JP3513005B2 - 色素レーザ発振方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高繰り返し化した
色素レーザ発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】色素レーザ発振装置の高繰り返し化に
は、主に次の２つの方式が取られている。第１の方式に
よる高繰り返し色素レーザ発振装置の構成図を図４に示
す。

【０００３】色素レーザ発振器（ＯＳＣ）１から出力さ
れる色素レーザ光の光路上には、色素レーザ増幅器２が
配置されている。この色素レーザ増幅器２は、複数の増
幅器｛ＡＭＰ(1) 〜(m) ｝を配列して多段増幅に構成し
たものである。

【０００４】又、色素レーザ発振器１の励起用として複
数の銅蒸気レーザ（以下、ＣＶＬと称する）装置３−１
〜３−ｍが配置されている。これらＣＶＬ装置３−１〜
３−ｍの各出力光路上には、合成光学系の各ミラー４が
配置されている。

【０００５】これらＣＶＬ装置３−１〜３−ｍは、タイ
ミング制御装置５により動作制御され、それぞれ同一の
繰り返し数ｆ（Ｈｚ）によりＣＶＬ光を出力する。この
場合、タイミング制御装置５は、ＣＶＬ装置３−１に対
して他の各ＣＶＬ装置３−２〜３−ｍのディレイタイム
ｔ２〜ｔｍを、 ｔ２＝（ｎ2 −１）／ｍｆ 〜 ｔｍ＝（ｎm −１）／
ｍｆ に設定して発振制御する。

【０００６】なお、ｎ1 〜ｎm は各ＣＶＬ装置３−１〜
３−ｍの各番号、ｍはＣＶＬ装置の総数である。これに
より、各ＣＶＬ装置３−１〜３−ｍから各ＣＶＬ光が出
力されると、これらＣＶＬ光は各ミラー４により合成さ
れて繰り返し数ｍｆ（Ｈｚ）のＣＶＬ光として色素レー
ザ発振器１に入射する。

【０００７】これと共に繰り返し数ｍｆのＣＶＬ光は、
励起光導光光学系の各ミラー６により分配されて色素レ
ーザ増幅器２の各増幅器｛ＡＭＰ(1) 〜(m) ｝に入射す
る。従って、色素レーザ発振器１は、各ＣＶＬ光により
励起されて繰り返し数ｍｆの色素レーザ光を出力する。
そして、この色素レーザ光は、次の色素レーザ増幅器２
において多段に増幅され、高繰り返し数ｍｆの色素レー
ザ光として出力される。

【０００８】次に第２の方式による高繰り返し色素レー
ザ発振装置の構成図を図５に示す。複数の色素レーザ発
振器（ＯＳＣ）１０−１〜１０−ｍ、及び複数の色素レ
ーザ増幅器１１−１〜１１〜ｍから成る各色素レーザラ
インが複数組み配置されている。

【０００９】なお、色素レーザ増幅器１１−１〜１１〜
ｍは、上記同様に複数の増幅器｛ＡＭＰ(1) 〜(m) ｝を
配列して多段増幅に構成したものである。又、各色素レ
ーザ発振器１０−１〜１０−ｍの励起用として複数のＣ
ＶＬ装置１２−１〜１２−ｍ、及びこれらＣＶＬ装置１
２−１〜１２−ｍに対応して各励起光導光光学系の各ミ
ラー１３、１４、１５が配置されている。

【００１０】なお、ＣＶＬ装置及び励起光導光光学系の
組み合わせを１チェーンと称する。これらＣＶＬ装置１
２−１〜１２−ｍは、タイミング制御装置１６により動
作制御され、それぞれ同一の繰り返し数ｆ（Ｈｚ）によ
りＣＶＬ光を出力する。

【００１１】この場合、タイミング制御装置１６は、Ｃ
ＶＬ装置１２−１に対して他のＣＶＬ装置１２−２〜１
２−ｍのディレイタイムｔ２〜ｔｍを、 ｔ２＝（ｎ2 −１）／ｍｆ 〜 ｔｍ＝（ｎm −１）／
ｍｆ に設定して発振制御する。

【００１２】これにより、各ＣＶＬ装置１２−１〜１２
−ｍから各ＣＶＬ光が出力されると、これらＣＶＬ光は
各色素レーザ発振器１０−１〜１０−ｍに入射され、こ
れと共に各ミラー１３、１４、１５により分配されて色
素レーザ増幅器２の各増幅器｛ＡＭＰ(1) 〜(m) ｝に入
射する。

【００１３】従って、各色素レーザ発振器１０−１〜１
０−ｍ１からそれぞれ色素レーザ光が出力されると、こ
れら色素レーザ光はそれぞれ色素レーザ増幅器２におい
て多段に増幅され、この後、合成光学系の各ミラー１７
により合成されて高繰り返し数ｍｆの色素レーザ光とし
て出力される。

