JPH01183871A - Laser device - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/1062—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using a controlled passive interferometer, e.g. a Fabry-Perot etalon
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分計〕
この発明はレーザ装置、特に波長チューニング用−yア
プリペローエタロンの保持に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Applicability] The present invention relates to a laser device, and in particular to the holding of a -y appripérot etalon for wavelength tuning.
第2図は例えば雑誌r IEEE Journal Q
uantumEleetronies QE−14(”
78)17Jに示された従来の波長安定化レーザを示す
概略構成図である。Figure 2 shows, for example, the magazine r IEEE Journal Q.
uantumEleetronies QE-14(”
78) is a schematic configuration diagram showing the conventional wavelength stabilized laser shown in No. 17J.
図において、1は内部に波長を変えるための構造を備え
たレーザ発振器1,2はファブリペローエタロン、3は
光検出響、4は波長を変えるためのサーボ機構である。In the figure, 1 is a laser oscillator 1 and 2 each having a structure for changing the wavelength inside, a Fabry-Perot etalon, 3 is a photodetector, and 4 is a servo mechanism for changing the wavelength.
次に動作について説明する。レーザ発振器1からでるレ
ーザビームの波長は光共振器の状態により変化する。こ
の例では先兵振器間隔を変えることにより選択すること
ができる。しかしその選択波長は共振語の熱変形や振動
のため高精度に安定化することは難かしい。そこで、発
振@1から得られたレーザビームを高分解能の分光器で
あるファブリペローエタロン(以下FPと書く)2によ
り分光し、FPを透過するビームの強度を光検知器3に
より測定することにより波長の安定化を試みたのがこの
図で示す例である。FPは高い平面度を持つ2枚のミラ
ーをギャップdを持って向かい合わせたもので、ミラー
面にθの角度で透過する光の中心波長は
2nd ooso
λニー□ ・・・・・(1)
であられせる特定の波長になる。nはギャップ間の屈折
率、mは整数である。分解能の高いFPを用いればレー
ザの発振波長分布の内λ園の強度がわかることになる。Next, the operation will be explained. The wavelength of the laser beam emitted from the laser oscillator 1 changes depending on the state of the optical resonator. In this example, selection can be made by changing the spacing between vanguards. However, it is difficult to stabilize the selected wavelength with high precision due to thermal deformation and vibration of the resonance wave. Therefore, the laser beam obtained from oscillation@1 is separated into spectra by a Fabry-Perot etalon (hereinafter referred to as FP) 2, which is a high-resolution spectrometer, and the intensity of the beam transmitted through the FP is measured by a photodetector 3. The example shown in this figure is an attempt to stabilize the wavelength. FP consists of two mirrors with high flatness facing each other with a gap d, and the center wavelength of the light that passes through the mirror surface at an angle of θ is 2nd ooso λ knee □ (1) It becomes a specific wavelength that causes a hailstorm. n is the refractive index between the gaps, and m is an integer. If an FP with high resolution is used, the intensity in the λ range of the laser's oscillation wavelength distribution can be found.
一般にレーザビームはある発散角を持つから、そのうち
上の式を満たすビームの成分のみがFPを透過し、ビー
ムの光軸を中心として同軸状のフリンジ(リング状干渉
1i4)を形成する。そこで、FPのあとに光検出器3
をおくとλが変化したとき、フリンジの位置が変わり、
光検出器の上をよぎる。Generally, a laser beam has a certain divergence angle, so only the beam component that satisfies the above equation passes through the FP, forming a coaxial fringe (ring-shaped interference 1i4) centered on the optical axis of the beam. Therefore, after the FP, the photodetector 3
When λ changes, the position of the fringe changes,
It passes over the photodetector.
さて、第3図はフリンジがよぎった時の光検出器に表れ
るビームの強度変化を示したものである。Now, FIG. 3 shows the change in the intensity of the beam appearing on the photodetector when the fringe crosses.
図中(ア)は共振間隔を変化させていることを示すもの
で、それとともに、ビームの波長λは単調に変化する。In the figure, (A) shows that the resonance interval is changed, and at the same time, the wavelength λ of the beam changes monotonically.
