である。この本発
明に係るレーザ光発生装置のいくつかの基本構成につい
て、図１８〜図２２を参照しながら説明する。
施例の構成以外に、種々の構成が可能である。この本発
明に係るレーザ光発生装置のいくつかの基本構成につい
て、図１８〜図２２を参照しながら説明する。
【０１０３】先ず図１８は、レーザ光源６として、共振
器７１の一対の反射面（反射手段）７２，７３の間にＮ
ｄ：ＹＡＧ等のレーザ媒質７４を配置して成るいわゆる
固体レーザ発振器を用い、このレーザ光源６からの例え
ば波長が１０６４ｎｍの基本波レーザを、外部共振器３
の一対の反射面（反射手段）１，２の間のＬＮ等の非線
形光学結晶素子４に導入して、例えば波長が５３２ｎｍ
の第２高調波発生（ＳＨＧ）を行わせると共に、外部共
振器３の一方の反射面、例えば反射面２を上述したよう
な電磁アクチュエータによる移動手段５で光軸方向に位
置制御する構成を示している。
器７１の一対の反射面（反射手段）７２，７３の間にＮ
ｄ：ＹＡＧ等のレーザ媒質７４を配置して成るいわゆる
固体レーザ発振器を用い、このレーザ光源６からの例え
ば波長が１０６４ｎｍの基本波レーザを、外部共振器３
の一対の反射面（反射手段）１，２の間のＬＮ等の非線
形光学結晶素子４に導入して、例えば波長が５３２ｎｍ
の第２高調波発生（ＳＨＧ）を行わせると共に、外部共
振器３の一方の反射面、例えば反射面２を上述したよう
な電磁アクチュエータによる移動手段５で光軸方向に位
置制御する構成を示している。
【０１０４】図１９は、レーザ光源６として、共振器７
１の一対の反射面７２，７３の間にＮｄ：ＹＡＧ等のレ
ーザ媒質７４を配置して成る固体レーザ発振器を用い、
このレーザ光源６からの例えば波長が１０６４ｎｍの基
本波レーザを、外部共振器３の一対の反射面１，２の間
のＬＮ等の非線形光学結晶素子４に導入して、例えば波
長が５３２ｎｍのＳＨＧレーザ光を得ると共に、レーザ
光源６の共振器７１の一方の反射面、例えば反射面７３
を上述したような電磁アクチュエータによる移動手段で
光軸方向に位置制御する構成を示している。
１の一対の反射面７２，７３の間にＮｄ：ＹＡＧ等のレ
ーザ媒質７４を配置して成る固体レーザ発振器を用い、
このレーザ光源６からの例えば波長が１０６４ｎｍの基
本波レーザを、外部共振器３の一対の反射面１，２の間
のＬＮ等の非線形光学結晶素子４に導入して、例えば波
長が５３２ｎｍのＳＨＧレーザ光を得ると共に、レーザ
光源６の共振器７１の一方の反射面、例えば反射面７３
を上述したような電磁アクチュエータによる移動手段で
光軸方向に位置制御する構成を示している。
【０１０５】この構成においては、レーザ光源６からの
基本波レーザ光の発振周波数が変化することで、外部共
振器３へのレーザ光の反射率を変化させ、外部共振器３
へのレーザ光の導入を高めた状態で安定化させることが
できる。そしてこの場合においてもレーザ光源６からの
レーザ光の外部共振器からの反射光（戻り光）によって
図６〜図１４で説明したと同様の方法をもってレーザ光
源６の駆動手段５に係わる共振器制御のサーボを行う。
基本波レーザ光の発振周波数が変化することで、外部共
振器３へのレーザ光の反射率を変化させ、外部共振器３
へのレーザ光の導入を高めた状態で安定化させることが
できる。そしてこの場合においてもレーザ光源６からの
レーザ光の外部共振器からの反射光（戻り光）によって
図６〜図１４で説明したと同様の方法をもってレーザ光
源６の駆動手段５に係わる共振器制御のサーボを行う。
【０１０６】これらの図１８，図１９の基本構成におい
て、レーザ媒質７１としては、Ｎｄ：ＹＡＧ以外に、Ｎ
ｄ：ＹＶＯ4 、ＬＮＰ、Ｎｄ：ＢＥＬ等が使用できる。
また、非線形光学結晶素子３としては、ＬＮ以外にＫＴ
Ｐ、ＱＰＭ ＬＮ、ＬＢＯ、ＢＢＯ等が使用できる。
て、レーザ媒質７１としては、Ｎｄ：ＹＡＧ以外に、Ｎ