【００１４】ところで、色素レーザ発振装置は、色素フ
ローセル内に満たされた色素溶液にＣＶＬ等の励起光を
照射してレーザ発振を得ている。このとき、１つのパル
スレーザ光で加熱されたＣＶＬの照射範囲（励起ボリュ
ーム）内の色素溶液が、次のパルスレーザ光が届く前に
流れ過ぎるようにする必要がある。

【００１５】上記第１の方式は、色素レーザの高出力・
高繰り返し化を行うために、色素レーザ発振器１及び色
素レーザ増幅器２を同一の高繰り返し数ｍｆの各ＣＶＬ
光で励起しているが、この励起回数の増加により色素溶
液が加熱され、熱レンズ効果により出力の低下、波面の
歪み等が起こる。

【００１６】これを防ぐためには、色素溶液の循環装置
の大流量化を図り、色素溶液の循環流量を増やす必要が
ある。又、出力の小さい色素レーザ発振器１や色素レー
ザ増幅器２における第１〜２段目の増幅器では、色素フ
ローセルに対する励起ボリュームが比較的狭い、すなわ
ち励起光量が少ないために後段の色素フローセルと同一
励起密度に設定した際には照射面積が小さくなる。

【００１７】このため、５ｋＨｚ程度の繰り返し数で
は、色素溶液は数ｌ／ｍｉｎの流量ですみ、５倍程度の
高繰り返し化を行った場合でも数十ｌ／ｍｉｎ程度の循
環流量ですむ。

【００１８】しかしながら、色素レーザ増幅器２におけ
る出力の大きくなる後段側の増幅器では、５ｋＨｚ程度
の繰り返し数で百数十ｌ／ｍｉｎの流量が必要であり、
５倍程度の高繰り返し化を行った場合でも、千ｌ／ｍｉ
ｎに近い循環流量が必要となり、経済的にも空間的にも
負担の大きい、大型の循環装置が必要となる。

【００１９】一方、第２の方式では、発振タイミングを
ずらした色素レーザを複数合成して高繰り返し化を行う
ので、１チェーン当たりの繰り返し数は少なく、循環装
置の大流量化やＣＶＬの高繰り返し化の必要はない。

【００２０】しかしながら、タイミング制御装置１６に
よる発振周波数の高精度な制御が要求され、物量等の面
から最も付加価値の高い色素レーザ発振器１２−１〜１
２−ｍが各チェーンごとに必要となり、これら色素レー
ザ発振器１２−１〜１２−ｍの発振タイミングの調整、
及びメンテナンス等の運転を行っていく上で負担が増
す。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように第１の方
式では、高繰り返し化を行うと、色素レーザ増幅器２の
後段側の増幅器において大流量の色素溶液の循環が必要
となる。又、第２の方式では、色素レーザ発振器１２−
１〜１２−ｍの発振タイミングに対して高精度な制御が
要求される。そこで本発明は、高出力・高繰り返し化を
図ることができる色素レーザ発振方法及びその装置を提
供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、色素
レーザ発振器から出力された色素レーザ光を複数の色素
レーザ増幅ラインに分配し、これら色素レーザ増幅ライ
ンで各増幅された各色素レーザ光を合成して出力する色
素レーザ発振方法において、色素レーザ発振器は、各色
素レーザ増幅ラインにおける繰り返し数と色素レーザ増
幅ラインのライン数との積により設定される所定のディ
レイタイムをもつ高繰り返し周波数で色素レーザ光を出
力し、複数の色素レーザ増幅ラインは、当該色素レーザ
増幅ラインの繰り返し数で、かつそれぞれ所定のディレ
イタイムをもったタイミングでそれぞれ各色素レーザ光
を増幅動作し、複数の色素レーザ増幅ラインでそれぞれ
増幅された各色素レーザ光を合成して最終的な高繰り返
し周波数の色素レーザ光を出力するようにして上記目的
を達成しようとする色素レーザ発振方法である。

【００２３】このような構成であれば、色素レーザ発振
器から各色素レーザ増幅ラインにおける繰り返し数と色
素レーザ増幅ラインのライン数との積により設定される
所定のディレイタイムをもつ高繰り返し周波数で色素レ
ーザ光を出力し、この色素レーザ発振器から出力された
色素レーザ光を複数の色素レーザ増幅ラインに分配し、
これら色素レーザ増幅ラインにおいて当該色素レーザ増
幅ラインの繰り返し数で、かつそれぞれ所定のディレイ
タイムをもったタイミングでそれぞれ各色素レーザ光を
増幅動作し、これら色素レーザ光を合成して最終的な高
繰り返し周波数の色素レーザ光を出力する。これによ
り、高出力、高繰り返し化が図れる。

