JPH01184888A - レーザ波長の安定化方法 - Google Patents
レーザ波長の安定化方法Info
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- JPH01184888A JPH01184888A JP63006125A JP612588A JPH01184888A JP H01184888 A JPH01184888 A JP H01184888A JP 63006125 A JP63006125 A JP 63006125A JP 612588 A JP612588 A JP 612588A JP H01184888 A JPH01184888 A JP H01184888A
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Classifications
-
- 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
- H01S3/136—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/137—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity for stabilising of frequency
-
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- H01S3/22—Gases
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- H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
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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の安定化方法に関するものである
。
。
第５ 図ハ例、ｔ ｌＬ’雑誌［ＣＡＮ、 Ｊ、 ＰＨ
ＹＳ、 ＶＯＬ６３（“８５）２１４Ｊに示された従来
の狭帯域レーザを示す構成図である。図において、（１
）はレーザ媒質、（２月よ全反射鏡、（３）は部分反射
鏡、（４）は粗調用のフアプリペローエタロン、（５）
は微調用ファブリペローエタロン、（６）はレーザビー
ムである。
ＹＳ、 ＶＯＬ６３（“８５）２１４Ｊに示された従来
の狭帯域レーザを示す構成図である。図において、（１
）はレーザ媒質、（２月よ全反射鏡、（３）は部分反射
鏡、（４）は粗調用のフアプリペローエタロン、（５）
は微調用ファブリペローエタロン、（６）はレーザビー
ムである。
次に動作について説明する。第５図において、通常、レ
ーザ媒質＜１）は全反射鏡（２）と部分反射鏡（３）か
らなる光共振器に囲まれ光はこの光共振器を何度も往復
する間に増幅され、レーザビーム（６）として取り出さ
れる。ところで、レーザ発振器のうちのいくつかのもの
、たとえばエキシマレーザや半導体レーザ、色素レーザ
や一部の固体レーザは発振波長幅が広く、光共振器内に
分光素子を挿入することにより発振波長幅を狭くできる
。たとえば、この例のように複数個のファブリペローエ
タロン（以下エタロンと略す）を用いれば限りなく単色
光に近いレーザビームを得ることもできる。
ーザ媒質＜１）は全反射鏡（２）と部分反射鏡（３）か
らなる光共振器に囲まれ光はこの光共振器を何度も往復
する間に増幅され、レーザビーム（６）として取り出さ
れる。ところで、レーザ発振器のうちのいくつかのもの
、たとえばエキシマレーザや半導体レーザ、色素レーザ
や一部の固体レーザは発振波長幅が広く、光共振器内に
分光素子を挿入することにより発振波長幅を狭くできる
。たとえば、この例のように複数個のファブリペローエ
タロン（以下エタロンと略す）を用いれば限りなく単色
光に近いレーザビームを得ることもできる。
ここでは、特に粗調用エタロン（４）と微調用エタロン
（５）の２枚のエタロンを光共振器内に挿入した場合に
ついて述べる。第６図はレーザの発振幅が狭くなる原理
を示した図で、（ａ）は粗調用エタロンの分光特性を示
す。この分光特性のそれぞれの山のピークの位置λｍ１
は（１）式 ％式％ であられせる波長となる。ここで、ｎはエタロンを構成
する２枚の鏡面の間にある物質の屈折率、ｄは鏡面の間
の距離、０．は光がエタロンに入射するときの角ｗ、ｍ
は整数である。いくつかあるピークはｍの違いに対応し
ている。この式から明らかなように、ｎやｄやθを変え
ることにより山のピーク波長を自由に変えることができ
る。一方、ピークとピークの間の距１推は自由スペクト
ル領域（以下ＦＳＲと略す）と呼ばれ、（２）式で示さ
れる。また、それぞれのピークの半値幅△λｌは（３）
式 で示される。ここで７はフィネスと呼び、エタロンの性
能により決まるものである。
（５）の２枚のエタロンを光共振器内に挿入した場合に
