JPH01165188A - 狭帯域化レーザ装置 - Google Patents
狭帯域化レーザ装置Info
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- JPH01165188A JPH01165188A JP32268187A JP32268187A JPH01165188A JP H01165188 A JPH01165188 A JP H01165188A JP 32268187 A JP32268187 A JP 32268187A JP 32268187 A JP32268187 A JP 32268187A JP H01165188 A JPH01165188 A JP H01165188A
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- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
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- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
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- 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
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/082—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザ波長な狭帯域化するためにエアギャ
ップエタロンを用いた狭帯域化レーザ装置に関するもの
である。
ップエタロンを用いた狭帯域化レーザ装置に関するもの
である。
第２図はカナダ国の物理学会誌（Ｃａｎ、Ｊ、Ｐｈｙｓ
、）６３．２１４〜２１９ページ（１９８５）より引用
した狭帯域エキシマレーザを示し、図において、レーザ
発振器（１）の前後に全反射鏡（２）と部分反射鏡（３
）が配置されて光共振器が形成され、レーザビーム（４
）が出射される。この光共振器中にはエアギャップエタ
ロン（５）がホルダ（６）Ｋ保持されて配置されている
。
、）６３．２１４〜２１９ページ（１９８５）より引用
した狭帯域エキシマレーザを示し、図において、レーザ
発振器（１）の前後に全反射鏡（２）と部分反射鏡（３
）が配置されて光共振器が形成され、レーザビーム（４
）が出射される。この光共振器中にはエアギャップエタ
ロン（５）がホルダ（６）Ｋ保持されて配置されている
。
次に動作について説明する。レーザ発振器（１）は、レ
ーザ媒質と全反射鏡（２）および部分反射鏡（３）によ
る光共振器からなっている。ところで、色素レーザ、半
導体レーザ、アレキサンドライトレーザ、エキシマレー
ザ等は、広い波長範囲で発振が生じるため、上記の光共
振話中にグレーテインクプリズム、エタロン等の分光素
子を挿入することにより、広い発振可能な波長範囲のど
こかに波長を限定できることが知られている。たとえば
、エキシマレーザのうちＫｒＦレーザではおよそ０，５
ｎｍの範囲にわたって発振可能であるが１個あるいは
数個のエアギャップエタロン（５）を光共振話中に挿入
することＫより、レーザビーム（４）の波長幅をｏ、ｏ
ｏ ｉｎｍ 程度の範囲まで狭くすることができる。
ーザ媒質と全反射鏡（２）および部分反射鏡（３）によ
る光共振器からなっている。ところで、色素レーザ、半
導体レーザ、アレキサンドライトレーザ、エキシマレー
ザ等は、広い波長範囲で発振が生じるため、上記の光共
振話中にグレーテインクプリズム、エタロン等の分光素
子を挿入することにより、広い発振可能な波長範囲のど
こかに波長を限定できることが知られている。たとえば
、エキシマレーザのうちＫｒＦレーザではおよそ０，５
ｎｍの範囲にわたって発振可能であるが１個あるいは
数個のエアギャップエタロン（５）を光共振話中に挿入
することＫより、レーザビーム（４）の波長幅をｏ、ｏ
ｏ ｉｎｍ 程度の範囲まで狭くすることができる。
ところで、レーザビーム（４）の出力を増大させてゆく
と、エアギャップエタロン（５）がレーザビーム（４）
のエネルギーを吸収して発熱、変形し、その結果、波長
がシフトしてしまう。たとえばエアギャップエタロン（
５）の表面は波長の−〜−の範囲の粗さＫおさまるよう
磨かれているが、数度の温度上昇だけで、基板は変形し
、上記の範囲をこえてしまう。
と、エアギャップエタロン（５）がレーザビーム（４）
のエネルギーを吸収して発熱、変形し、その結果、波長
がシフトしてしまう。たとえばエアギャップエタロン（
５）の表面は波長の−〜−の範囲の粗さＫおさまるよう