【００２４】請求項２によれば、色素レーザ増幅ライン
の繰り返し数と同じ繰り返し数で、かつそれぞれ所定の
ディレイタイムをもってそれぞれ各励起用レーザを複数
の励起用レーザ装置から出力し、これら励起用レーザを
合成した励起用レーザにより色素レーザ発振器を励起す
る構成において、所定のディレイタイムをｔ２〜ｔｍと
した場合、当該所定のディレイタイムｔ２〜ｔｍは、複
数の励起用レーザ装置の各番号をｎ 1 〜ｎ m 、複数の励起
用レーザ装置の総数をｍとすると、 ｔ２＝（ｎ 2 −１）／ｍｆ 〜 ｔｍ＝（ｎ m −１）／ｍｆ に設定される 。

【００２５】請求項３によれば、色素レーザ発振器から
出力された色素レーザ光を複数の色素レーザ増幅ライン
に分配し、これら色素レーザ増幅ラインで各増幅された
各色素レーザ光を合成して出力する色素レーザ発振装置
において、各色素レーザ増幅ラインにおける繰り返し数
と色素レーザ増幅ラインのライン数との積により設定さ
れる所定のディレイタイムをもつ高繰り返し周波数で色
素レーザ発振器を発振動作させ、これと共に色素レーザ
増幅ラインの繰り返し数でかつ所定のディレイタイムを
もったタイミングで複数の色素レーザ増幅ラインをそれ
ぞれ動作制御する励起タイミング制御手段を具備し、複
数の色素レーザ増幅ラインでそれぞれ増幅された各色素
レーザ光を合成して最終的な高繰り返し周波数の色素レ
ーザ光を出力するようにして上記目的を達成しようとす
る色素レーザ発振装置法である。

【００２６】このような構成であれば、色素レーザ発振
器は、各色素レーザ増幅ラインにおける繰り返し数と色
素レーザ増幅ラインのライン数との積により設定される
所定のディレイタイムをもつ高繰り返し周波数で色素レ
ーザ光を出力する。この色素レーザ発振器から出力され
た色素レーザ光は、複数の色素レーザ増幅ラインに分配
される。これら色素レーザ増幅ラインは、当該色素レー
ザ増幅ラインの繰り返し数で、かつそれぞれ所定のディ
レイタイムをもったタイミングでそれぞれ各色素レーザ
光を増幅動作する。これら色素レーザ光は、合成されて
最終的な高繰り返し周波数の色素レーザ光として出力さ
れる。これにより、高出力、高繰り返し化が図れる。

【００２７】請求項４によれば、色素レーザ増幅ライン
の繰り返し数と同じ繰り返し数で、かつそれぞれ所定の
ディレイタイムをもったタイミングでそれぞれ各励起用
レーザを出力する複数の励起用レーザ装置と、これら励
起用レーザ装置から出力された各励起用レーザを合成し
て色素レーザ発振器に入射する合成光学系とを備え、励
起タイミング制御手段は、所定のディレイタイムをｔ２
〜ｔｍ、複数の励起用レーザ装置の各番号をｎ 1 〜ｎ m 、
複数の励起用レーザ装置の総数をｍとすると、所定のデ
ィレイタイムｔ２〜ｔｍを、 ｔ２＝（ｎ 2 −１）／ｍｆ 〜 ｔｍ＝（ｎ m −１）／ｍｆ に設定する。

【００２８】

【００２９】請求項５によれば、励起タイミング制御手
段は、色素レーザ発振器用の複数の第１の励起用レーザ
装置と、これら第１の励起用レーザ装置から出力された
各励起用レーザ光を合成して色素レーザ発振器に入射す
る合成光学系と、各色素レーザ増幅ラインごとに配置さ
れた複数の第２の励起用レーザ装置と、これら第２の励
起用レーザ装置から出力された各励起レーザ光をそれぞ
れ対応する各色素レーザ増幅ラインに導く複数の励起光
導光光学系と、各第１の励起用レーザ装置から出力され
る各励起レーザ光を合成したときの繰り返し数が色素レ
ーザ発振器の繰り返し数と一致するタイミングで各第１
の励起用レーザ装置を動作制御し、かつ色素レーザ発振
器の繰り返し数を各色素レーザ増幅ラインのライン数で
分けた繰り返し数で各第２の励起用レーザ装置を動作制
御するタイミング制御手段と、から成る。

【００３０】このような構成であれば、励起タイミング
制御手段は、複数の第１の励起用レーザ装置から出力さ
れた各励起用レーザ光を合成して色素レーザ発振器に入
射するとき、これら励起レーザ光を合成したときの周波
数が色素レーザ発振器の繰り返し数と一致するタイミン
グとなるように各第１の励起用レーザ装置を動作制御
し、かつ複数の第２の励起用レーザ装置から出力された
各励起レーザ光をそれぞれ対応する各色素レーザ増幅ラ
インに導くとき、色素レーザ発振器の繰り返し数を各色
素レーザ増幅ラインのライン数で分けた周波数で各第２
の励起用レーザ装置を動作制御させる。