ついて述べる。第６図はレーザの発振幅が狭くなる原理
を示した図で、（ａ）は粗調用エタロンの分光特性を示
す。この分光特性のそれぞれの山のピークの位置λｍ１
は（１）式 ％式％ であられせる波長となる。ここで、ｎはエタロンを構成
する２枚の鏡面の間にある物質の屈折率、ｄは鏡面の間
の距離、０．は光がエタロンに入射するときの角ｗ、ｍ
は整数である。いくつかあるピークはｍの違いに対応し
ている。この式から明らかなように、ｎやｄやθを変え
ることにより山のピーク波長を自由に変えることができ
る。一方、ピークとピークの間の距１推は自由スペクト
ル領域（以下ＦＳＲと略す）と呼ばれ、（２）式で示さ
れる。また、それぞれのピークの半値幅△λｌは（３）
式 で示される。ここで７はフィネスと呼び、エタロンの性
能により決まるものである。
一方、第６図（ｃ）はレーザ媒質のゲインの分光特性を
示したものである。光共振器中に分光素子が存在しなけ
れば、このゲインが存在する範囲で光は増幅されレーザ
ビームとなる。その際、粗調用エタロンのピークの位置
λｍＩｊｉｚゲインが存在する範囲のどこかの波長λ。
示したものである。光共振器中に分光素子が存在しなけ
れば、このゲインが存在する範囲で光は増幅されレーザ
ビームとなる。その際、粗調用エタロンのピークの位置
λｍＩｊｉｚゲインが存在する範囲のどこかの波長λ。
に等しくなるよう、しかも、ゲインが存在する波長内に
λｍ１以外の池のピークがこないようｄｌ等を決定すれ
ば、粗調エタロンの存在によりλ０のところだけロスが
少ない状態が実現し、その波長附近でのみ光は増幅され
発振する。
λｍ１以外の池のピークがこないようｄｌ等を決定すれ
ば、粗調エタロンの存在によりλ０のところだけロスが
少ない状態が実現し、その波長附近でのみ光は増幅され
発振する。
ところで、ピークが１つだけになるようにするとＦＳＲ
ｌの最低値は決まり、また、フィネスブはエタロンの性
能により決まり、せいぜい２０程度であるから、粗調用
エタロン１枚のみで狭くできる波長痛苦ζは限度がある
。
ｌの最低値は決まり、また、フィネスブはエタロンの性
能により決まり、せいぜい２０程度であるから、粗調用
エタロン１枚のみで狭くできる波長痛苦ζは限度がある
。
そこで、もう１枚微調用のエタロン（６３ｋ用いること
になる。その分光特性は例えば、第６図（ｂ）のように
すればよい。その際ピーク波長λｍｌ ｆλ。に等しく
Ｌ／、ＦＳＲ，はＦＳＲ２≧Δλ、となるようにすれば
よい。
になる。その分光特性は例えば、第６図（ｂ）のように
すればよい。その際ピーク波長λｍｌ ｆλ。に等しく
Ｌ／、ＦＳＲ，はＦＳＲ２≧Δλ、となるようにすれば
よい。
さらに狭くしたい時には、また−枚エタロンを用いれば
よい。
よい。
このようにして、もともと第６図（Ｃ）のような分光特
性であったレーザビームは２枚のエタロンを用いること
により、第６図（ｄ）に示すようにそれぞれのエタロン
のピークが重なるλ。全中心とした狭い範囲でのみ発振
することになる。実際には、発振中にエタロンを何度も
通るから、レーザビームの線幅は２枚のエタロンにより
決まる波長幅の−〜１０ ”なる。
性であったレーザビームは２枚のエタロンを用いること
により、第６図（ｄ）に示すようにそれぞれのエタロン
のピークが重なるλ。全中心とした狭い範囲でのみ発振
することになる。実際には、発振中にエタロンを何度も
通るから、レーザビームの線幅は２枚のエタロンにより
決まる波長幅の−〜１０ ”なる。
さて、以上のようにして、レーザビームの波長幅を狭く
することができるのであるが、雑誌にも記されているよ
うに短期間の安定性については光共振器を改良したり入
射角θを小さくすることにより改善されるが、長期的に
は熱的な問題、特にレーザビームがエタロンを透過する
時の発熱による波長シフトが大きな問題である。この問
題を第７図を用いて説明する。
することができるのであるが、雑誌にも記されているよ
うに短期間の安定性については光共振器を改良したり入
射角θを小さくすることにより改善されるが、長期的に
は熱的な問題、特にレーザビームがエタロンを透過する
時の発熱による波長シフトが大きな問題である。この問
題を第７図を用いて説明する。
第７図（ａ）は粗調用エタロンの分光特性を拡大したも
のであり、実線で描いであるのは発振直後の分光特性で
ある。ところで、発振後、レーザビームによる発熱が生
じエタロンが変形する。この変形はエタロンの特性を劣
化させる程ではないが、エタロンのギャップ長を変え、
その結果波長ヲシフトさせる。そのシフト量とエタロン
の変形によここで、波長シフトの方向はエタロンの構造
等により決まり、特定のエタロンを用いればレーザビー
ムによる発熱によって、一方向にシフトする。
のであり、実線で描いであるのは発振直後の分光特性で
ある。ところで、発振後、レーザビームによる発熱が生
じエタロンが変形する。この変形はエタロンの特性を劣
化させる程ではないが、エタロンのギャップ長を変え、
その結果波長ヲシフトさせる。そのシフト量とエタロン