ｄ：ＹＶＯ4 、ＬＮＰ、Ｎｄ：ＢＥＬ等が使用できる。
また、非線形光学結晶素子３としては、ＬＮ以外にＫＴ
Ｐ、ＱＰＭ ＬＮ、ＬＢＯ、ＢＢＯ等が使用できる。
【０１０７】ここで、レーザ光源６としては、いわゆる
ＳＨＧレーザ発振器を用いることもでき、例えば上記図
１８に示す第１の基本構成のレーザ光源をＳＨＧレーサ
発振器に置き換えることで、図２０に示す構成をとるこ
とができる。すなわち、この図２０において、ＳＨＧレ
ーザ光発生用の共振器７１の一対の反射面７２，７３の
間には、Ｎｄ：ＹＡＧ等のレーザ媒質７４と、ＫＴＰ
（ＫＴｉＯＰＯ4 ）等の非線形光学結晶素子７５とを配
置し、レーザ媒質７４からの例えば波長１０６４ｎｍの
基本波レーザを非線形光学結晶素子７５を通過させて共
振させることにより、たとえば波長５３２ｎｍのＳＨＧ
レーザ光を発生させて、このＳＨＧレーザ光を外部共振
器３に送るようにしている。この外部共振器３の一対の
反射面１，２の一方、例えば反射面２が、上述したよう
な例えば電磁アクチュエータによる移動手段５で光軸方
向に駆動制御される。外部共振器３では、ＢＢＯ等の非
線形光学結晶素子４により入射レーザ光の第２高調波、
すなわち元の基本波レーザ（波長１０６４ｎｍ）から見
て第４高調波となる例えば波長が２６６ｎｍのレーザ光
が発生され、外部共振器３より取り出される。
ＳＨＧレーザ発振器を用いることもでき、例えば上記図
１８に示す第１の基本構成のレーザ光源をＳＨＧレーサ
発振器に置き換えることで、図２０に示す構成をとるこ
とができる。すなわち、この図２０において、ＳＨＧレ
ーザ光発生用の共振器７１の一対の反射面７２，７３の
間には、Ｎｄ：ＹＡＧ等のレーザ媒質７４と、ＫＴＰ
（ＫＴｉＯＰＯ4 ）等の非線形光学結晶素子７５とを配
置し、レーザ媒質７４からの例えば波長１０６４ｎｍの
基本波レーザを非線形光学結晶素子７５を通過させて共
振させることにより、たとえば波長５３２ｎｍのＳＨＧ
レーザ光を発生させて、このＳＨＧレーザ光を外部共振
器３に送るようにしている。この外部共振器３の一対の
反射面１，２の一方、例えば反射面２が、上述したよう
な例えば電磁アクチュエータによる移動手段５で光軸方
向に駆動制御される。外部共振器３では、ＢＢＯ等の非
線形光学結晶素子４により入射レーザ光の第２高調波、
すなわち元の基本波レーザ（波長１０６４ｎｍ）から見
て第４高調波となる例えば波長が２６６ｎｍのレーザ光
が発生され、外部共振器３より取り出される。
【０１０８】なお、図示しないが、図１９の基本構成に
対応して、レーザ光源となるＳＨＧレーザ発振器の一対
の反射鏡の一方を電磁アクチュエータで駆動するように
してもよい。このように、レーザ光源として、レーザ共
振器内第２高調波発生タイプのレーザ共振器を用いる場
合に、固体レーザ発振器のようなホモジニアス・ライン
・ブローディングのレーザ発振器の場合は、ゲインカー
ブ（利得の周波数特性曲線）のピークに最も近いモード
の偏光の発振が生じ、そこでゲインが飽和するため、シ
ングルモード発振が生じるはずであるが、実際にはホー
ルバーニング効果によって多モード発振が生じてしまう
ことがある。これは、レーザ共振器７１内に定在波が存
在し、その定在波の節の都合でゲインが充分に飽和しな
いために、これとは異なるモードの発振が生じるからで
ある。このような基本波レーザ光の同一偏光モード内に
縦マルチモードが存在すると、同一偏光モード内でモー
ドカップリングに起因するモードホップノイズが発生す
る虞れがある。
対応して、レーザ光源となるＳＨＧレーザ発振器の一対
の反射鏡の一方を電磁アクチュエータで駆動するように
してもよい。このように、レーザ光源として、レーザ共
振器内第２高調波発生タイプのレーザ共振器を用いる場
合に、固体レーザ発振器のようなホモジニアス・ライン