【００３１】請求項６によれば、励起タイミング制御手
段は、各色素レーザ増幅ラインごとに配置された複数の
励起用レーザ装置と、これら励起用レーザ装置から出力
された各励起レーザ光をそれぞれ対応する各色素レーザ
増幅ラインに導く複数の励起光導光光学系と、各励起用
レーザ装置から出力された各励起レーザ光を合成して色
素レーザ発振器に入射する合成光学系と、色素レーザ発
振器の繰り返し数を各色素レーザ増幅ラインのライン数
で分けた繰り返し数で各励起用レーザ装置を動作制御す
るタイミング制御手段と、から成る。

【００３２】このような構成であれば、励起タイミング
制御手段は、各色素レーザ増幅ラインごとに配置された
複数の励起用レーザ装置を、色素レーザ発振器の繰り返
し数を各色素レーザ増幅ラインのライン数で分けた繰り
返し数で動作制御し、これにより出力された各励起レー
ザ光をそれぞれ対応する各色素レーザ増幅ラインに導
器、これと共に各励起レーザ光を合成して色素レーザ発
振器に入射する。

【００３３】請求項７によれば、色素レーザ発振器の後
段側に初段の増幅器を配置し、この増幅器により増幅さ
れた色素レーザ光を各色素レーザ増幅ラインに分配す
る。このような構成であれば、色素レーザ発振器から出
力された色素レーザ光を、その後段側に配置された初段
の増幅器により増幅し、この増幅された色素レーザ光を
各色素レーザ増幅ラインに分配する。

【００３４】

【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第１の実施の
形態について図面を参照して説明する。図１は色素レー
ザ発振装置の構成図である。色素レーザ発振器（ＯＳ
Ｃ）２０から出力される色素レーザ光の光路上には、分
配光学系の各ミラー２１が配置され、これらミラー２１
により色素レーザ光が複数の光路に分配されるようにな
っている。

【００３５】これらミラー２１による分配光路上には、
それぞれ色素レーザ増幅器２２−１〜２２−ｍが配置さ
れている。これら色素レーザ増幅器２２−１〜２２−ｍ
は、複数の増幅器｛ＡＭＰ(1) 〜(m) ｝を配列して多段
増幅に構成したものである。

【００３６】これら色素レーザ増幅器２２−１〜２２−
ｍの出力側には、それぞれ色素レーザ合成光学系の各ミ
ラー２３が配置されている。一方、色素レーザ発振器２
０の励起用として複数の励起用ＣＶＬ装置２４−１〜２
４−ｍが配置されている。

【００３７】これら励起用ＣＶＬ装置２４−１〜２４−
ｍの各出力光路上には、ＣＶＬ合成光学系の各ミラー２
５が配置され、各励起用ＣＶＬ装置２４−１〜２４−ｍ
から出力された各ＣＶＬ光が合成されて励起光として色
素レーザ発振器２０に導かれている。

【００３８】又、各色素レーザ増幅器２２−１〜２２−
ｍの励起用として複数の励起用ＣＶＬ装置２６−１〜２
６−ｍ、及びこれら励起用ＣＶＬ装置２６−１〜２６−
ｍに対応して各励起光導光光学系の各ミラー２７、２
８、２９が配置されている。

【００３９】なお、これら励起用ＣＶＬ装置２６−１〜
２６−ｍ及び各励起光導光光学系の組み合わせを各１チ
ェーンと称する。タイミング制御装置２７は、各励起用
ＣＶＬ装置２４−１〜２４−ｍから出力される各ＣＶＬ
光を合成したときの繰り返し数を、色素レーザ発振器２
０の繰り返し数ｍｆ（Ｈｚ）と一致するタイミングで各
励起用ＣＶＬ装置２４−１〜２４−ｍを動作制御する第
１の制御機能、色素レーザ発振器２０の繰り返し数ｍｆ
を、各色素レーザ増幅ライン、つまり各チェーンｎ１〜
ｎｍのライン数ｍで分けた繰り返し数ｆで各励起用ＣＶ
Ｌ装置２６−１〜２６−ｍを動作制御させる第２の制御
機能、を備えている。

【００４０】このタイミング制御装置２７の第１の制御
機能は、励起用ＣＶＬ装置２４−１に対して他の各励起
用ＣＶＬ装置２４−２〜２４−ｍの各ディレイタイムｔ
２〜ｔｍを、 ｔ２＝（ｎ2 −１）／ｍｆ 〜 ｔｍ＝（ｎm −１）／
ｍｆ に設定して発振制御する機能を有している。