同時にFPにより生じたフリンジが動き、光検出器に入
る光強度が変わるため、図中(イ)で示す曲線が描かれ
る。この時的S(イ)は発振器1のスペクトル分布を示
すことになる。強度最大付近のくぼみはラムデイツプと
呼ばれている。さて、図中区R(つ)で共振器間隔を微
増させてゆくとFPを透過するビーム強度は始め減少し
ラムデイツプの中心周波数λ0のところから増加す゛る
。そこで、サーボ機構4で共振間隔を変化させ、そのと
きFPを透過するビーム強度の変化の方向を同時に測定
し、変化の方向が変わるところに波長が収束するように
サーボをかけるという一般に「位相検波を用いた安定化
法」と呼ばれる方法を用いれば容易に発振波長λ、 r
tFPの中心波長λIに固定できる。At the same time, the fringes generated by the FP move and the intensity of light entering the photodetector changes, resulting in the curve shown in (A) in the figure. This temporal S(a) indicates the spectral distribution of the oscillator 1. The depression near the maximum strength is called the lamb dip. Now, as the resonator spacing is slightly increased in section R (quadrature) in the figure, the beam intensity passing through the FP initially decreases and then increases from the center frequency λ0 of the lamb dip. Therefore, the servo mechanism 4 changes the resonance interval, simultaneously measures the direction of change in the beam intensity passing through the FP, and applies a servo so that the wavelength converges where the direction of change changes. The oscillation wavelength λ, r
The center wavelength λI of tFP can be fixed.
第4図は乙の種レーザ装置の具体例を示すもので、図に
おいて、5は全反射鏡、6はレーザ発振器1を介して前
記全反射鏡5と対向して配置された部分反射鏡、7は波
長チューニング用のファブリペローエタロン(FP)で
、レーザ発振器1と部分反射鏡6との間に配置されてい
る。8は前記FP7を収容した密封容器で、対向位置に
ウィンドウ8aがはめ込まれ、内部にはガスが充填され
ている。9はベローズからなる容器伸縮手段で、配管9
aを介して前記密封容器8と接続されている。10は容
積伸縮手段9の駆動機構、11は前記密封容器8を収設
しレーザ発振器1のタンク壁に直接取付けられた波長チ
ューニングフレーム、12はレーザ発振式1内にガスを
封じ込めるウィンドウ、13は発振器内のガスを循環さ
せるファンであり、その回転軸14の一端はカップリン
グ機構15を介してモータ16に接続されている。FIG. 4 shows a specific example of the seed laser device of B. In the figure, 5 is a total reflection mirror, 6 is a partial reflection mirror disposed opposite to the total reflection mirror 5 via the laser oscillator 1, Reference numeral 7 denotes a Fabry-Perot etalon (FP) for wavelength tuning, which is arranged between the laser oscillator 1 and the partial reflecting mirror 6. 8 is a sealed container containing the FP 7, a window 8a is fitted in the opposite position, and the inside is filled with gas. 9 is a container expansion/contraction means consisting of a bellows, and a pipe 9
It is connected to the sealed container 8 via a. 10 is a drive mechanism for the volume expansion/contraction means 9; 11 is a wavelength tuning frame that accommodates the sealed container 8 and is directly attached to the tank wall of the laser oscillator 1; 12 is a window that confines gas within the laser oscillation system 1; 13 is a It is a fan that circulates gas within the oscillator, and one end of its rotating shaft 14 is connected to a motor 16 via a coupling mechanism 15.
17はレーザ発振I#1、全反射鏡5、部分反射鏡6、
FP7により発振したレーザ光、18はこのレーザ光1
7の一部を取出すためのビーム取出しミラー、19ば取
出されたレーザ光を分光する波長モータ機構であり、こ
れはレーザ光17のみを透過させる干渉フィルター20
、光強度調節用フィルター21、レーザ光17を拡散さ
せるインテグレータ22、ギャップを有する構造のモニ
ター用のFP23を収納した密封容1#24、レンズ2
5から構成されている。17 is a laser oscillation I#1, a total reflection mirror 5, a partial reflection mirror 6,
Laser light oscillated by FP7, 18 is this laser light 1
A beam extraction mirror 19 takes out a part of the laser beam 7, and a wavelength motor mechanism separates the extracted laser beam.