の変形によここで、波長シフトの方向はエタロンの構造
等により決まり、特定のエタロンを用いればレーザビー
ムによる発熱によって、一方向にシフトする。
その時のシフトの様子を第７図（ａ）の点線で示す。
一方、微調用エタロンもまた同様な波長シフトが生じて
いる。その様子は第７図（ｂ）のようになる。
いる。その様子は第７図（ｂ）のようになる。
微調エタロンの波長シフト量はエタロン間隔ｄ２が粗調
エタロンのｄｌより大きい分だけ小さくなる。
エタロンのｄｌより大きい分だけ小さくなる。
さて、その際の問題は２枚のエタロンの分光特性のピー
ク波長λｍ１とλｍ、がずれることである。
ク波長λｍ１とλｍ、がずれることである。
その時、両者を重ねた時の光透過量はλｍｌ ＝λｍ。
の場合にくらべて減少する。その際のレーザ発振の様子
を第７図（ｃ）に示す。長時間発振後、レーザ出力はλ
。からλｍ２に波長シフトするとともに出力が減少する
。またシフト量が大きい時は微調エタロンの他のモード
の発振も起こりうる。
を第７図（ｃ）に示す。長時間発振後、レーザ出力はλ
。からλｍ２に波長シフトするとともに出力が減少する
。またシフト量が大きい時は微調エタロンの他のモード
の発振も起こりうる。
従来の狭帯域レーザ装置は以上のようｔｃｇ成されてお
り、エタロンの熱的な問題による波長シフトを補正する
手段を持たないばかりではなく、２枚のエタロンを用い
た時の出力減少を止める手段をも持たないため、熱的な
変形が小さい低出力レーザにしか適用できないという問
題があった。
り、エタロンの熱的な問題による波長シフトを補正する
手段を持たないばかりではなく、２枚のエタロンを用い
た時の出力減少を止める手段をも持たないため、熱的な
変形が小さい低出力レーザにしか適用できないという問
題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、狭帯域化した際の波長の安定化が篤能である
とともに出力の減少も抑えられるようにしたものである
。
たもので、狭帯域化した際の波長の安定化が篤能である
とともに出力の減少も抑えられるようにしたものである
。
この発明に係るレーザ波長の安定化方法は、２枚のエタ
ロンにより波長選択されたレーザビームの一部を分光し
、分光されたレーザビームの解析結果をもとに一枚のエ
タロンを制御することによって、レーザビームの波長を
安定化させるとともに、レーザ出力の変化を測定してレ
ーザ媒体に供給する印加電圧を制御するとともに、印加
電圧を測定して、その解析結果をもとにもう一枚のエタ
ロンを制御することにより、レーザ出力を安定化させる
ものである。
ロンにより波長選択されたレーザビームの一部を分光し
、分光されたレーザビームの解析結果をもとに一枚のエ
タロンを制御することによって、レーザビームの波長を
安定化させるとともに、レーザ出力の変化を測定してレ
ーザ媒体に供給する印加電圧を制御するとともに、印加
電圧を測定して、その解析結果をもとにもう一枚のエタ
ロンを制御することにより、レーザ出力を安定化させる
ものである。
また、この鈷明の別の発明に係る波長安定化レーザ装置
は、微調用エタロンと粗調用エタロンの２枚のエタロン
を備えることにより波長を選択するとともに、このレー
ザ発振器から取り出されたレーザビームを波長モニタ機
構に導いて、発振波長を測定し、上記測定波長により微
調用エタロンを駆動し、波長を変化させるサーボ機構を
備え、さらにパワーモニタ機構でレーザ出力を測定し、
レーザ媒体に供給する印加電圧を制御するとともに、印
加電圧を測定して、その解析結果により粗調用エタロン
を制御するサーボ機構を備えたものである。
は、微調用エタロンと粗調用エタロンの２枚のエタロン
を備えることにより波長を選択するとともに、このレー
ザ発振器から取り出されたレーザビームを波長モニタ機
構に導いて、発振波長を測定し、上記測定波長により微
調用エタロンを駆動し、波長を変化させるサーボ機構を
備え、さらにパワーモニタ機構でレーザ出力を測定し、
レーザ媒体に供給する印加電圧を制御するとともに、印
加電圧を測定して、その解析結果により粗調用エタロン
を制御するサーボ機構を備えたものである。
この発明におけるレーザ波長の安定化方法及び波長安定
化レーザは波長のズレを測定して任意の波長に固定でき
るとともに、波長がずれた際に生ずる出力減少を抑える
ことができる。
化レーザは波長のズレを測定して任意の波長に固定でき
るとともに、波長がずれた際に生ずる出力減少を抑える
ことができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図及び第２図において、（１）〜（６）は従来例と同様
のものである。（７）は波長モニタ機構、（８）は制御
機構、（９）はパワーモニタ機構、αＱ（ロ）はエタロ
ンを制御するためのサーボ機構、（財）はインテグレー
タ、（６）はファブリペローエタロン、σ帽よ結像レン
ズ、（至）はファブリペローエタロン（至）により生じ