【００４１】なお、ｎ1 〜ｎm は各励起用ＣＶＬ装置２
４−１〜２４−ｍの各番号、ｍは励起用ＣＶＬ装置の総
数である。又、タイミング制御装置２７の第２の制御機
能は、第１の制御機能と同様に、励起用ＣＶＬ装置２６
−１に対して他の各励起用ＣＶＬ装置２６−２〜２６−
ｍの各ディレイタイムｔ２〜ｔｍを、 ｔ２＝（ｎ2 −１）／ｍｆ 〜 ｔｍ＝（ｎm −１）／
ｍｆ に設定して発振制御する機能を有している。

【００４２】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。タイミング制御装置２７により各励起用
ＣＶＬ装置２４−１〜２３−ｍが動作制御されると、こ
れら励起用ＣＶＬ装置２４−１〜２３−ｍは、それぞれ
励起用ＣＶＬ装置２３−１に対して各ディレイタイムｔ
２〜ｔｍをもって各ＣＶＬ光を出力する。

【００４３】すなわち、これら励起用ＣＶＬ装置２４−
１〜２３−ｍは、それぞれ繰り返し数ｆのＣＶＬ光を出
力する。これらＣＶＬ光は、各ミラー２５により合成さ
れてｍ倍された繰り返し数ｍｆの励起用のＣＶＬ光とし
て色素レーザ発振器２０に入射する。

【００４４】これと共にタイミング制御装置２７により
各励起用ＣＶＬ装置２６−１〜２６−ｍが動作制御され
ると、これら励起用ＣＶＬ装置２６−１〜２６−ｍは、
それぞれ励起用ＣＶＬ装置２６−１に対して各ディレイ
タイムｔ２〜ｔｍをもって各ＣＶＬ光を出力する。

【００４５】これにより、各励起用ＣＶＬ装置２６−１
〜２６−ｍは、それぞれ繰り返し数ｆのＣＶＬ光を上記
ディレイタイムｔ２〜ｔｍをもって出力する。従って、
色素レーザ発振器２０は、各ＣＶＬ光により励起されて
繰り返し数ｍｆの色素レーザ光を出力する。

【００４６】この色素レーザ光は、分配光学系の各ミラ
ー２１により分配されて各色素レーザ増幅器２２−１〜
２２−ｍに入射する。これら色素レーザ増幅器２２−１
〜２２−ｍのうち色素レーザ増幅器２２−１は、励起用
ＣＶＬ装置２６−１からの繰り返し数ｆのＣＶＬ光によ
り励起されて色素レーザ光を多段増幅する。

【００４７】これと共に各色素レーザ増幅器２２−２〜
２２−ｍは、励起用ＣＶＬ装置２６−２〜２６−ｍから
の繰り返し数ｆの各ＣＶＬ光によりそれぞれ励起され、
色素レーザ増幅器２２−１の励起タイミングに対し、上
記各ディレイタイムｔ２〜ｔｍの差をもったタイミング
で各色素レーザ光を多段増幅する。

【００４８】この結果、これら色素レーザ増幅器２２−
１〜２２−ｍにより多段増幅された各色素レーザ光は、
色素レーザ合成光学系の各ミラー２３により合成され、
最終的な繰り返し数ｍｆの色素レーザ光が出力される。

【００４９】このように上記第１の実施の形態において
は、各ＣＶＬ光を合成した繰り返し数ｍｆのＣＶＬ光を
励起光として色素レーザ発振器２０に入射し、かつ繰り
返し数ｆの各ＣＶＬ光を各色素レーザ増幅器２２−１〜
２２−ｍに入射して励起し、これら色素レーザ増幅器２
２−１〜２２−ｍにより多段増幅された各色素レーザ光
を合成して最終的な繰り返し数ｍｆの色素レーザ光を得
るようにした。

【００５０】これにより、高繰り返し数ｍｆにより色素
レーザ発振器２０を励起することから、この色素レーザ
発振器２０における色素フローセルの熱レンズ効果を防
止するために色素溶液の循環装置の流量を増加する必要
があると考えられるが、出力の小さい色素レーザ発振器
２０では、色素フローセルに対する励起ボリュームが比
較的狭い、すなわち励起光量が少ないために後段の色素
フローセルと同一励起密度に設定した際には照射面積が
小さいので、５ｋＨｚ程度の繰り返し数では、色素溶液
は数ｌ／ｍｉｎの流量でよく、５倍程度の高繰り返し化
を行った場合でも数十ｌ／ｍｉｎ程度の循環流量でよ
い。

【００５１】従って、５ｋＨｚ程度の繰り返し数のとき
に色素レーザ増幅器２２−１〜２２−ｍで用いている程
度の循環装置を色素レーザ発振器２０に用いれば十分で
あり、これに関する負担は小さい。