, a filter 21 for adjusting light intensity, an integrator 22 for diffusing the laser beam 17, a sealed container 1#24 containing a monitor FP 23 having a gap structure, and a lens 2.
It consists of 5.
24aは前記密封容器24にはめ込まれたウィンドウ、
2Bは前記FP23により生じたフリンジを観測するた
めの撮像素子で、例えば−次元のイメージセンサである
。27は20〜26を収容して外部の光をしゃへいした
光じゃへい箱で、干渉フィルタ20がビーム取出しミラ
ー18からのレーザ光が入射できろように配置されてい
る。28はFP23の温度を一定に保つ温度調節手段、
29はフリンジを解析する画像処理手段で、駆動機構1
0へ出力する。24a is a window fitted into the sealed container 24;
2B is an image sensor for observing the fringes generated by the FP 23, and is, for example, a -dimensional image sensor. Reference numeral 27 is a light shielding box that accommodates 20 to 26 and blocks external light, and is arranged such that the interference filter 20 allows the laser light from the beam extraction mirror 18 to enter therein. 28 is a temperature adjustment means for keeping the temperature of the FP 23 constant;
29 is an image processing means for analyzing fringes, and drive mechanism 1
Output to 0.
次に動作について説明する。レーザ発振器1から出たレ
ーザビームの波長は発振器中にある各種の素子により選
択されている。例えばエキシマレーザでは本来の発振波
長の幅は数オングストロームあるのだが、共振器内にプ
リズム、グレーティング、FP等の分光素子を入れるこ
とにより波長幅が狭くなる。しかもそれらの分光素子を
調整することによりその波長をもとにあった発振波長幅
内の任意の波長に設定することができる。Next, the operation will be explained. The wavelength of the laser beam emitted from the laser oscillator 1 is selected by various elements in the oscillator. For example, in an excimer laser, the original oscillation wavelength width is several angstroms, but the wavelength width is narrowed by inserting a spectroscopic element such as a prism, grating, or FP into the resonator. Moreover, by adjusting these spectroscopic elements, the wavelength can be set to any wavelength within the original oscillation wavelength width.
さて、そうして得られたレーザビーム17の一部を波長
モニター機構19に導く。波長モニター機構19は波長
を決定するためにF P 23を用いている。Now, a part of the laser beam 17 thus obtained is guided to a wavelength monitoring mechanism 19. Wavelength monitor mechanism 19 uses F P 23 to determine wavelength.
密封容器24内は温度調節手段28で常に所定の温度に
保持されているので、FP23は温度及び気圧の変化に
よる影響を受けない。Since the inside of the sealed container 24 is always maintained at a predetermined temperature by the temperature adjusting means 28, the FP 23 is not affected by changes in temperature and atmospheric pressure.
上記実施例では光がFP23を透過した際に表れる円形
のフリンジを利用する。フリンジの直径はθと関係して
おり、θを求めることにより先に示した(1)式から波
長λ■を決定する。In the above embodiment, a circular fringe that appears when light passes through the FP 23 is used. The diameter of the fringe is related to θ, and by determining θ, the wavelength λ■ is determined from equation (1) shown above.
波長モニター機構19はレーザビームを弱めたり、拡散
させたりするインテグレータ22とFP23とレンズ2
5とからなっている。インテグレータ22により生じた
発散成分のうち先の式を満たすθを持つ光のみがFP2
3を透過しレンズ25にいたる。レンズの焦点距離をf
とすればθの成分を持つ光は焦点位置においてレンズの
軸よりfeglれたところに集まる。そこで、撮像素子
26により集まる位置を観測すればθがもとまり、λが
計算できるというわけである。The wavelength monitor mechanism 19 includes an integrator 22, an FP 23, and a lens 2 that weaken or diffuse the laser beam.
It consists of 5. Among the divergent components generated by the integrator 22, only the light having θ that satisfies the above equation is transmitted to the FP2.
3 and reaches the lens 25. The focal length of the lens is f
If so, the light having the component θ will gather at the focal position at a point farther away from the axis of the lens. Therefore, by observing the position where the light gathers using the image sensor 26, θ can be determined and λ can be calculated.