た干渉縞を観測するための撮像素子であり、例えば−次
元のイメージセンサである。α・は干渉縞を解析するた
めの１１１！ｉ縁処理部、αηはレーザ媒体に供給する
印加電圧を制御する印加電圧発生手段である。
図及び第２図において、（１）〜（６）は従来例と同様
のものである。（７）は波長モニタ機構、（８）は制御
機構、（９）はパワーモニタ機構、αＱ（ロ）はエタロ
ンを制御するためのサーボ機構、（財）はインテグレー
タ、（６）はファブリペローエタロン、σ帽よ結像レン
ズ、（至）はファブリペローエタロン（至）により生じ
た干渉縞を観測するための撮像素子であり、例えば−次
元のイメージセンサである。α・は干渉縞を解析するた
めの１１１！ｉ縁処理部、αηはレーザ媒体に供給する
印加電圧を制御する印加電圧発生手段である。
次曇こ動作について説明する。従来例と同様に２枚のエ
タロン（４） （５） ｋ光共振器内に挿入することに
より発振波長幅が狭く、かつゲインが存在する範囲の任
意の波長λ。のレーザビーム（６）ヲ得ることができる
。しかし、それだけではすでに述べたように波長も出力
も不安定であるから、以下に述べるようなエタロンの制
御機構が必要となる。
タロン（４） （５） ｋ光共振器内に挿入することに
より発振波長幅が狭く、かつゲインが存在する範囲の任
意の波長λ。のレーザビーム（６）ヲ得ることができる
。しかし、それだけではすでに述べたように波長も出力
も不安定であるから、以下に述べるようなエタロンの制
御機構が必要となる。
まず、微調用エタロンの＠１ｆｉａ機構から説明する。
第２図において、レーザビーム（６）の一部を波長モニ
タ機構（７）に導く。波長モニタ機構（７）は例えば雑
誌「１ＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＱＥ−１４（７８）１７Ｊにある
ようにエタロンを用いたり、プリズム、グレーティング
フィゾーの干渉計等を用いて分光する機能を持てばよい
が、本実施例では第２図に示したようにエタロンと撮像
素子を用いた場合について説明する。
タ機構（７）に導く。波長モニタ機構（７）は例えば雑
誌「１ＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＱＥ−１４（７８）１７Ｊにある
ようにエタロンを用いたり、プリズム、グレーティング
フィゾーの干渉計等を用いて分光する機能を持てばよい
が、本実施例では第２図に示したようにエタロンと撮像
素子を用いた場合について説明する。
波長モニタ機構（７）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（６）とエタロン（至）と
レンズＱ４とからなっている。インテグレータ（２）に
より生じた発散成分のうち特定の入射角度θを持つ成分
のみがエタロンを透過し結象レンズＱ４）にいたる。レ
ンズの焦点距１１＆ｌ”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ｌ）ｆθ離れたところ
に集まり、円形の干渉縞を形成する。そこで、撮像素子
（２）により光の集まる位置を観測すればθがもとまり
、先に示したエタロンの透過波長の式より人が計算でき
るというわけである。
させたりするインテグレータ（６）とエタロン（至）と
レンズＱ４とからなっている。インテグレータ（２）に
より生じた発散成分のうち特定の入射角度θを持つ成分
のみがエタロンを透過し結象レンズＱ４）にいたる。レ
ンズの焦点距１１＆ｌ”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ｌ）ｆθ離れたところ
に集まり、円形の干渉縞を形成する。そこで、撮像素子
（２）により光の集まる位置を観測すればθがもとまり
、先に示したエタロンの透過波長の式より人が計算でき
るというわけである。
ところで、撮像素子との光の強度分布は第３図のように
なっている。Ｍｌｌｉｌｌｌは出力、横軸は干渉縞の中
心からの距１’１４ ｘ ｋ示す。缶出はエタロンの次
数ｍの違いに対応している。そして、缶出の間隔は自由
スペクトル領域と呼ばれ、この範囲で波長を一意的に決
めることができる。しかも自由スペクトル領域はＦＰの
設計により決めることができるので波長シフトが予想さ
れる値よりも広め薇こ設計しておく。
なっている。Ｍｌｌｉｌｌｌは出力、横軸は干渉縞の中
心からの距１’１４ ｘ ｋ示す。缶出はエタロンの次
数ｍの違いに対応している。そして、缶出の間隔は自由
スペクトル領域と呼ばれ、この範囲で波長を一意的に決
めることができる。しかも自由スペクトル領域はＦＰの
設計により決めることができるので波長シフトが予想さ
れる値よりも広め薇こ設計しておく。
また、缶出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
理部ＯＱが必要となる。さらＧこここでは現在の波長人
を計算し、サーボ機構ＱＱを通じて発振器の波長の調！
ｌｌ’？行なう。
分布を持つからこれを処理して、θを出すために画像処