・ブローディングのレーザ発振器の場合は、ゲインカー
ブ（利得の周波数特性曲線）のピークに最も近いモード
の偏光の発振が生じ、そこでゲインが飽和するため、シ
ングルモード発振が生じるはずであるが、実際にはホー
ルバーニング効果によって多モード発振が生じてしまう
ことがある。これは、レーザ共振器７１内に定在波が存
在し、その定在波の節の都合でゲインが充分に飽和しな
いために、これとは異なるモードの発振が生じるからで
ある。このような基本波レーザ光の同一偏光モード内に
縦マルチモードが存在すると、同一偏光モード内でモー
ドカップリングに起因するモードホップノイズが発生す
る虞れがある。
【０１０９】そこで本件出願人は、特願平２−１２５８
５４号の明細書及び図面において、基本波レーザ光の２
つの偏光モード間の和周波発生によるカップリングを制
御する光学素子であるいわゆるエタロン等をレーザ共振
器内に設けたり、上記ホールバーニング効果による多モ
ード発振を制御するためにレーザ媒質を１／４波長板に
近接配置すること等を提案している。また、特願平３−
１７０６８号の明細書及び図面において、基本波レーザ
光の２つの固有偏光モード間のカップリングを制御する
光学素子を設けると共にレーザ媒質を往復する基本波レ
ーザ光が円偏光となるように偏光を調整する調整素子と
を備えることを提案している。これらの技術により、Ｓ
ＨＧレーザ共振器におけるホールバーニング効果を制御
したりモードホップノイズの発生を防止したりすること
が望ましい。
５４号の明細書及び図面において、基本波レーザ光の２
つの偏光モード間の和周波発生によるカップリングを制
御する光学素子であるいわゆるエタロン等をレーザ共振
器内に設けたり、上記ホールバーニング効果による多モ
ード発振を制御するためにレーザ媒質を１／４波長板に
近接配置すること等を提案している。また、特願平３−
１７０６８号の明細書及び図面において、基本波レーザ
光の２つの固有偏光モード間のカップリングを制御する
光学素子を設けると共にレーザ媒質を往復する基本波レ
ーザ光が円偏光となるように偏光を調整する調整素子と
を備えることを提案している。これらの技術により、Ｓ
ＨＧレーザ共振器におけるホールバーニング効果を制御
したりモードホップノイズの発生を防止したりすること
が望ましい。
【０１１０】ここで、ＳＨＧレーザ光源の共振器の光路
長を外部共振器の光路長の調整倍とすることで、ＳＨＧ
レーザ光の外部共振器への導入が効率良く行える。これ
は、基本波レーザ光とＳＨＧレーザ光との間にいわゆる
タイプIIの位相整合条件を成立させるようにしたＳＨＧ
レーザ光源の共振器内に、１／４波長板のような複屈折
性素子を挿入したことにより生じた基本波レーザ光の２
つの固有偏光モードに基づくＳＨＧレーザ光の各縦モー
ドを全て外部共振器内に導入するために必要とされるこ
とであり、ＳＨＧレーザ光源の共振器の光路長を外部共
振器の光路長の整数倍とすることで、効率的に複数モー
ドが入射される。
長を外部共振器の光路長の調整倍とすることで、ＳＨＧ
レーザ光の外部共振器への導入が効率良く行える。これ
は、基本波レーザ光とＳＨＧレーザ光との間にいわゆる
タイプIIの位相整合条件を成立させるようにしたＳＨＧ
レーザ光源の共振器内に、１／４波長板のような複屈折
性素子を挿入したことにより生じた基本波レーザ光の２
つの固有偏光モードに基づくＳＨＧレーザ光の各縦モー
ドを全て外部共振器内に導入するために必要とされるこ
とであり、ＳＨＧレーザ光源の共振器の光路長を外部共
振器の光路長の整数倍とすることで、効率的に複数モー
ドが入射される。
【０１１１】すなわち、非線形光学結晶素子を内部に有
する共振器の２つの固有偏光モードの内の縦モードの周
波数差が共振縦モード間隔の半分の奇数倍となるような
ＳＨＧ（第２高調波発生）レーザ共振器からのＳＨＧレ
