JPH01205487A - レーザ装置 - Google Patents
レーザ装置Info
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- JPH01205487A JPH01205487A JP2959988A JP2959988A JPH01205487A JP H01205487 A JPH01205487 A JP H01205487A JP 2959988 A JP2959988 A JP 2959988A JP 2959988 A JP2959988 A JP 2959988A JP H01205487 A JPH01205487 A JP H01205487A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 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 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
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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
- H01S3/10—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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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、レーザ発振器、特に発振に休止期間がある
レーザ発振器の発振波長の安定化に関するものである。
レーザ発振器の発振波長の安定化に関するものである。
〔従来の技術］
第６図は、例えば米国特許３９６７２１１に示された従
来のレーザ装置の構成図であり、図において（１）は光
共振器であり、レーザ媒質（２）、全反射鏡（３）及び
部分反射鏡（４）で構成されている。（５）はこの光共
振器（１）内にあり、特定の帯域の波長成分のみを透過
させ、レーザの発振波長を所定の波長に選択するための
波長同調素子で、代表的なものにエタロンがめる。（６
）はレーザ媒質（２〕より発せられたレーザが光共振器
（１）内を何度も往復する間に増幅されるとともに波長
同調素子（５）を通ることにより波長分布が狭くなり、
光共振器（１）外に出てゆくレーザビームである。（８
）はビームスプリッタ（７）から取り出されたレーザビ
ーム（６）の一部を導き、波長分析するモニタ用波長同
調素子である。（ｉｏ）はこのモニタ用波長同調素子（
８）を透過したレーザビームがレンズ系（９〕を経て形
成された干渉縞である。（Ｕ）はこの干渉縞（ｌＯ）の
光強度が最大となる位置に置かれた２分割光検出器であ
り、例えばその構成例を第３図に示すように、干渉縞を
またぐように設けられた２個のフォトダイオード（ｌｌ
ａ） 、（ｌｌｂ）から成っている。このような検出器
ではレーザビームの波長が変動したときにはそのａカ信
ちは一方に片寄る。（１２）はこのような２分割光検出
器（１１）の出力信号の片寄りを検出し増幅する差動増
幅器である。（１３）はこの差動増幅器（１２）の出力
信号に応じて波長同調素子（５）の入射角度などを度え
て透過できる波長を制御し所定の干渉縞にする制御機構
である。即ち、波長同調素子がエタロンの場合には、そ
の透過波長λｍは、一般に、２ｍ−見１」二股Ｖ
・・・（１）ここで、ｎ：屈折率、ｄ：ギ
ャップ間隔、θ：入射角度。
来のレーザ装置の構成図であり、図において（１）は光
共振器であり、レーザ媒質（２）、全反射鏡（３）及び
部分反射鏡（４）で構成されている。（５）はこの光共
振器（１）内にあり、特定の帯域の波長成分のみを透過
させ、レーザの発振波長を所定の波長に選択するための
波長同調素子で、代表的なものにエタロンがめる。（６
）はレーザ媒質（２〕より発せられたレーザが光共振器
（１）内を何度も往復する間に増幅されるとともに波長
同調素子（５）を通ることにより波長分布が狭くなり、
光共振器（１）外に出てゆくレーザビームである。（８
）はビームスプリッタ（７）から取り出されたレーザビ
ーム（６）の一部を導き、波長分析するモニタ用波長同
調素子である。（ｉｏ）はこのモニタ用波長同調素子（
８）を透過したレーザビームがレンズ系（９〕を経て形
成された干渉縞である。（Ｕ）はこの干渉縞（ｌＯ）の
光強度が最大となる位置に置かれた２分割光検出器であ
り、例えばその構成例を第３図に示すように、干渉縞を
またぐように設けられた２個のフォトダイオード（ｌｌ
