JP3944405B2 - 可変波長固体色素レーザー装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は色素をドープした複数のストライプ型導波路のそれぞれの表面にピッチの異なる回折格子を形成し、レーザー励起によりピッチに相当する波長の光をストライプの長さ方向に沿ってストライプの端面から放出する固体色素レーザーチップ（複数のストライプをレーザー導波路とした、複数の発振線を持つ分布帰還型の固体色素レーザー）に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は液体色素レーザーが一般的であった。取り扱いが容易でないという欠点はあったが、可視域から近赤外域まで連続的に、波長を替えることができるために、分光光源として有効とされてきた。液体溶液を使うために、溶液タンク、循環ポンプ配管等からなる、循環装置が必要となり、システムが大型化し、可搬型化しにくいという欠点があった。さらに溶液を作ることや、寿命時の溶液の廃棄等のメンテナンスが容易でないという欠点もある。
【０００３】
このため色素レーザーの固体化が試みられてきた。固体色素レーザーとしては色素をバルク状の基板にドープしたものがあり、液体のような循環ができないために励起光の不均一な蓄熱による不均一屈折率分布等の影響を受けやすく、そのため発振阻害が生じ、素子としての寿命が短いなどの問題がある。このため多数のバルク状の固体色素レーザーを回転ドラムに貼り付けて、このドラムを高速回転させて急速冷却することで、不均一分布を抑え、励起レーザーを順次バルクに投射するようにしている。さらにドラムの外部にレーザー共振器を構成することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これに比べて、分布帰還型の薄膜型固体色素レーザーは同一ストライプへの励起回数に対して耐性が高く、発振も安定し、その素子としての寿命もバルク状のものに比してけた違いに長くなる（励起発振回数は５０万回以上）。装置も空冷装置は不要となり、外部のレーザー共振器も不要となるので、小型化ができる。
【０００５】
この分布帰還型による発振波長特性は温度による変化特性（１ｎｍ／１５℃）をもつ。正確な波長固定をしたい場合や、ストライプ間の波長の断続部を連続化したい場合は温度調整機構でこの目的を達成することができる。
【０００６】
本発明は、簡単な構成で、操作が簡便な分布帰還型の固体色素可変波長レーザーを実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の可変波長固体色素レーザー装置は、色素をドープした複数のストライプ型導波路のそれぞれの表面にピッチの異なる回折格子を形成し、レーザー励起によりピッチに相当する波長の光をストライプに沿って放出する固体色素レーザーチップと、選択したストライプから放出される一つの固定波長の光を選択的に取り出す分光手段を備え、この分光手段からの光出力を参照して励起用レーザーの前記の選択したストライプへの投射の位置制御を行って選択したストライプに励起用レーザービームを位置合わせする選択位置決め機構と、コリメートビームを水平方向に拡がる扇状ビームにするビームエキスパンダー及びコリメートビームを上下方向に絞り込んでビーム幅をストライプ幅と同程度にする円柱レンズから構成され、ストライプ上に照射されるビームが、効率よくストライプと重なる調整機構を備えるビーム成形光学系と、前記の固体色素レーザーチップの温度を制御する温度調整装置と、前記の固体色素レーザーチップの温度を変化させてストライプから放出される光の波長を変化させる温調機構とを備えている。このときストライプ間の波長変化は断続的である。分布帰還機構は温度特性を持つので発振波長を固定させるときや、ストライプ間の波長を連続的に変化させる場合は、前記の固体色素レーザーチップは温度を制御する温度調整装置を備え、固体色素レーザーの基板温度を変化させることで、のぞみの波長の微小変化を得ることができる。
【０００８】
前記の選択位置決め機構は選択したストライプから放出される一つの固定波長の光を選択的に取り出す分光手段を備え、この分光手段からの光出力を参照して励起用レーザーの前記の選択したストライプへの投射の最適位置決め制御を行っている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１０】
本発明の可変波長固体色素レーザー装置は固体色素レーザーチップ１と、選択したストライプに励起用レーザービームを位置合わせする選択位置決め機構２と、固体色素レーザーチップ１の温度を制御する温度調整装置３とを備えている。５はＹＡＧレーザ、６はビームエキスパンダー、７は円柱レンズで、ＹＡＧレーザー５からのレーザー・ビームをこの実施例ではビームエキスパンダー６で水平面内に広げると同時に円柱レンズ７で縦方向に集光するビーム成形用光学系で、ビームエキスパンダー６および円柱レンズ７は、ストライプの寸法とビーム断面が合致する様に調整するため、水平鉛直方向及び水平鉛直軸を中心に回動自在に設けられる。４は分光器であって選択されたストライプからの光を拾い、選択位置決め機構２へ光ファイバーを介して光強度信号として送る。
【００１１】
図１の右下に拡大して示している固体色素レーザーチップ１は色素をドープした複数の並列ストライプ１a、１ｂ、１ｃ・・・１ｎのそれぞれの表面にピッチの異なる回折格子を形成し、レーザー励起によりピッチに相当する波長の光をストライプに沿ってその端面から放出する。
【００１２】
選択位置決め機構２はビーム成形光学系６と固体色素レーザーチップ１とに機械的に連結していて、成形光学系６と固体色素レーザーチップ１の双方もしくは何れか一方を調整して、水平方向に拡大された励起ビームをストライプ１a、１ｂ、１ｃ・…１ｎの中のいずれか選択したストライプに投射して、そのストライプから単一波長の光をストライプの端面から放出する。
【００１３】
温度調整装置３は固体色素レーザーチップ１の温度を調整して、ストライプ頂面の回折格子のピッチを調整して波長を微調整する。これによって隣接発振波長を実質的に連続させる。
【００１４】