ーザ光を、内部に非線形光学結晶素子を有する外部共振
器に入射すると共に、この外部共振器の光路長を、上記
ＳＨＧレーザ共振器の光路長の整数倍とすることによ
り、ＳＨＧレーザ共振器からのレーザ光の２モード以上
を同時に外部共振器に導入することかでき、多段の波長
変換の効率を上げることができる。
する共振器の２つの固有偏光モードの内の縦モードの周
波数差が共振縦モード間隔の半分の奇数倍となるような
ＳＨＧ（第２高調波発生）レーザ共振器からのＳＨＧレ
ーザ光を、内部に非線形光学結晶素子を有する外部共振
器に入射すると共に、この外部共振器の光路長を、上記
ＳＨＧレーザ共振器の光路長の整数倍とすることによ
り、ＳＨＧレーザ共振器からのレーザ光の２モード以上
を同時に外部共振器に導入することかでき、多段の波長
変換の効率を上げることができる。
【０１１２】次に、図２１は、本発明に係るレーザ光発
生装置の構成として、２つの外部共振器３ａ，３ｂを直
列に配設した例を示している。この図２１の例において
は、基本波レーザ光源となる共振器７１からの波長が例
えば１０６４ｎｍのレーザ光を、第１の外部共振器３ａ
に導入して、ＬＮ等の非線形光学結晶素子４ａの非線形
光学効果により波長が例えば５３２ｎｍのＳＨＧレーザ
光に波長変換し、このＳＨＧレーザ光を、さらに第２の
外部共振器３ｂに導入して、ＢＢＯ等の非線形光学結晶
素子４ｂの非線形光学効果により波長が例えば２６６ｎ
ｍの第４高調波発生（ＦＨＧ）レーザ光に波長変換して
いる。そして、第１の外部共振器４ａの一対の反射面１
ａ，２ａの内の一方、例えば反射面２ａを電磁アクチュ
エータ等の移動手段５で光軸方向に変位させ、第２の外
部共振器３ｂの一対の反射面１ｂ，２ｂの内の一方、例
えば反射面２ｂを電磁アクチュエータ等の移動手段５ｂ
で光軸方向に変位させて、各共振器７１，３ａ，３ｂ間
の光路長条件を満足させるようにしている。
生装置の構成として、２つの外部共振器３ａ，３ｂを直
列に配設した例を示している。この図２１の例において
は、基本波レーザ光源となる共振器７１からの波長が例
えば１０６４ｎｍのレーザ光を、第１の外部共振器３ａ
に導入して、ＬＮ等の非線形光学結晶素子４ａの非線形
光学効果により波長が例えば５３２ｎｍのＳＨＧレーザ
光に波長変換し、このＳＨＧレーザ光を、さらに第２の
外部共振器３ｂに導入して、ＢＢＯ等の非線形光学結晶
素子４ｂの非線形光学効果により波長が例えば２６６ｎ
ｍの第４高調波発生（ＦＨＧ）レーザ光に波長変換して
いる。そして、第１の外部共振器４ａの一対の反射面１
ａ，２ａの内の一方、例えば反射面２ａを電磁アクチュ
エータ等の移動手段５で光軸方向に変位させ、第２の外
部共振器３ｂの一対の反射面１ｂ，２ｂの内の一方、例
えば反射面２ｂを電磁アクチュエータ等の移動手段５ｂ
で光軸方向に変位させて、各共振器７１，３ａ，３ｂ間
の光路長条件を満足させるようにしている。
【０１１３】さらに、図２２に示す本発明の構成は、い
わゆる和周波混合により波長変換を行う例を示してい
る。すなわち、上述した図２０で説明したようなＳＨＧ
レーザ光源６ａからの波長が例えば５３２ｎｍのＳＨＧ
レーザ光を、いわゆるダイクロイックミラー等の合波ミ
ラー９７を介して外部共振器３に送っており、ＳＨＧレ
ーザ光源６ａの共振器７１ａの一対の反射面７２ａ，７
３ａの一方、例えば反射面７３ａを上述したような電磁
アクチュエータ等の移動手段５ｂにて光軸方向に変位制
御している。また、図１９と対応する部分には同一符号
に「ｂ」の添字を付して示すようにレーザ光源６ｂから
の波長が例えば１０６４ｎｍのレーザ光を、ミラー（反
射面）９８で偏向して合波ミラー９７を介して外部共振
器３に送っている。この外部共振器３においては、ＢＢ
Ｏ等の非線形光学結晶素子４の非線形光学効果により、
これらの５３２ｎｍのレーザ光と波長１０６４ｎｍのレ