ａ） 、（ｌｌｂ）から成っている。このような検出器
ではレーザビームの波長が変動したときにはそのａカ信
ちは一方に片寄る。（１２）はこのような２分割光検出
器（１１）の出力信号の片寄りを検出し増幅する差動増
幅器である。（１３）はこの差動増幅器（１２）の出力
信号に応じて波長同調素子（５）の入射角度などを度え
て透過できる波長を制御し所定の干渉縞にする制御機構
である。即ち、波長同調素子がエタロンの場合には、そ
の透過波長λｍは、一般に、２ｍ−見１」二股Ｖ
・・・（１）ここで、ｎ：屈折率、ｄ：ギ
ャップ間隔、θ：入射角度。
ｍ：整数で表わされるので、ｎかｄかθを変えれば透過
波長を制御できる。
波長を制御できる。
ところで、このようなレーザ装置では、光共振器（１）
内の波長同調素子（５）はレーザビームが通過すること
により発熱し熱歪みが生じる。このため波長同調素子（
５）のギャップが変わるので透過波長が変わりレーザの
発振波長が変動することは知られている。ただこの場合
でも、レーザが連続して発振しているような場合には、
第６図に示す従来例で述べたように、レーザビームの一
部がモニタ用波長同調素子（８）で分光されて生じた干
渉縞を所定の干渉縞になるように波長同調素子（５）の
透過できる波長を制御すればレーザ波長を安定化するこ
とは可能である。
内の波長同調素子（５）はレーザビームが通過すること
により発熱し熱歪みが生じる。このため波長同調素子（
５）のギャップが変わるので透過波長が変わりレーザの
発振波長が変動することは知られている。ただこの場合
でも、レーザが連続して発振しているような場合には、
第６図に示す従来例で述べたように、レーザビームの一
部がモニタ用波長同調素子（８）で分光されて生じた干
渉縞を所定の干渉縞になるように波長同調素子（５）の
透過できる波長を制御すればレーザ波長を安定化するこ
とは可能である。
［発明が解決しようとする課題］
上記のような従来のレーザ装置においては、たとえばエ
キシマレーザのようにパルス発振をするなど発振に休止
期間がある場合には、その休止期間には波長を監視する
ことができなくなるとともに波長同調素子（５）の温度
が変化しそのギャップが変わるので透過できる波長が変
動してしまう。
キシマレーザのようにパルス発振をするなど発振に休止
期間がある場合には、その休止期間には波長を監視する
ことができなくなるとともに波長同調素子（５）の温度
が変化しそのギャップが変わるので透過できる波長が変
動してしまう。
例えば、上述のエキシマレーザは、実際的には、熱変形
の時定数に比べ発振の停止期間が長いのが縫進である。
の時定数に比べ発振の停止期間が長いのが縫進である。
このような場合、上述の従来例のように干渉縞（ｌＯ）
を２分割光検出器（１１）で検出するものでは、波長変
動が大きくなれば干渉縞は検出器を外れ検出不能になる
恐れもあった。
を２分割光検出器（１１）で検出するものでは、波長変
動が大きくなれば干渉縞は検出器を外れ検出不能になる
恐れもあった。
また、モニタ用波長同調素子（８）は安定な雰囲気中に
置くことはできるが、ある程度の熱歪みは避けられず例
えば恒温槽に入れておく必要が生じる場合もあるなどの
課題があった。
置くことはできるが、ある程度の熱歪みは避けられず例
えば恒温槽に入れておく必要が生じる場合もあるなどの
課題があった。
この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、発振が休止するパルス発振レーザにおいても波長の
安定化を図ったレーザ装置を得ることを目的とする。
で、発振が休止するパルス発振レーザにおいても波長の
安定化を図ったレーザ装置を得ることを目的とする。
［課題を解決するだめの手段〕
この発明に係るレーザ装置は、レーザ発振器の光共振器
内にあり透過できる波長を変えられるとともに入射光を
分光させる波長同調素子にレーザが発振休止していると
きには光を入射する光源を設け、その光が波長同調素子
により分光されて生じる干渉縞を検出し、これが所定の
基準干渉縞になるように波長同調素子の透過できる波長
を変えるものである。
内にあり透過できる波長を変えられるとともに入射光を
分光させる波長同調素子にレーザが発振休止していると
きには光を入射する光源を設け、その光が波長同調素子
により分光されて生じる干渉縞を検出し、これが所定の
基準干渉縞になるように波長同調素子の透過できる波長
を変えるものである。
〔作用Ｊ
この発明においては、Ｖ−ザ発振が休止してｂる期間も
波長同調素子により所定のレーザ発振波長に同調されて
いる。
波長同調素子により所定のレーザ発振波長に同調されて
いる。
［発明の実施例Ｊ
第１図は、この発明の一夾旌例を示す構成図でめり、（