ところで、撮像素子2B上の光の強度分布は第5図の様
になっており、縦軸は出力、横軸はフリンジの中心から
の距siXを示す。各自はFPの次数mの違いに対応し
ている。そして、各自の間隔は自由スペクトル領域とよ
ばれ、この範囲で波長を一意的に決めることができる。By the way, the intensity distribution of light on the image sensor 2B is as shown in FIG. 5, where the vertical axis shows the output and the horizontal axis shows the distance siX from the center of the fringe. Each corresponds to a different order m of FP. Each interval is called a free spectral range, and the wavelength can be uniquely determined within this range.
しかも自由スペクトル領域はFPの設計によ9決める乙
とができるので波長シフトが予想される値よりも広めに
設計しておく。Moreover, since the free spectral range can be determined by the design of the FP, it is designed to be wider than the expected wavelength shift.
また各自はレーザビームの波長分布に対応した光強度分
布を持つからこれを処理して、θを出すために画像処理
手段23が必要となる。さらにここでは現在の波長λを
計算し、その結果に応じて駆動機構10により容積伸縮
手段9を作動させて密封容器8内の圧力を調整すること
によって発振器の波長の調整を行う。Furthermore, since each of them has a light intensity distribution corresponding to the wavelength distribution of the laser beam, an image processing means 23 is required to process this and obtain θ. Further, here, the current wavelength λ is calculated, and the drive mechanism 10 operates the volume expansion/contraction means 9 according to the result to adjust the pressure inside the sealed container 8, thereby adjusting the wavelength of the oscillator.
上記のような従来のレーザ装置では、FPを保持するた
めの配慮に欠けており、したがってFPはわずかな外力
(レーザの入熱、およびレーザ発振器からの振動の伝播
)が作用することによって安定が阻害され平行だったギ
ャップにひずみが生ずるという問題点があった。Conventional laser devices such as those described above lack consideration for holding the FP, and therefore the FP cannot be stabilized by slight external forces (heat input from the laser and propagation of vibration from the laser oscillator). There was a problem that distortion occurred in the gap that was obstructed and parallel.
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、FPを密封容器内において弾性的に保持すると共
にギャップの平行を維持することができるレーザ装置を
得ることを目的とする。The present invention was made to solve these problems, and an object of the present invention is to obtain a laser device that can elastically hold an FP in a sealed container and maintain parallelism of the gap.
この発明に係るレーザ装置は、密封容器とこれに収容し
たファブリペローエタロンの外周間にOリングを介装し
てそれぞれのOリング間に弾力性樹脂を充填すると共に
エタロンのギャップを平行にするばねを内装したもので
ある。In the laser device according to the present invention, an O-ring is interposed between a sealed container and the outer periphery of a Fabry-Perot etalon housed therein, and an elastic resin is filled between each O-ring, and a spring is used to make the gap between the etalons parallel. It is decorated with interior decoration.
この発明においては、FPと密封容器間を弾性のある樹
脂で固めているので小さい外力でFPが保持され、かつ
FPの外周をおおう樹脂を通して放熱されるのでひずみ
が少ない。またFPのギャップの間隙はばねによって平
行に保たれる。In this invention, since the elastic resin is used to solidify the space between the FP and the sealed container, the FP is held with a small external force, and the heat is dissipated through the resin covering the outer periphery of the FP, so there is little distortion. Further, the gap between the FPs is kept parallel by the spring.
第1図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、7は
密封容器8内に所定の平行間隙を保って収容されたFP
であ秒、前記密封容WIr8の一側にはウィンドウ8a
を保持するフランジ30が固定され、また他側にばばね
受け31を介してウィンドウ8aを保持する7ランジ3
2が固定されている。33は上記FP7のそれぞれの外
周に所要の間隔をおいて嵌装したOリングであり、各O
リング33と上記密封容器8間に形成される空間に弾力
のある’84M834が充填されている。つまり上記O
リング33は樹脂34とともにFP7を弾性的に保持す
る役目と、注入穴35から樹脂を充填する時、これが固
まる前にウィンドウ側と圧力変動用の配管9a側に流出
することを防ぐ役目をはたしている。36は一方のFP
7を支持するテフロン板、37は他方のFPと上記ばね
受け31間に介装されたいくつかのばねであり、このば
ね37はFP7のギャップが平行になるよう適正な力に
調節されている。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, and 7 is a FP housed in a sealed container 8 with a predetermined parallel gap.