理部ＯＱが必要となる。さらＧこここでは現在の波長人
を計算し、サーボ機構ＱＱを通じて発振器の波長の調！
ｌｌ’？行なう。
第４図（４）は、この発明の一実施例によるレーザ波長
の安定化方法の１１ｉ！略を示すフロチャート図であり
、レーザビームの空間的な光強度分布が最大になる位＠
を求めて、発振波長の制御を行なう例ケ示す。
の安定化方法の１１ｉ！略を示すフロチャート図であり
、レーザビームの空間的な光強度分布が最大になる位＠
を求めて、発振波長の制御を行なう例ケ示す。
ステップ（ト）でエタロン−によりレーザビームを分光
し、ステップＱｌで撮像素子（至）により一次元の光強
度分布を測定する。ステップ（１）ではこの測定データ
を平滑化し、ノイズをとる等の画像処理をし、ステップ
（２）で最大強度を示す位置ｘｋ求め、次にステップ四
でＸ。（指定波長に対応する指定された位置座標）と比
較し、異なる時はｘ ） ＸＱかｘ ＜ ＸＯによりサ
ーボ機構αＱを通じて微調エタロン（５１’！’ 制？
１ｍｌしてエタロンの透過域の中心波長λｍｌ ｅ変化
させ（ステップに））、再びステップ（至）にもどりｘ
＝＝ｘ（１となるまでこ、の動作をくり返す。
し、ステップＱｌで撮像素子（至）により一次元の光強
度分布を測定する。ステップ（１）ではこの測定データ
を平滑化し、ノイズをとる等の画像処理をし、ステップ
（２）で最大強度を示す位置ｘｋ求め、次にステップ四
でＸ。（指定波長に対応する指定された位置座標）と比
較し、異なる時はｘ ） ＸＱかｘ ＜ ＸＯによりサ
ーボ機構αＱを通じて微調エタロン（５１’！’ 制？
１ｍｌしてエタロンの透過域の中心波長λｍｌ ｅ変化
させ（ステップに））、再びステップ（至）にもどりｘ
＝＝ｘ（１となるまでこ、の動作をくり返す。
以上のようにして微調用エタロン堂調整することにより
レーザの発振波長は一定に保たれる。
レーザの発振波長は一定に保たれる。
次に、レーザ出力制御の制御方法Ｉζついて説明する。
第１図において、レーザビーム（６）の一部はパワーモ
ニタ機構（９）に導かれている。パワーモニタ機構（９
）はレーザ出力を測定する部分と得られたレーザ出力を
記録する部分から構成されており、パワーモニタ機構（
９）に記録されたレーザ出力値を印加填圧発生機構Ｑ７
）で取込み記録し、前回取り込んだレーザ出力値と比較
して、レーザ出力が一定になるようにレーザ媒体（１）
に供給する印加電圧を制御する。しかし、ビーザビーム
による発熱により粗調用エタロンは変形し波長シフトを
おこすため、印加電圧の制御だけでは、長時間のレーザ
出力の安定化は望めない。したがって、印加１圧を制御
するとともに印加電圧を制御機構（８）で測定し、粗調
用エタロン（４）ヲどちらかの方向に制御した時、印加
１α圧が増加するか減少するかを判定し、次に粗調エタ
ロン（４）ヲいかに調整するかを決定する。
ニタ機構（９）に導かれている。パワーモニタ機構（９
）はレーザ出力を測定する部分と得られたレーザ出力を
記録する部分から構成されており、パワーモニタ機構（
９）に記録されたレーザ出力値を印加填圧発生機構Ｑ７
）で取込み記録し、前回取り込んだレーザ出力値と比較
して、レーザ出力が一定になるようにレーザ媒体（１）
に供給する印加電圧を制御する。しかし、ビーザビーム
による発熱により粗調用エタロンは変形し波長シフトを
おこすため、印加電圧の制御だけでは、長時間のレーザ
出力の安定化は望めない。したがって、印加１圧を制御
するとともに印加電圧を制御機構（８）で測定し、粗調
用エタロン（４）ヲどちらかの方向に制御した時、印加
１α圧が増加するか減少するかを判定し、次に粗調エタ
ロン（４）ヲいかに調整するかを決定する。
この決定に従って、サーボ機構Ｑ時により粗調エタロン
（４）の中心波長λｍｌ 、ｊｅ調整することにより、
長時間のレーザ出力の安定化を行う。この制御のフロー
チャートを第４図（３）に示す。
（４）の中心波長λｍｌ 、ｊｅ調整することにより、
長時間のレーザ出力の安定化を行う。この制御のフロー
チャートを第４図（３）に示す。
はじめに、印加１は圧の制御について説明する。
まず、パワーモニタ機構（９）でレーザ出力を測定し、
この測定データを印加電圧発生手段αηでＮ回の平均値
処理して、現在のレーザ出力値ＰＮ’Ｌ’求める。
この測定データを印加電圧発生手段αηでＮ回の平均値
処理して、現在のレーザ出力値ＰＮ’Ｌ’求める。
次に指定されたレーザ出力値Ｐ。（外部から設定可能な
値）との差の絶対値１△Ｐｌ＝ＰＮＰａ’ｅ求め、この
１△Ｐ１値と指定されたレーザ出力のバラツキ許容値Ｐ
Ａ（外部から設定可能な値）とを比較し、１△Ｐ１≦Ｐ
Ａ の場合は現状の印加電圧の−まま発振を、油続する
。一方、１△ＰＩ＞ＰＡの場ａは１△Ｐ１から印加電圧
の；１ｉ（Ｊ ａ量を求める。次に、△Ｐ ＝ ＰＮ、
−ｐｏの極性により印加電圧の制御方向を決定し、上記
の制御環と制御方向に従ってレーザ出力が一定になるよ
う印加電圧を制御する。
値）との差の絶対値１△Ｐｌ＝ＰＮＰａ’ｅ求め、この