磨かれているが、数度の温度上昇だけで、基板は変形し
、上記の範囲をこえてしまう。
第３図はよく用いられる２枚の基板からなるエアギャッ
プタイプのエタロン（５）の断面図であり、中央に幅ｄ
のすきま（エアギャップ）がある。この幅ｄと、すきま
に満たされた媒質の屈折率ｎと、レーザビーム（４）の
入射角θを用いて、レーザビーム（４）の中心波長λは のよく知られた関係式により与えられる。
プタイプのエタロン（５）の断面図であり、中央に幅ｄ
のすきま（エアギャップ）がある。この幅ｄと、すきま
に満たされた媒質の屈折率ｎと、レーザビーム（４）の
入射角θを用いて、レーザビーム（４）の中心波長λは のよく知られた関係式により与えられる。
このエアギャップエタロン（５） Ｋレーザビーム（４
）が入射した場合、レーザビーム（４）の通った部位を
中心に径方向（ｒ方向）に温度差のある温度上昇が生じ
る。また、エアギャップエタロン（５）を形成する基板
の外側の表面、すきま側の表面および基部 板そのものでエネルギー吸収１１Ｃ＄りがあるから、基
板の厚さ方向（２方向）ＩＣも温度差が生じ、図に示し
たような等温線が描かれる。第３図の例は特に基板の外
側表面にエネルギー吸収が生じた例である。熱解析によ
れば、レーザビーム（４）がエアギャップエタロン（５
）Ｋ照射されると、まずエアギャップエタロン（５）の
外側表面が発熱し、膨張する。
）が入射した場合、レーザビーム（４）の通った部位を
中心に径方向（ｒ方向）に温度差のある温度上昇が生じ
る。また、エアギャップエタロン（５）を形成する基板
の外側の表面、すきま側の表面および基部 板そのものでエネルギー吸収１１Ｃ＄りがあるから、基
板の厚さ方向（２方向）ＩＣも温度差が生じ、図に示し
たような等温線が描かれる。第３図の例は特に基板の外
側表面にエネルギー吸収が生じた例である。熱解析によ
れば、レーザビーム（４）がエアギャップエタロン（５
）Ｋ照射されると、まずエアギャップエタロン（５）の
外側表面が発熱し、膨張する。
そのため、２枚の基板はすきまを中心Ｋ、それぞれ外側
に引っばられ、弓なりに変形し、すきまｄが広がる。す
ると、先に示した式によりレーザ、の発振波長は長波長
側にシフトすることになる。さらに発熱が続くと基板全
体が膨張して基板がビア樽状になり、すきまが狭（なっ
てゆくために波長は短い方へもどってゆく。その際のレ
ーザビーム（４）の波長の変化を第４図（ａ）に示す。
に引っばられ、弓なりに変形し、すきまｄが広がる。す
ると、先に示した式によりレーザ、の発振波長は長波長
側にシフトすることになる。さらに発熱が続くと基板全
体が膨張して基板がビア樽状になり、すきまが狭（なっ
てゆくために波長は短い方へもどってゆく。その際のレ
ーザビーム（４）の波長の変化を第４図（ａ）に示す。
図において、横軸は時間ｔ、縦軸は波長シフト△λであ
る。また、エアギャップエタロン（５）の変形の態様も
模式％式％ ここで、レーザビームエネルギー吸収の生じる部位を、
エアギャップエタロン（５）外側面の反射防止コーティ
ング（１面についての吸収率α１）と、エアギャップ側
の部分反射コーティング（１面についての吸収率α２）
と、基板そのものとに大別する。基板の吸収率は、一般
に他の２つの吸収率α１．α２に比べて小さく、たとえ
ば、合成石英の基板で０．１〜０．２％程度である。吸
収率αｌ、α２はそれぞれ１％以上であり、しかも、多
くの場合α１〉α２である。
る。また、エアギャップエタロン（５）の変形の態様も
模式％式％ ここで、レーザビームエネルギー吸収の生じる部位を、
エアギャップエタロン（５）外側面の反射防止コーティ
ング（１面についての吸収率α１）と、エアギャップ側
の部分反射コーティング（１面についての吸収率α２）
と、基板そのものとに大別する。基板の吸収率は、一般
に他の２つの吸収率α１．α２に比べて小さく、たとえ
ば、合成石英の基板で０．１〜０．２％程度である。吸
収率αｌ、α２はそれぞれ１％以上であり、しかも、多
くの場合α１〉α２である。
従来の狭帯域化レーザ装置は以上のように構成されてい
るので、エアギャップエタロン基板の発熱によってレー
ザビームに波長シフトが生じるという問題点があった。
るので、エアギャップエタロン基板の発熱によってレー
ザビームに波長シフトが生じるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を軽減するためになされ
たもので、波長シフトの少ない狭帯域化レーザ装置を得
ることを目的とする。
たもので、波長シフトの少ない狭帯域化レーザ装置を得
ることを目的とする。
この発明に係る狭帯域化レーザ装置は、エアギャップエ
タロンの部分反射コーティングのレーザビームエネルギ
ー吸収率を０．５％以下としたものである。
タロンの部分反射コーティングのレーザビームエネルギ
ー吸収率を０．５％以下としたものである。