At one second, there is a window 8a on one side of the sealed container WIr8.
A flange 30 that holds the window 8a is fixed, and a 7 flange 3 that holds the window 8a via a spring receiver 31 on the other side.
2 is fixed. Reference numeral 33 denotes an O-ring fitted around the outer periphery of each of the above-mentioned FP7 at a required interval.
The space formed between the ring 33 and the sealed container 8 is filled with elastic '84M834. In other words, the above O
The ring 33 serves to elastically hold the FP 7 together with the resin 34, and also to prevent the resin from flowing out to the window side and the pressure fluctuation piping 9a side before it hardens when filling the resin from the injection hole 35. . 36 is one FP
A Teflon plate 37 supports the FP 7, and 37 are several springs interposed between the other FP and the spring receiver 31, and the springs 37 are adjusted to an appropriate force so that the gap between the FPs 7 is parallel. .
この発明は思上説明しなとおり、ファブリペローエタロ
ンを密封容器に収容し、エタロンの外周と容器間にOリ
ングを介装してそれぞれのOリング間に弾力性樹脂を充
填すると共に、エタロンの相互間隙を平行にするばねを
内装したものであり、エタロンは全くひずむことなく正
規の間隙を保持し安定するという効果がある。As I have not explained above, this invention houses a Fabry-Perot etalon in a sealed container, interposes an O-ring between the outer periphery of the etalon and the container, and fills each O-ring with an elastic resin. It is equipped with a spring that makes the mutual gap parallel, and the etalon has the effect of maintaining a regular gap and being stable without being distorted at all.
第1図はこの発明の一実施例を示す断面図、第2図は従
来の波長安定化レーザを示す概略構成図、第3図は光検
出蕃に表れるビームの強度変化を示すグラフ、第4図は
レーザ装置の具体例を示す構成図、第5図は撮像素子上
の光の強度分布図である。
図において、7はファブリペローエタロン、8は密封容
器、8mはウィンドウ、30.32はフランジ、31は
ばね受け、33はOリング、34は樹脂、37ばばねで
ある。
尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a conventional wavelength stabilized laser, FIG. 3 is a graph showing changes in beam intensity appearing on the photodetection plate, and FIG. The figure is a configuration diagram showing a specific example of a laser device, and FIG. 5 is a diagram of the intensity distribution of light on an image sensor. In the figure, 7 is a Fabry-Perot etalon, 8 is a sealed container, 8m is a window, 30.32 is a flange, 31 is a spring receiver, 33 is an O-ring, 34 is a resin, and 37 is a spring. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
ァブリペローエタロンとモニター内でレーザ光を分光す
るファブリペローエタロンを密封容器に収容し、上記エ
タロンの外周と密封容器間にOリングを介装してそれぞ
れのOリング間に弾力性樹脂を充填すると共に、エタロ
ンのギャップを平行にするばねを内装したことを特徴と
するレーザ装置。A Fabry-Perot etalon that tunes the wavelength emitted from a laser oscillator and a Fabry-Perot etalon that spectrally separates laser light within a monitor are housed in a sealed container, and an O-ring is interposed between the outer periphery of the etalon and the sealed container. A laser device characterized in that an elastic resin is filled between O-rings and a spring is installed to make the etalon gap parallel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP997888A JPH01183871A (en) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | Laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP997888A JPH01183871A (en) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | Laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01183871A true JPH01183871A (en) | 1989-07-21 |
Family
ID=11734996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP997888A Pending JPH01183871A (en) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | Laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01183871A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102096137A (en) * | 2010-12-28 | 2011-06-15 | 福州高意光学有限公司 | Method for making etalon |
US10890484B2 (en) | 2016-05-19 | 2021-01-12 | Gigaphoton Inc. | Wavelength measuring device |
-
1988
- 1988-01-19 JP JP997888A patent/JPH01183871A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102096137A (en) * | 2010-12-28 | 2011-06-15 | 福州高意光学有限公司 | Method for making etalon |
US10890484B2 (en) | 2016-05-19 | 2021-01-12 | Gigaphoton Inc. | Wavelength measuring device |
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