１△Ｐ１値と指定されたレーザ出力のバラツキ許容値Ｐ
Ａ（外部から設定可能な値）とを比較し、１△Ｐ１≦Ｐ
Ａ の場合は現状の印加電圧の−まま発振を、油続する
。一方、１△ＰＩ＞ＰＡの場ａは１△Ｐ１から印加電圧
の；１ｉ（Ｊ ａ量を求める。次に、△Ｐ ＝ ＰＮ、
−ｐｏの極性により印加電圧の制御方向を決定し、上記
の制御環と制御方向に従ってレーザ出力が一定になるよ
う印加電圧を制御する。
次に粗調エタロン（４）の制御について説明する。
まず、ステップ（ハ）で印加電圧発生手段αηからレー
ザ媒質（１１に供給する印加電圧を制御機構（８月こよ
って測定する。
ザ媒質（１１に供給する印加電圧を制御機構（８月こよ
って測定する。
次に、ステップに）でこの測定データＦｅＭ回測定し平
均値処理を行い現在の印加、ｄ正値Ｖｐｔｌ’求め、ス
テップ（７）で指定された目標印加電圧値Ｖ。（外部か
ら設定可能な値）との差△Ｖ ” ＶＮ−Ｖｏ ’ｊ’
求め記録する。しかし、レーザ発振直後は発振が不安定
であるため、ステップ（財）のように粗調エタロン（４
）の制御には無制御時間を設け、この期間は上記△Ｖを
求める処理は行うが粗調エタロン（４）の制御は行なわ
ない。レーザ発振時間が無制御時間を越えるとステップ
（２）で１△ｖ１ と指定された印加電圧のバラツキ許
容値■Ａ（外部から設定可能な値）とセ比較し、△Ｖ≦
ＶＡの場ｄは粗調エタロン（４）の１ｐ’ｉＪ御は行な
わず発振を継続する。
均値処理を行い現在の印加、ｄ正値Ｖｐｔｌ’求め、ス
テップ（７）で指定された目標印加電圧値Ｖ。（外部か
ら設定可能な値）との差△Ｖ ” ＶＮ−Ｖｏ ’ｊ’
求め記録する。しかし、レーザ発振直後は発振が不安定
であるため、ステップ（財）のように粗調エタロン（４
）の制御には無制御時間を設け、この期間は上記△Ｖを
求める処理は行うが粗調エタロン（４）の制御は行なわ
ない。レーザ発振時間が無制御時間を越えるとステップ
（２）で１△ｖ１ と指定された印加電圧のバラツキ許
容値■Ａ（外部から設定可能な値）とセ比較し、△Ｖ≦
ＶＡの場ｄは粗調エタロン（４）の１ｐ’ｉＪ御は行な
わず発振を継続する。
一方、△■〉ｖＡの場Ｂは、ステップ四で△Ｖ値より粗
調エタロン（４）の制御量を求め、△Ｖが最少値になる
よう（最初は指定された制御方向に、次からはステップ
（７）で現在の△Ｖと前回の△Ｖｔ比佼し、現在の△Ｖ
〈前回の△Ｖの場合は前回と同じ制御方向に、現在の△
Ｖ〉前回の△Ｖの場合はステップＣ（υで前回と制御方
向全反転する。）ステップ（至）でサーボ機溝（ロ）を
駆動し粗調エタロン（４）を調整する。
調エタロン（４）の制御量を求め、△Ｖが最少値になる
よう（最初は指定された制御方向に、次からはステップ
（７）で現在の△Ｖと前回の△Ｖｔ比佼し、現在の△Ｖ
〈前回の△Ｖの場合は前回と同じ制御方向に、現在の△
Ｖ〉前回の△Ｖの場合はステップＣ（υで前回と制御方
向全反転する。）ステップ（至）でサーボ機溝（ロ）を
駆動し粗調エタロン（４）を調整する。
上記のように印加１圧祠御と粗調エタロン（４）の制御
をレーザが発振中継続することによりレーザ出力を一定
に副却することができる。
をレーザが発振中継続することによりレーザ出力を一定
に副却することができる。
ところで、２つのエタロン（４） （５）の制御は同時
に行なってもよいが、たとえば、微調エタロン（５）の
中心波長を動かしすぎたためにレーザ出力が変動するこ
ともあり、無秩序に制御ケ行なうと出力の変動がかえっ
て助長されることもありうる。そこで、両制御を監視す
るために、制御機構（８）を設け、第４図のフローチャ
ートの一番最初の部分（Ａ）＠制御の選択を行なわせる
。本実施例ではレーザ発振の聞知直後は（匂を優先し、
動作がある程度安定してからは（４）の制御を優先させ
ている。
に行なってもよいが、たとえば、微調エタロン（５）の
中心波長を動かしすぎたためにレーザ出力が変動するこ
ともあり、無秩序に制御ケ行なうと出力の変動がかえっ
て助長されることもありうる。そこで、両制御を監視す
るために、制御機構（８）を設け、第４図のフローチャ
ートの一番最初の部分（Ａ）＠制御の選択を行なわせる
。本実施例ではレーザ発振の聞知直後は（匂を優先し、
動作がある程度安定してからは（４）の制御を優先させ
ている。
なお、上記実施例では波長モニタ機構（７）とパワーモ
ニタ機構（９）ヲ別に設けたが、そもそも波長モニタ機
４ａの画像処理部では第３図のような光強度分布が得ら
れており、制御をかけずに長時間動作させると破線で示
したように、波長シフトと出力変化が生じる。そこで、
画像処理部にあられれたピークの強度変化を測定すれば
、パワーモニタ機構を設けたのと同等の効果がある。
ニタ機構（９）ヲ別に設けたが、そもそも波長モニタ機
４ａの画像処理部では第３図のような光強度分布が得ら
れており、制御をかけずに長時間動作させると破線で示
したように、波長シフトと出力変化が生じる。そこで、
画像処理部にあられれたピークの強度変化を測定すれば
、パワーモニタ機構を設けたのと同等の効果がある。