【００５２】そのうえ、各色素レーザ増幅器２２−１〜
２２−ｍを高繰り返し数で動作させる必要がないので、
色素溶液の循環装置を大流量化とする必要がない。又、
高繰り返しを行った１台の色素レーザ発振器２０からの
色素レーザ光を各色素レーザ増幅器２２−１〜２２−ｍ
に分配するので、制御、調整、物量等の点から最も不可
価値の高い色素レーザ発振器２０の数を増すことなく、
色素レーザ発振装置として経済的・空間的に負担を伴わ
ずに低コストで、高出力・高繰り返し動作ができる。 (2) 次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００５３】図２は色素レーザ発振装置の構成図であ
る。各励起用ＣＶＬ装置２６−１〜２６−ｍから出力さ
れる各ＣＶＬ光の光路上には、それぞれ分配合成光学系
を構成する各ビームスプリッタ３０−１〜３０−ｍが配
置され、さらにこれらビームスプリッタ３０−１〜３０
−ｍの一方の分岐光路上に各ミラー３１、３２、３３が
配置されている。

【００５４】これらミラー３１、３２、３３は、各ビー
ムスプリッタ３０−１〜３０−ｍより分岐された各ＣＶ
Ｌ光を合成し、励起光として色素レーザ発振器２０に導
くものである。

【００５５】かかる構成であれば、タイミング制御装置
２７により各励起用ＣＶＬ装置２６−１〜２６−ｍが動
作制御されると、これら励起用ＣＶＬ装置２６−１〜２
６−ｍは、それぞれ励起用ＣＶＬ装置２６−１に対して
各ディレイタイムｔ２〜ｔｍをもって各ＣＶＬ光を出力
する。

【００５６】すなわち、各励起用ＣＶＬ装置２６−１〜
２６−ｍは、それぞれ繰り返し数ｆのＣＶＬ光を上記デ
ィレイタイムｔ２〜ｔｍをもって出力する。これらＣＶ
Ｌ光は、それぞれ励起光導光光学系の各ミラー２７〜２
９を通して各色素レーザ増幅器２２−１〜２２−ｍに導
かれる。

【００５７】これと共に各ＣＶＬ光は、それぞれ各ビー
ムスプリッタ３０−１〜３０−ｍによりその一部が分岐
され、さに各ミラー３１〜３３を介して色素レーザ発振
器２０に導かれる。

【００５８】従って、色素レーザ発振器２０は、繰り返
し数ｍｆのＣＶＬ光により励起されて繰り返し数ｍｆの
色素レーザ光を出力する。この色素レーザ光は、分配光
学系の各ミラー２１により分配されて各色素レーザ増幅
器２２−１〜２２−ｍに入射する。

【００５９】これら色素レーザ増幅器２２−１〜２２−
ｍのうち色素レーザ増幅器２２−１は、励起用ＣＶＬ装
置２６−１からの繰り返し数ｆのＣＶＬ光により励起さ
れて色素レーザ光を多段増幅する。

【００６０】これと共に各色素レーザ増幅器２２−２〜
２２−ｍは、励起用ＣＶＬ装置２６−２〜２６−ｍから
の繰り返し数ｆの各ＣＶＬ光によりそれぞれ励起され、
色素レーザ増幅器２２−１の励起タイミングに対し、上
記各ディレイタイムｔ２〜ｔｍの差をもったタイミング
で各色素レーザ光を多段増幅する。

【００６１】この結果、これら色素レーザ増幅器２２−
１〜２２−ｍにより多段増幅された各色素レーザ光は、
色素レーザ合成光学系の各ミラー２３により合成され、
最終的な繰り返し数ｍｆの色素レーザ光が出力される。

【００６２】このように上記第２の実施の形態において
は、各励起用ＣＶＬ装置２６−１〜２６−ｍから出力さ
れた各ＣＶＬ光の一部を分岐して合成し、これを励起光
として色素レーザ発振装置２０に導くようにしたので、
上記第１の実施例と同様の効果を奏することは言うまで
なく、この場合は、色素レーザ発振装置２０を励起する
ための専用の励起用ＣＶＬ装置を用意する必要はない。
(3) 次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００６３】図３は色素レーザ発振装置の構成図であ
る。色素レーザ発振器２０と各ミラー２１との間には、
増幅器（ＡＭＰ）４０が配置されている。

【００６４】この増幅器４０は、各色素レーザ増幅器２
２−１〜２２−ｍにおける第１及び第２段目の各増幅器
ＡＭＰ(1)(2)を共通化して色素レーザ発振器２０と各ミ
ラー２１との間に配置したものである。

【００６５】これにより、各色素レーザ増幅器２２−１
〜２２−ｍは、各増幅器ＡＭＰ(3)〜 (m)の多段増幅に
構成されている。かかる構成であれば、色素レーザ発振
器２０から出力された繰り返し数ｍｆの色素レーザ光
は、増幅器４０により増幅され、この後に、各ミラー２
１により分配されて各色素レーザ増幅器２２−１〜２２
−ｍに入射する。