選択位置決め機構２は正確に拡大ビームをストライプに位置合わせして投射しなければ，発振は阻害され、また効率良く発光させることはできない。この実施例では選択したストライプから放出される一つの固定波長の光を分光手段４により選択的に取り出し、これを光ファイバーで選択位置決め機構２に制御信号として送って、選択位置決め機構２に帰還位置制御を行わせている。
【００１５】
分光器４を使用しているのは選択したストライプから放出される一つの固定波長の光だけを選択するためであり、その他の雑音としての迷光を排除するためである。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成で操作性にすぐれた固体色素可変波長レーザが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変波長固体色素レーザー装置の説明図
【符号の説明】
１：固体色素レーザーチップ １ｎ：ストライプ
２：選択位置決め機構 ３：温度調整装置
４：分光器 ５：ＹＡＧレーザー
６：ビーム・エクスパンダー ７：円柱レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は色素をドープした複数のストライプ型導波路のそれぞれの表面にピッチの異なる回折格子を形成し、レーザー励起によりピッチに相当する波長の光をストライプの長さ方向に沿ってストライプの端面から放出する固体色素レーザーチップ（複数のストライプをレーザー導波路とした、複数の発振線を持つ分布帰還型の固体色素レーザー）に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は液体色素レーザーが一般的であった。取り扱いが容易でないという欠点はあったが、可視域から近赤外域まで連続的に、波長を替えることができるために、分光光源として有効とされてきた。液体溶液を使うために、溶液タンク、循環ポンプ配管等からなる、循環装置が必要となり、システムが大型化し、可搬型化しにくいという欠点があった。さらに溶液を作ることや、寿命時の溶液の廃棄等のメンテナンスが容易でないという欠点もある。
【０００３】
このため色素レーザーの固体化が試みられてきた。固体色素レーザーとしては色素をバルク状の基板にドープしたものがあり、液体のような循環ができないために励起光の不均一な蓄熱による不均一屈折率分布等の影響を受けやすく、そのため発振阻害が生じ、素子としての寿命が短いなどの問題がある。このため多数のバルク状の固体色素レーザーを回転ドラムに貼り付けて、このドラムを高速回転させて急速冷却することで、不均一分布を抑え、励起レーザーを順次バルクに投射するようにしている。さらにドラムの外部にレーザー共振器を構成することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これに比べて、分布帰還型の薄膜型固体色素レーザーは同一ストライプへの励起回数に対して耐性が高く、発振も安定し、その素子としての寿命もバルク状のものに比してけた違いに長くなる（励起発振回数は５０万回以上）。装置も空冷装置は不要となり、外部のレーザー共振器も不要となるので、小型化ができる。
【０００５】
この分布帰還型による発振波長特性は温度による変化特性（１ｎｍ／１５℃）をもつ。正確な波長固定をしたい場合や、ストライプ間の波長の断続部を連続化したい場合は温度調整機構でこの目的を達成することができる。
【０００６】
本発明は、簡単な構成で、操作が簡便な分布帰還型の固体色素可変波長レーザーを実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の可変波長固体色素レーザー装置は、色素をドープした複数のストライプ型導波路のそれぞれの表面にピッチの異なる回折格子を形成し、レーザー励起によりピッチに相当する波長の光をストライプに沿って放出する固体色素レーザーチップと、選択したストライプから放出される一つの固定波長の光を選択的に取り出す分光手段を備え、この分光手段からの光出力を参照して励起用レーザーの前記の選択したストライプへの投射の位置制御を行って選択したストライプに励起用レーザービームを位置合わせする選択位置決め機構と、コリメートビームを水平方向に拡がる扇状ビームにするビームエキスパンダー及びコリメートビームを上下方向に絞り込んでビーム幅をストライプ幅と同程度にする円柱レンズから構成され、ストライプ上に照射されるビームが、効率よくストライプと重なる調整機構を備えるビーム成形光学系と、前記の固体色素レーザーチップの温度を制御する温度調整装置と、前記の固体色素レーザーチップの温度を変化させてストライプから放出される光の波長を変化させる温調機構とを備えている。このときストライプ間の波長変化は断続的である。分布帰還機構は温度特性を持つので発振波長を固定させるときや、ストライプ間の波長を連続的に変化させる場合は、前記の固体色素レーザーチップは温度を制御する温度調整装置を備え、固体色素レーザーの基板温度を変化させることで、のぞみの波長の微小変化を得ることができる。
【０００８】
前記の選択位置決め機構は選択したストライプから放出される一つの固定波長の光を選択的に取り出す分光手段を備え、この分光手段からの光出力を参照して励起用レーザーの前記の選択したストライプへの投射の最適位置決め制御を行っている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１０】
本発明の可変波長固体色素レーザー装置は固体色素レーザーチップ１と、選択したストライプに励起用レーザービームを位置合わせする選択位置決め機構２と、固体色素レーザーチップ１の温度を制御する温度調整装置３とを備えている。５はＹＡＧレーザ、６はビームエキスパンダー、７は円柱レンズで、ＹＡＧレーザー５からのレーザー・ビームをこの実施例ではビームエキスパンダー６で水平面内に広げると同時に円柱レンズ７で縦方向に集光するビーム成形用光学系で、ビームエキスパンダー６および円柱レンズ７は、ストライプの寸法とビーム断面が合致する様に調整するため、水平鉛直方向及び水平鉛直軸を中心に回動自在に設けられる。４は分光器であって選択されたストライプからの光を拾い、選択位置決め機構２へ光ファイバーを介して光強度信号として送る。