ーザ光とが和周波混合されて、例えば波長３５５ｎｍの
レーザ光が発生され、外部に取り出される。
わゆる和周波混合により波長変換を行う例を示してい
る。すなわち、上述した図２０で説明したようなＳＨＧ
レーザ光源６ａからの波長が例えば５３２ｎｍのＳＨＧ
レーザ光を、いわゆるダイクロイックミラー等の合波ミ
ラー９７を介して外部共振器３に送っており、ＳＨＧレ
ーザ光源６ａの共振器７１ａの一対の反射面７２ａ，７
３ａの一方、例えば反射面７３ａを上述したような電磁
アクチュエータ等の移動手段５ｂにて光軸方向に変位制
御している。また、図１９と対応する部分には同一符号
に「ｂ」の添字を付して示すようにレーザ光源６ｂから
の波長が例えば１０６４ｎｍのレーザ光を、ミラー（反
射面）９８で偏向して合波ミラー９７を介して外部共振
器３に送っている。この外部共振器３においては、ＢＢ
Ｏ等の非線形光学結晶素子４の非線形光学効果により、
これらの５３２ｎｍのレーザ光と波長１０６４ｎｍのレ
ーザ光とが和周波混合されて、例えば波長３５５ｎｍの
レーザ光が発生され、外部に取り出される。
【０１１４】なお、本発明は、上記実施例のみに限定さ
れるのではなく、例えば、レーザ媒質であるＮｄ：ＹＡ
Ｇからの基本波レーザ光の波長は、１０６４ｎｍの成分
の他にも、９４６ｎｍのレーザ光成分、あるいは１３１
８ｎｍのレーザ光成分を用いるようにしてもよい。ま
た、レーザ光源としては、上記固体レーザの他に、いわ
ゆるレーザダイオード等の半導体レーザ、あるいはＨｅ
−Ｎｅレーザ等のガスレーザ等を用いるようにしてもよ
い。さらに、上記図２２に示すような和周波混合を行う
ときの各光源からのレーザ光として、上記図２１に示し
たような外部共振器からのレーザ光を用いるようにして
もよい。
れるのではなく、例えば、レーザ媒質であるＮｄ：ＹＡ
Ｇからの基本波レーザ光の波長は、１０６４ｎｍの成分
の他にも、９４６ｎｍのレーザ光成分、あるいは１３１
８ｎｍのレーザ光成分を用いるようにしてもよい。ま
た、レーザ光源としては、上記固体レーザの他に、いわ
ゆるレーザダイオード等の半導体レーザ、あるいはＨｅ
−Ｎｅレーザ等のガスレーザ等を用いるようにしてもよ
い。さらに、上記図２２に示すような和周波混合を行う
ときの各光源からのレーザ光として、上記図２１に示し
たような外部共振器からのレーザ光を用いるようにして
もよい。
【０１１５】また、上述した各例では、外部共振器３に
入射される入射レーザ光を、位相変調器７によって位相
変調して共振器長誤差信号を得るようにした場合である
が、この位相変調器７を省略して、外部共振器３、或い
はその入射サーザ光の光源６の共振器の対の反射手段
１，２或いは７２，７３の少なくとも一方に設けた上述
の移動手段、すなわち共振器長制御のいわばサーボ用ア
クチュエータとしての移動手段５に、或いはこれとは別
に、上述の対の反射手段の少なくとも一方に同様にこの
反射手段を光軸方向に微小移動することのできる位相変
調用移動手段１０５を設けて、この移動手段１０５に常
時所定周波数例えばｆ＝１０ＭＨｚの光軸方向に沿う往
復微小振動を与え、結果的に外部共振器３への入射レー
ザ光の外部共振器からの反射光（戻り光）に、例えばｆ
ｍ＝１０ＭＨｚの往復変調を与えたと同様の効果を得
て、これによって図１，図６〜図１４で説明したと同様
の方法によってサーボ用移動手段５にサーボを掛けるよ
うにすることができる。
入射される入射レーザ光を、位相変調器７によって位相
変調して共振器長誤差信号を得るようにした場合である
が、この位相変調器７を省略して、外部共振器３、或い
はその入射サーザ光の光源６の共振器の対の反射手段
１，２或いは７２，７３の少なくとも一方に設けた上述
の移動手段、すなわち共振器長制御のいわばサーボ用ア
クチュエータとしての移動手段５に、或いはこれとは別