また、上記実施例では波長モニタ機構としてエタロンを
用いたが、フィゾーの干渉計や、グレーティングやプリ
ズム等の分光素子であればよ（、分光された光強度分布
を測定することにより、上記実施例と同様の効果ケ奏す
る。
用いたが、フィゾーの干渉計や、グレーティングやプリ
ズム等の分光素子であればよ（、分光された光強度分布
を測定することにより、上記実施例と同様の効果ケ奏す
る。
また、上記実施例では波長モニタ機４ａとして分光され
たレーザ光の光強度分布ケ画像処理して波長ズレを求め
微調用エタロンを駆動する方法を示したが、光強度分市
を画像処理しなくとも波長モニタできる方法であれば同
様の効果を奏することは言うまでもない。光強度分市を
画像処理しない方法として、例えば第３図のＸ”ＸＱに
光センサーを配置して波長モニタ機構とし、微調用エタ
ロンケ最適状態から前置に変化させて、その時のＸ＝ｘ
（１における光強度の変化具合から微調用エタロンの最
適状態の方向を予測して微調用エタロンの副？ＡＩ！１
ｌＬ−かけるという方法もある。
たレーザ光の光強度分布ケ画像処理して波長ズレを求め
微調用エタロンを駆動する方法を示したが、光強度分市
を画像処理しなくとも波長モニタできる方法であれば同
様の効果を奏することは言うまでもない。光強度分市を
画像処理しない方法として、例えば第３図のＸ”ＸＱに
光センサーを配置して波長モニタ機構とし、微調用エタ
ロンケ最適状態から前置に変化させて、その時のＸ＝ｘ
（１における光強度の変化具合から微調用エタロンの最
適状態の方向を予測して微調用エタロンの副？ＡＩ！１
ｌＬ−かけるという方法もある。
以とのように、この発明によれば、一方のエタロンをレ
ーザビームの分光結果をもとに制御することにより波長
の安定化を行い、レーザパワーによって印加電圧を、＋
；！Ｉ ａするとともに、印加電圧の変化に応じて他方
のエタロンを制御することにより、安定化したレーザ出
力が得られる。
ーザビームの分光結果をもとに制御することにより波長
の安定化を行い、レーザパワーによって印加電圧を、＋
；！Ｉ ａするとともに、印加電圧の変化に応じて他方
のエタロンを制御することにより、安定化したレーザ出
力が得られる。
第１図はこの発明の一実施例による波長安定化レーザを
示す構成図、第２図はこの発明における波長モニタ機構
を示す構成図、第３図は波長モニタ部の撮像素子上での
千ｅ縞の強度分布を示す分布図、第４図はこの発明の一
実施例によるレーザ波長の安定化方法の概略を示すフロ
ーチャート図、第５図は従来の狭帯域化レーザを示す構
成図、第６図は２枚のエタロンによる波長の決定方法を
説明するための説明図、第７図は２枚のエタロンの波長
シフトの違いにより出力変化が生ずることを説明した説
明図である。 図において、（ｌ）はレーザ媒質、（４）は粗調エタロ
ン、（５）は微調エタロン、（７）は波長モニタ機構、
（８）は制御機構、（９）はパワーモニタ機＋ｆｌ、Ｑ
ＱＱηはサーボ機溝、αηは印加電圧発生手段である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
示す構成図、第２図はこの発明における波長モニタ機構
を示す構成図、第３図は波長モニタ部の撮像素子上での
千ｅ縞の強度分布を示す分布図、第４図はこの発明の一
実施例によるレーザ波長の安定化方法の概略を示すフロ
ーチャート図、第５図は従来の狭帯域化レーザを示す構
成図、第６図は２枚のエタロンによる波長の決定方法を
説明するための説明図、第７図は２枚のエタロンの波長
シフトの違いにより出力変化が生ずることを説明した説
明図である。 図において、（ｌ）はレーザ媒質、（４）は粗調エタロ
ン、（５）は微調エタロン、（７）は波長モニタ機構、
（８）は制御機構、（９）はパワーモニタ機＋ｆｌ、Ｑ
ＱＱηはサーボ機溝、αηは印加電圧発生手段である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）第１のフアブリペローエタロン及び第２のフア
ブリペローエタロンを用いて発振波長が可変なレーザ発
振器から放射されたレーザビームを波長モニタ機構でモ
ニタして発振波長を決定する過程、上記発振波長により
上記第１のフアブリペローエタロンを制御して上記レー
ザ発振器の波長を安定化する過程、上記レーザビームを
パワーモニタ機構でレーザ出力を測定して、レーザ出力
が一定となるようにレーザ媒質に供給する印加電圧を制
御する過程、上記印加電圧を測定して上記第２のフアブ
リペローエタロンを制御する過程とを備えたレーザ波長
の安定化方法。 - （２）第１のフアブリペローエタロン及び第２のフア
ブリペローエタロンを用いて発振波長が可変なレーザ発
振器から放射されたレーザビームを波長モニタ機構でモ
ニタして発振波長を決定する過程、上記発振波長により
上記第１のフアブリペローエタロンを制御して上記レー
ザ発振器の波長を安定化する過程、上記レーザ発振器の
レーザ媒質への供給電圧を検出し、目標印加電圧との差