【００１１】
図１の右下に拡大して示している固体色素レーザーチップ１は色素をドープした複数の並列ストライプ１a、１ｂ、１ｃ・・・１ｎのそれぞれの表面にピッチの異なる回折格子を形成し、レーザー励起によりピッチに相当する波長の光をストライプに沿ってその端面から放出する。
【００１２】
選択位置決め機構２はビーム成形光学系６と固体色素レーザーチップ１とに機械的に連結していて、成形光学系６と固体色素レーザーチップ１の双方もしくは何れか一方を調整して、水平方向に拡大された励起ビームをストライプ１a、１ｂ、１ｃ・…１ｎの中のいずれか選択したストライプに投射して、そのストライプから単一波長の光をストライプの端面から放出する。
【００１３】
温度調整装置３は固体色素レーザーチップ１の温度を調整して、ストライプ頂面の回折格子のピッチを調整して波長を微調整する。これによって隣接発振波長を実質的に連続させる。
【００１４】
選択位置決め機構２は正確に拡大ビームをストライプに位置合わせして投射しなければ，発振は阻害され、また効率良く発光させることはできない。この実施例では選択したストライプから放出される一つの固定波長の光を分光手段４により選択的に取り出し、これを光ファイバーで選択位置決め機構２に制御信号として送って、選択位置決め機構２に帰還位置制御を行わせている。
【００１５】
分光器４を使用しているのは選択したストライプから放出される一つの固定波長の光だけを選択するためであり、その他の雑音としての迷光を排除するためである。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成で操作性にすぐれた固体色素可変波長レーザが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変波長固体色素レーザー装置の説明図
【符号の説明】
１：固体色素レーザーチップ １ｎ：ストライプ
２：選択位置決め機構 ３：温度調整装置
４：分光器 ５：ＹＡＧレーザー
６：ビーム・エクスパンダー ７：円柱レンズ
Claims (1)
- 色素をドープした複数のストライプ型導波路のそれぞれの表面にピッチの異なる回折格子を形成し、レーザー励起によりピッチに相当する波長の光をストライプに沿って放出する固体色素レーザーチップと、
選択したストライプから放出される一つの固定波長の光を選択的に取り出す分光手段を備え、この分光手段からの光出力を参照して励起用レーザーの前記の選択したストライプへの投射の位置制御を行って選択したストライプに励起用レーザービームを位置合わせする選択位置決め機構と、
コリメートビームを水平方向に拡がる扇状ビームにするビームエキスパンダー及びコリメートビームを上下方向に絞り込んでビーム幅をストライプ幅と同程度にする円柱レンズから構成され、ストライプ上に照射されるビームが、効率よくストライプと重なる調整機構を備えるビーム成形光学系と、
前記の固体色素レーザーチップの温度を制御する温度調整装置と、
前記の固体色素レーザーチップの温度を変化させてストライプから放出される光の波長を変化させる温調機構と
を備えていることを特徴とする可変波長固体色素レーザー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002077063A JP3944405B2 (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 可変波長固体色素レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002077063A JP3944405B2 (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 可変波長固体色素レーザー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003273434A JP2003273434A (ja) | 2003-09-26 |
| JP3944405B2 true JP3944405B2 (ja) | 2007-07-11 |
Family
ID=29205584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002077063A Expired - Fee Related JP3944405B2 (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 可変波長固体色素レーザー装置 |
Country Status (1)
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| JP2007250654A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Seiko Electric Co Ltd | 固体色素レーザーの製造方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6154310A (en) * | 1997-11-21 | 2000-11-28 | Imra America, Inc. | Ultrashort-pulse source with controllable multiple-wavelength output |
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| JP2001160642A (ja) * | 1999-12-02 | 2001-06-12 | Japan Science & Technology Corp | 集積型可変波長レーザー |
-
2002
- 2002-03-19 JP JP2002077063A patent/JP3944405B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2003273434A (ja) | 2003-09-26 |
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