に、上述の対の反射手段の少なくとも一方に同様にこの
反射手段を光軸方向に微小移動することのできる位相変
調用移動手段１０５を設けて、この移動手段１０５に常
時所定周波数例えばｆ＝１０ＭＨｚの光軸方向に沿う往
復微小振動を与え、結果的に外部共振器３への入射レー
ザ光の外部共振器からの反射光（戻り光）に、例えばｆ
ｍ＝１０ＭＨｚの往復変調を与えたと同様の効果を得
て、これによって図１，図６〜図１４で説明したと同様
の方法によってサーボ用移動手段５にサーボを掛けるよ
うにすることができる。
【０１１６】図２３及び図２４は、この場合の各一例を
示す。図２３及び図２４において、図１と対応する部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。
示す。図２３及び図２４において、図１と対応する部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１１７】図２３の例では外部共振器３の反射手段２
に、サーボ用の移動手段５とは別に位相変調用の移動手
段１０５を設けた場合である。
に、サーボ用の移動手段５とは別に位相変調用の移動手
段１０５を設けた場合である。
【０１１８】また、図２４は、位相変調用移動手段１０
５を、サーボ用移動手段５をもって兼ねさせてこれによ
って共振器長制御と、位相変調用の微振動とを行わしめ
るようにしたものである。
５を、サーボ用移動手段５をもって兼ねさせてこれによ
って共振器長制御と、位相変調用の微振動とを行わしめ
るようにしたものである。
【０１１９】そして、この場合においても図２３及び図
２４の例に限られるものではなく、図１７，図１８〜図
２２に示す種々の態様において、その移動手段５を位相
変調用移動手段１０５に兼ねさせるとか、移動手段５と
は別に手段１０５を設けることができる。
２４の例に限られるものではなく、図１７，図１８〜図
２２に示す種々の態様において、その移動手段５を位相
変調用移動手段１０５に兼ねさせるとか、移動手段５と
は別に手段１０５を設けることができる。
【０１２０】
【発明の効果】本発明では、波長変換を行うレーザ発生
装置において、その外部共振器或いはレーザ光源の共振
器の共振器長の自動制御を行って効率良い波長変換が行
なわれるようにする場合において、そのサーボの引込み
を共振器長誤差信号と反射光信号を用いて行うことによ
り、前述したように確実にサーボの引込みを誤動作なく
行い、また安定に保持できる。
装置において、その外部共振器或いはレーザ光源の共振
器の共振器長の自動制御を行って効率良い波長変換が行
なわれるようにする場合において、そのサーボの引込み
を共振器長誤差信号と反射光信号を用いて行うことによ
り、前述したように確実にサーボの引込みを誤動作なく
行い、また安定に保持できる。
【０１２１】また、外部共振器３からの反射光による検
出反射光信号から誤差信号を検波する方法として、サン
プル・アンド・ホールド法によったことによって、誤差
信号を得るためのｓｉｎ成分、ｃｏｓ成分の分離を通常
の検波における掛算による検波による場合に比し精度良
く行うことができ、誤差信号のＳ／Ｎを高めることがで
きる。
出反射光信号から誤差信号を検波する方法として、サン
プル・アンド・ホールド法によったことによって、誤差
信号を得るためのｓｉｎ成分、ｃｏｓ成分の分離を通常
の検波における掛算による検波による場合に比し精度良
く行うことができ、誤差信号のＳ／Ｎを高めることがで
きる。
【０１２２】また、誤差信号を得るためのレーザ光の位
相変調を、共振器の反射手段を微振動させて得るように
するときは、高価なＥ．Ｏ，Ａ．Ｏ変調器を用いること
を回避できる。
相変調を、共振器の反射手段を微振動させて得るように
するときは、高価なＥ．Ｏ，Ａ．Ｏ変調器を用いること
を回避できる。