〔作 用〕
この発明においては、エアギャップエタロンの部分反射
コーティングの吸収率が小さくなったため、熱歪による
波長シフトも小さくなる。
コーティングの吸収率が小さくなったため、熱歪による
波長シフトも小さくなる。
第１図はこの発明の一実施例を示し、エアギャップエタ
ロン（５）の外側面およびエアギャップ面にそれぞれ反
射防止コーティング（７）および部分反射コーティング
（８）が施されている。
ロン（５）の外側面およびエアギャップ面にそれぞれ反
射防止コーティング（７）および部分反射コーティング
（８）が施されている。
その他、第２図と同一の符号は同等の部分である。
そこで、反射防止コーティング（７）および部分反射コ
ーティング（８）を形成するＡｔ２０ｓ 、 ５ｉＯｚ
等のコーテイング材質の純度を上げ、特にレーザ発振波
長付近でレーザビームエネルギーを吸収する物質を除く
ととＫより、反射防止コーティング（７）および部分反
射コーティング（８）をそれぞれの１面あたりのレーザ
ビームエネルギー吸収率α１およびα２を、いずれも０
．５％以下にすることができる。特に層数の少ない（１
０層以下）反射防止コーティング（７）は、層数の多い
（２０層以上）部分反射コーティング（８）よりも吸収
率が低く、吸収率を０．２％以下とすることができる。
ーティング（８）を形成するＡｔ２０ｓ 、 ５ｉＯｚ
等のコーテイング材質の純度を上げ、特にレーザ発振波
長付近でレーザビームエネルギーを吸収する物質を除く
ととＫより、反射防止コーティング（７）および部分反
射コーティング（８）をそれぞれの１面あたりのレーザ
ビームエネルギー吸収率α１およびα２を、いずれも０
．５％以下にすることができる。特に層数の少ない（１
０層以下）反射防止コーティング（７）は、層数の多い
（２０層以上）部分反射コーティング（８）よりも吸収
率が低く、吸収率を０．２％以下とすることができる。
また、レーザ発振中において、エアギャップエタロン（
５）へのゴミやホコリの付着および有機物質の焼付きを
、エアギャップエタロン（５）の雰囲気をクリーンに保
って防止することにより、上記のような低い吸収率を維
持することができた。
５）へのゴミやホコリの付着および有機物質の焼付きを
、エアギャップエタロン（５）の雰囲気をクリーンに保
って防止することにより、上記のような低い吸収率を維
持することができた。
第４図（ｂ）は、吸収率α里、α２がいずれも０．５％
以下の場合の波長シフト％性を示し、波長シフトΔλが
小さくおさえられている。この図によると、長い時間に
わたってゆっくりとした波長シフトが見られるが、これ
は、エタロン基板に熱がこもるためで、基板の冷却方法
を改善すればさらにシフト量を小さくすることができる
。
以下の場合の波長シフト％性を示し、波長シフトΔλが
小さくおさえられている。この図によると、長い時間に
わたってゆっくりとした波長シフトが見られるが、これ
は、エタロン基板に熱がこもるためで、基板の冷却方法
を改善すればさらにシフト量を小さくすることができる
。
一般には、コーティングの膜層数の少ない反射防止コー
ティング（７）の方が吸収率α１が小さい。
ティング（７）の方が吸収率α１が小さい。
そのため第４図（ｂ）のような変化が生じる。ところで
波長シフトはエアギャップエタロン（５）のすきまｄＫ
より決まるものであるから、この大きさの変化さえ小さ
くしてやればよい。その一つの案として、この発明は吸
収率を下げることによったものである。
波長シフトはエアギャップエタロン（５）のすきまｄＫ
より決まるものであるから、この大きさの変化さえ小さ
くしてやればよい。その一つの案として、この発明は吸
収率を下げることによったものである。
次に、部分反射コーティング（８）の吸収率α２は０．
５％以下のままとし、反射防止コーティング（７）の吸
収率αｌを故意に１．２％とした場合の波長シフトの変
化を第４図（Ｃ）に示す。この場合、同図（ａ）と同様
に基板が外側にひっばられて基波が弓なりになり、すき
まが広がろうとするが、α２ ＜ ０．５％であるため
同図（ａ）に比べれば波長シフトの変化が小さく、すき
まｄが広がろうとした分は、基板がビア樽状になろうと
する変化によりかなり相殺され、みかけ上波長変化も少
なくなっている。この結果は熱歪のシミュレーションか
らも説明され、さらに、αｌ〉α２の場合、α１をα２
より０．１〜２％の範囲で大ぎくした場合は、いずれも
同様の効果があられれ、波長シフト量は従来例にくらべ
て半分以下になった。
５％以下のままとし、反射防止コーティング（７）の吸
収率αｌを故意に１．２％とした場合の波長シフトの変
化を第４図（Ｃ）に示す。この場合、同図（ａ）と同様
に基板が外側にひっばられて基波が弓なりになり、すき
まが広がろうとするが、α２ ＜ ０．５％であるため
同図（ａ）に比べれば波長シフトの変化が小さく、すき