電圧を求める過程、レーザ発振してから所定の時間の無
制御時間を設けて上記第２のフアブリペローエタロンの
制御を行なわず、上記制御時間の経過後に上記差電圧が
印加電圧のバラツキ許容値を越えたとき、上記差電圧が
最少になるように上記第２のフアブリペローエタロンを
制御する過程からなるレーザ波長の安定化方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63006125A JPH01184888A (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | レーザ波長の安定化方法 |
| CA000581509A CA1313688C (en) | 1987-10-28 | 1988-10-27 | Method of stabilizing a wavelength of a laser beam and wavelength stabilizing laser device |
| DE88909365T DE3887322T2 (de) | 1987-10-28 | 1988-10-28 | Verfahren zur stabilisierung der laserwellenlänge und so stabilisierte laseranordnung. |
| US07/381,723 US5107511A (en) | 1987-10-28 | 1988-10-28 | Method of stabilizing laser wavelength and laser device with stabilized wavelength |
| EP88909365A EP0341315B1 (en) | 1987-10-28 | 1988-10-28 | Method of stabilizing laser wavelength and laser device with stabilized wavelength |
| PCT/JP1988/001102 WO1989004075A1 (en) | 1987-10-28 | 1988-10-28 | Method of stabilizing laser wavelength and laser device with stabilized wavelength |
| KR1019890701213A KR890702304A (ko) | 1987-10-28 | 1989-06-29 | 레이저파장의 안정화 방법 및 파장 안정화 레이저 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63006125A JPH01184888A (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | レーザ波長の安定化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01184888A true JPH01184888A (ja) | 1989-07-24 |
Family
ID=11629789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63006125A Pending JPH01184888A (ja) | 1987-10-28 | 1988-01-13 | レーザ波長の安定化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01184888A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01251769A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-06 | Komatsu Ltd | エキシマレーザの制御方法 |
| JP2016506075A (ja) * | 2012-12-20 | 2016-02-25 | ファズ テクノロジー リミテッド | 光システムにおいて周波数歪および偏光誘因効果を補償するシステムおよび方法 |
-
1988
- 1988-01-13 JP JP63006125A patent/JPH01184888A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01251769A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-06 | Komatsu Ltd | エキシマレーザの制御方法 |
| JP2016506075A (ja) * | 2012-12-20 | 2016-02-25 | ファズ テクノロジー リミテッド | 光システムにおいて周波数歪および偏光誘因効果を補償するシステムおよび方法 |
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