【００６６】これら色素レーザ増幅器２２−１〜２２−
ｍは、励起用ＣＶＬ装置２６−２〜２６−ｍからの繰り
返し数ｆの各ＣＶＬ光によりそれぞれ励起され、色素レ
ーザ増幅器２２−１の励起タイミングに対し、上記各デ
ィレイタイムｔ２〜ｔｍの差をもったタイミングでそれ
ぞれ色素レーザ光を多段増幅する。

【００６７】この結果、これら色素レーザ増幅器２２−
１〜２２−ｍにより多段増幅された各色素レーザ光は、
色素レーザ合成光学系の各ミラー２３により合成され、
最終的な繰り返し数ｍｆの色素レーザ光が出力される。

【００６８】このように上記第３の実施の形態において
は、色素レーザ発振器２０と各ミラー２１との間に、各
色素レーザ増幅器２２−１〜２２−ｍにおける第１及び
第２段目の各増幅器ＡＭＰ(1)(2)を共通化した増幅器４
０を配置したので、上記第１の実施例と同様の効果を奏
することは言うまでなく、チェーン数だけ必要であった
初段の増幅器ＡＭＰ(1)(2)を１台だけ配置するだけで済
む。

【００６９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、高
出力・高繰り返し化を図ることができる色素レーザ発振
方法及びその装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる色素レーザ発振装置の第１の実
施の形態を示す構成図。

【図２】本発明に係わる色素レーザ発振装置の第２の実
施の形態を示す構成図。

【図３】本発明に係わる色素レーザ発振装置の第３の実
施の形態を示す構成図。

【図４】従来の第１の方式の高繰り返し色素レーザ発振
装置の構成図。

【図５】従来の第２の方式の高繰り返し色素レーザ発振
装置の構成図。

【符号の説明】

２０…色素レーザ発振器、 ２２−１〜２２−ｍ…色素レーザ増幅器、 ２４−１〜２４−ｍ…励起用ＣＶＬ装置、 ２６−１〜２６−ｍ…励起用ＣＶＬ装置、 ２７…タイミング制御装置、 ３０−１〜３０−ｍ…ビームスプリッタ、 ３１，３２，３３…ミラー、 ４０…増幅器。