まｄが広がろうとした分は、基板がビア樽状になろうと
する変化によりかなり相殺され、みかけ上波長変化も少
なくなっている。この結果は熱歪のシミュレーションか
らも説明され、さらに、αｌ〉α２の場合、α１をα２
より０．１〜２％の範囲で大ぎくした場合は、いずれも
同様の効果があられれ、波長シフト量は従来例にくらべ
て半分以下になった。
以上のように、この発明によれば、エアギャップエタロ
ンの部分反射コーティングのレーザビームエネルギー吸
収率を２Ｊ％以下としたので、波長シフトを著しく低減
することができる。
ンの部分反射コーティングのレーザビームエネルギー吸
収率を２Ｊ％以下としたので、波長シフトを著しく低減
することができる。
第１図はこの発明の一実施例の要部側面図、第２図は従
来の狭帯域化レーザ装置の要部側面図、第３図は第２図
におけるエアギャップエタロンの熱歪を説明するための
側断面図、第４図は波長シフトの比較特性勝因である。 （１）・・レーザ発振器、（２）・・全反射鏡、（３）
・・部分反射鏡、（５）・・エアギャップエタロン、（
７）・・反射防止コーティング、（８）・・部分反射コ
ーティング。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
来の狭帯域化レーザ装置の要部側面図、第３図は第２図
におけるエアギャップエタロンの熱歪を説明するための
側断面図、第４図は波長シフトの比較特性勝因である。 （１）・・レーザ発振器、（２）・・全反射鏡、（３）
・・部分反射鏡、（５）・・エアギャップエタロン、（
７）・・反射防止コーティング、（８）・・部分反射コ
ーティング。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (3)
- （１）レーザ発振器を挾んで配置された全反射鏡と部分
反射鏡からなる光共振器中にレーザ発振波長を選択する
ための少なくとも１個のエアギャップエタロンを備え、
このエアギャップエタロンには、外側面に反射防止コー
ティングを、エアギャップ側には部分反射コーティング
をそれぞれ施されている狭帯域化レーザ装置において、 前記部分反射コーティングのレーザビームエネルギー吸
収率が１面あたり０．５％以下であることを特徴とする
狭帯域化レーザ装置。 - （２）反射防止コーティングのレーザビームエネルギー
吸収率が１面あたり０．２％以下である特許請求の範囲
第１項記載の狭帯域化レーザ装置。 - （３）反射防止コーティングの１面当りの吸収率が部分
反射コーティング１面当りの吸収率よりも０．１〜２％
大きい特許請求の範囲第１項記載の狭帯域化レーザ装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32268187A JPH01165188A (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | 狭帯域化レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32268187A JPH01165188A (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | 狭帯域化レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01165188A true JPH01165188A (ja) | 1989-06-29 |
Family
ID=18146429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32268187A Pending JPH01165188A (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | 狭帯域化レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01165188A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102354903A (zh) * | 2011-10-18 | 2012-02-15 | 哈尔滨工程大学 | 空气珐珀标准具及带空气珐珀标准具的固体激光器 |
-
1987
- 1987-12-22 JP JP32268187A patent/JPH01165188A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102354903A (zh) * | 2011-10-18 | 2012-02-15 | 哈尔滨工程大学 | 空气珐珀标准具及带空气珐珀标准具的固体激光器 |
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