【図１】本発明に係るレーザ光発生装置の一実施例の概
略構成図である。
略構成図である。
【図２】共振器の光路位相差に対するパワー反射率の変
化を示す特性図である。
化を示す特性図である。
【図３】共振器の光路位相差に対する反射位相の変化を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図４】共振器の光路位相差に対する反射光強度を示す
特性図である。
特性図である。
【図５】共振器の光路位相差に対する誤差信号レベルを
示す特性曲線図である。
示す特性曲線図である。
【図６】共振器長誤差信号及び反射光信号生成回路のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図７】共振器からの反射光の検出信号を示す波形図で
ある。
ある。
【図８】反射光検出信号の変調信号成分を示す波形図で
ある。
ある。
【図９】反射光検出信号の変調信号成分のｓｉｎ（ωm
ｔ）の項を示す波形図である。
ｔ）の項を示す波形図である。
【図１０】反射光検出信号の変調信号成分のｃｏｓ（ω
m ｔ）の項を示す波形図である。
m ｔ）の項を示す波形図である。
【図１１】共振器長誤差信号の生成の説明に供するタイ
ミングチャート図である。
ミングチャート図である。
【図１２】共振器長誤差信号及び反射光信号生成回路の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図１３】サーボ・ブロック図である。
【図１４】サーボ引込みの説明に供するタイミングチャ
ートである。
ートである。
【図１５】電磁アクチュエータの具体例を示す一部切欠
斜視図である。
斜視図である。
【図１６】電磁アクチュエータの具体例に用いられる渦
巻き状板バネを示す概略斜視図である。
巻き状板バネを示す概略斜視図である。
【図１７】本発明のレーザ光発生装置の他の実施例の概
略構成を示す構成図である。
略構成を示す構成図である。
【図１８】本発明のレーザ光発生装置の構成例を示す模
式図である。
式図である。
【図１９】本発明のレーザ光発生装置の構成例を示す模
式図である。
式図である。
【図２０】本発明のレーザ光発生装置の構成例を示す模
式図である。
式図である。
【図２１】本発明のレーザ光発生装置の構成例を示す模
式図である。
式図である。
【図２２】本発明のレーザ光発生装置の構成例を示す模
式図である。
式図である。
【図２３】本発明装置の他の例の構成図である。
【図２４】本発明装置の他の例の構成図である。
１ 反射手段 ２ 反射手段 ３ 外部共振器 ４ 非線形光学素子 ５ 移動手段 ６ 入射レーザ光光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−239238（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−40576（ＪＰ，Ｕ) 特表 平３−505950（ＪＰ，Ａ) 米国特許5077748（ＵＳ，Ａ) Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｂ，31［２ ］（1983），ｐ．97−105 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 G02F 1/35 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも一対の反射手段を有して成る
外部共振器内に設けられた非線形光学結晶への入射レー
ザ光を共振動作させることにより波長変換されたレーザ
光を発生させるレーザ光発生装置において、 上記一対の反射手段の少なくとも一方の反射手段を光軸
方向に移動させて共振器長制御を行う移動手段と、その
制御回路部とを有し、 該制御回路部は、 上記外部共振器の共振器長と上記入射レーザ光に対する