フロントページの続き (73)特許権者 000180368 四国電力株式会社 香川県高松市丸の内２番５号 (73)特許権者 000211307 中国電力株式会社 広島県広島市中区小町４番33号 (73)特許権者 000241957 北海道電力株式会社 北海道札幌市中央区大通東１丁目２番地 (73)特許権者 000242644 北陸電力株式会社 富山県富山市牛島町15番１号 (73)特許権者 000164438 九州電力株式会社 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82 号 (73)特許権者 000230940 日本原子力発電株式会社 東京都千代田区神田美土代町１番地１ (73)特許権者 597006470 日本原燃株式会社 青森県上北郡六ケ所村大字尾駮字沖付４ 番地108 (73)特許権者 000173809 財団法人電力中央研究所 東京都千代田区大手町１丁目６番１号 (73)特許権者 000003078 株式会社東芝 東京都港区芝浦一丁目１番１号 (74)上記１名の代理人 100058479 弁理士 鈴江 武彦 （外５名） (72)発明者 石橋 誠 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 知念 勝 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 深澤 輝一郎 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 藤原 淳史 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株式会社東芝生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 平１−220878（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−268337（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−132382（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−283781（ＪＰ，Ａ) 国際公開97／26688（ＷＯ，Ａ１) 国際公開96／41404（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 色素レーザ発振器から出力された色素レ
   ーザ光を複数の色素レーザ増幅ラインに分配し、これら
   色素レーザ増幅ラインで各増幅された各色素レーザ光を
   合成して出力する色素レーザ発振方法において、前記色素レーザ発振器は、前記各色素レーザ増幅ライン
   における繰り返し数と前記色素レーザ増幅ラインのライ
   ン数との積により設定される所定のディレイタイムをも
   つ高繰り返し周波数で前記色素レーザ光を出力し、 前記複数の色素レーザ増幅ラインは、当該色素レーザ増
   幅ラインの前記繰り返し数で、 かつそれぞれ前記所定のディレイタイムをもったタイミ
   ングでそれぞれ前記各色素レーザ光を増幅動作し、 前記複数の色素レーザ増幅ラインでそれぞれ増幅された
   前記各色素レーザ光を合成して最終的な高繰り返し周波
   数の色素レーザ光を出力する、 ことを特徴とする色素レーザ発振方法。
2. 【請求項２】 前記色素レーザ増幅ラインの前記繰り返
   し数と同じ繰り返し数で、かつそれぞれ前記所定のディ
   レイタイムをもってそれぞれ各励起用レーザを複数の励
   起用レーザ装置から出力し、これら励起用レーザを合成
   した励起用レーザにより前記色素レーザ発振器を励起す
   る構成において、 前記所定のディレイタイムをｔ２〜ｔｍとした場合、当
   該所定のディレイタイムｔ２〜ｔｍは、前記複数の励起
   用レーザ装置の各番号をｎ 1 〜ｎ m 、前記複数の励起用レ
   ーザ装置の総数をｍとすると、 ｔ２＝（ｎ 2 −１）／ｍｆ 〜 ｔｍ＝（ｎ m −１）／ｍｆ に設定される ことを特徴とする請求項１記載の色素レー
   ザ発振方法。
3. 【請求項３】 色素レーザ発振器から出力された色素レ
   ーザ光を複数の色素レーザ増幅ラインに分配し、これら
   色素レーザ増幅ラインで各増幅された各色素レーザ光を
   合成して出力する色素レーザ発振装置において、前記各色素レーザ増幅ラインにおける繰り返し数と前記
   色素レーザ増幅ラインのライン数との積により設定され
   る所定のディレイタイムをもつ高繰り返し周波数で前記
   色素レーザ発振器を発振動作させ、これと共に前記色素
   レーザ増幅ラインの前記繰り返し数でかつ前記所定のデ
   ィレイタイムをもったタイミングで前記複数の色素レー
   ザ増幅ラインをそれぞれ動作制御する励起タイミング制
   御手段を具備し、 前記複数の色素レーザ増幅ラインでそれぞれ増幅された
   前記各色素レーザ光を合成して最終的な高繰り返し周波
   数の色素レーザ光を出力する、 ことを特徴とする色素レーザ発振装置。
4. 【請求項４】 前記色素レーザ増幅ラインの前記繰り返
   し数と同じ繰り返し数で、かつそれぞれ前記所定のディ
   レイタイムをもったタイミングでそれぞれ各励起用レー
   ザを出力する複数の励起用レーザ装置と、これら励起用
   レーザ装置から出力された前記各励起用レーザを合成し
   て前記色素レーザ発振器に入射する合成光学系とを備
   え、 前記励起タイミング制御手段は、前記所定のディレイタ
   イムをｔ２〜ｔｍ、前記複数の励起用レーザ装置の各番
   号をｎ 1 〜ｎ m 、前記複数の励起用レーザ装置の総数をｍ
   とすると、前記所定のディレイタイムｔ２〜ｔｍを、 ｔ２＝（ｎ 2 −１）／ｍｆ 〜 ｔｍ＝（ｎ m −１）／ｍｆ に設定することを特徴とする請求項３記載の色素レーザ
   発振装置。
5. 【請求項５】 前記励起タイミング制御手段は、 前記色素レーザ発振器用の複数の第１の励起用レーザ装
   置と、 これら第１の励起用レーザ装置から出力された各励起用
   レーザ光を合成して前記色素レーザ発振器に入射する合
   成光学系と、 前記各色素レーザ増幅ラインごとに配置された複数の第
   ２の励起用レーザ装置と、 これら第２の励起用レーザ装置から出力された各励起用
   レーザ光をそれぞれ対応する前記各色素レーザ増幅ライ
   ンに導く複数の励起光導光光学系と、 前記各第１の励起用レーザ装置から出力される各励起レ
   ーザ光を合成したときの繰り返し数が前記色素レーザ発
   振器の繰り返し数と一致するタイミングで前記各第１の
   励起用レーザ装置を動作制御し、かつ前記色素レーザ発
   振器の繰り返し数を前記各色素レーザ増幅ラインのライ
   ン数で分けた繰り返し数で前記各第２の励起用レーザ装
   置を繰り返し動作制御するタイミング制御手段と、 から成ることを特徴とする請求項３記載の色素レーザ発
   振装置。
6. 【請求項６】 前記励起タイミング制御手段は、 前記各色素レーザ増幅ラインごとに配置された複数の励
   起用レーザ装置と、前記各励起用レーザ装置 から出力された各励起用レーザ
   光をそれぞれ対応する前記各色素レーザ増幅ラインに導
   く複数の励起光導光光学系と、 前記各励起用レーザ装置から出力された各励起用レーザ
   光を合成して前記色素レーザ発振器に入射する合成光学
   系と、 前記色素レーザ発振器の繰り返し数を前記各色素レーザ
   増幅ラインのライン数で分けた繰り返し数で前記各励起
   用レーザ装置を動作制御するタイミング制御手段と、 から成ることを特徴とする請求項３記載の色素レーザ発
   振装置。
7. 【請求項７】 前記色素レーザ発振器の後段側に初段の
   増幅器を配置し、この増幅器により増幅された色素レー
   ザ光を前記各色素レーザ増幅ラインに分配することを特
   徴とする請求項３記載の色素レーザ発振装置。