共振器長とのずれによる共振器長誤差信号と、 上記入射レーザ光の上記外部共振器からの反射光による
反射光信号と、 上記共振器長誤差信号と上記反射光信号とにより作られ
るゲート信号と、 上記共振器長誤差信号自身と該共振器長誤差信号とによ
り作られる引込みタイミング信号とをつくり、 上記ゲート信号と上記引き込みタイミング信号とを上記
移動手段による上記共振器長制御のサーボ引込信号と
し、これによるサーボ引き込み後において上記共振器長
誤差信号によって上記移動手段による上記共振器長制御
を行うことを特徴とするレーザ光発生装置。 - 【請求項２】 少なくとも一対の反射手段を有して成る
外部共振器内に設けられた非線形光学結晶への入射レー
ザ光を共振動作させることにより波長変換されたレーザ
光を発生させるレーザ光発生装置において、 上記入射光を得るレーザ共振器が対の反射手段間にレー
ザ媒質が配置された構成とし、 該レーザ共振器に、少なくとも一方の反射手段を光軸方
向に移動させて共振器長制御を行う移動手段と、その制
御回路部とを有し、 該制御回路部は、 上記外部共振器の共振器長と上記入射レーザ光に対する
共振器長とのずれによる共振器長誤差信号と、 上記入射レーザ光の上記外部共振器からの反射光による
反射光信号と、 上記共振器長誤差信号と上記反射光信号とにより作られ
るゲート信号と、 上記共振器長誤差信号自身と該共振器長誤差信号とによ
り作られる引込みタイミング信号とをつくり、 上記ゲート信号と上記引き込みタイミング信号とを上記
移動手段による上記共振器長制御のサーボ引込信号と
し、これによるサーボ引き込み後において上記共振器長
誤差信号によって上記移動手段による上記共振器長制御
を行うことを特徴とするレーザ光発生装置。 - 【請求項３】 共振器長誤差信号のゼロクロスレベル
と、反射光信号の所定のレベル以上を検出して共振器長
サーボの引き込み信号として用いることを特徴とする請
求項１または２に記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項４】 共振器長誤差信号を所定のスライスレベ
ルでコンパレートして立ち上がり信号を検出した時点か
ら所定の時間τの期間内で、上記誤差信号のゼロクロス
レベルを検出した時に共振器長サーボを掛けることを特
徴とする請求項１または２に記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項５】 共振器長誤差信号を、サンプル・アンド
・ホールドによる同期検波によって生成することを特徴
とする請求項１または２に記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項６】 周波数ｆｃの入射レーザ光を、周波数ｆ
ｍで位相変調した位相変調信号を用いてクロック信号を
生成し、該クロック信号により上記位相変調信号をサン
プル・アンド・ホールドすることを特徴とする請求項１
または２に記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項７】 反射手段の移動手段に、所定周波数の信
号を与えて外部共振器に対する入射レーザ光の位相変調
を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のレー
ザ光発生装置。
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| JP20132892A JP3309430B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | レーザ光発生装置 |
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