１）〜（７）、（９）〜（１１）は従来例と同様のもの
である。（１４）はレーザ発振器が発振休止していると
きには波長同調素子（５）に光を入射する光源＋ （
ｉｓ）はその光を集光する集光レンズ、 （１６）は
集光される光＋ （１７）はこの光（１６）が波長同
調素子（５）を透過した光である。（１８）は波長同調
素子（５） （ｌ−透過して分光さＧで生じた干渉縞が
光検出器（１１）で検出されたあと、これをレーザ発振
波長に対応する所定の基準干渉縞に合わせるように波長
同調素子（５）の角度などを鮒えて透過できる波長を制
御する波長同調素子制御機構である。
１）〜（７）、（９）〜（１１）は従来例と同様のもの
である。（１４）はレーザ発振器が発振休止していると
きには波長同調素子（５）に光を入射する光源＋ （
ｉｓ）はその光を集光する集光レンズ、 （１６）は
集光される光＋ （１７）はこの光（１６）が波長同
調素子（５）を透過した光である。（１８）は波長同調
素子（５） （ｌ−透過して分光さＧで生じた干渉縞が
光検出器（１１）で検出されたあと、これをレーザ発振
波長に対応する所定の基準干渉縞に合わせるように波長
同調素子（５）の角度などを鮒えて透過できる波長を制
御する波長同調素子制御機構である。
次に、動作について税引する。まず、レーザ発振器のう
ち、色素レーザや半導体レーザ、エキシマレーザ、アレ
キサンドライトレーザｌｉＥい発振可能な波長範囲を持
ち、例えばエキシマレーザのうちＫｒＪ！′’レーザは
２４８．４２１！＋１’７甲心に０．４５ｎｍの広がり
を持つ。このよ′）なレーザに２いて、企及射鏡（３）
と部分反射鏡（４）で構成される光共振器（１）中に波
長同調素子でめるエタロン（５）を押入すれば波長同調
素子の同調波長で決まる中心波長を持ち線幅が０．００
３ｎｍの狭帯域レーザが得られる。
ち、色素レーザや半導体レーザ、エキシマレーザ、アレ
キサンドライトレーザｌｉＥい発振可能な波長範囲を持
ち、例えばエキシマレーザのうちＫｒＪ！′’レーザは
２４８．４２１！＋１’７甲心に０．４５ｎｍの広がり
を持つ。このよ′）なレーザに２いて、企及射鏡（３）
と部分反射鏡（４）で構成される光共振器（１）中に波
長同調素子でめるエタロン（５）を押入すれば波長同調
素子の同調波長で決まる中心波長を持ち線幅が０．００
３ｎｍの狭帯域レーザが得られる。
また、レーザが発振休止しているときに波長を制御する
ために光を入射する光源（１４）は、例えば、ＫｒＦレ
ーザの波長に近い低圧水銀ランプを用いてもよいが、こ
の実施例ではＨｅＮｅレーザを用いている。ＩＩ ｅ
Ｎ ｅレーザは、中心波長が６３３ｎｍでその線幅は０
．００５ｎｍ以下の本質的に安定なレーザであり、また
シング／’ＨモードのＨｅ Ｎ ｅレーザではさらに一
桁以下の安定な狭い線幅のものが得られる。
ために光を入射する光源（１４）は、例えば、ＫｒＦレ
ーザの波長に近い低圧水銀ランプを用いてもよいが、こ
の実施例ではＨｅＮｅレーザを用いている。ＩＩ ｅ
Ｎ ｅレーザは、中心波長が６３３ｎｍでその線幅は０
．００５ｎｍ以下の本質的に安定なレーザであり、また
シング／’ＨモードのＨｅ Ｎ ｅレーザではさらに一
桁以下の安定な狭い線幅のものが得られる。
このようなＨｅＮｅレーザからの光をレンズ（１５）で
集光し、波長同調素子（５）に入射するが、ここで、一
方、波長同調素子（５）に施された多層膜は第２図にそ
の波長と反射率の関係を示すようにＫｒＦの波長（２４
８，４ｎｍ）とＮ ｅ Ｈｅの波長（６３３ｎｍ）にお
いて高い反射率を持つようにしている。特に、ＨｅＮｅ
の波長に対しては９０（％）以上の高い反射率を持つよ
うにしている。これは、ＨｅＮｅの波長がＫｒＦし一ザ
の波長に比べて２倍以上長いために波長同調素子（５）
の分解能が下がるのをフィネスを高くすることによって
防いでいる。ここで、フィネスとは波長向ル４素子の分
解能を表わす皿で波長同調素子を通るビームの径が小さ
くなるほどあるいは反射率が高くなるほど上がる性質の
ものである。
集光し、波長同調素子（５）に入射するが、ここで、一
方、波長同調素子（５）に施された多層膜は第２図にそ
の波長と反射率の関係を示すようにＫｒＦの波長（２４
８，４ｎｍ）とＮ ｅ Ｈｅの波長（６３３ｎｍ）にお
いて高い反射率を持つようにしている。特に、ＨｅＮｅ
の波長に対しては９０（％）以上の高い反射率を持つよ
うにしている。これは、ＨｅＮｅの波長がＫｒＦし一ザ
の波長に比べて２倍以上長いために波長同調素子（５）
の分解能が下がるのをフィネスを高くすることによって
防いでいる。ここで、フィネスとは波長向ル４素子の分
解能を表わす皿で波長同調素子を通るビームの径が小さ
くなるほどあるいは反射率が高くなるほど上がる性質の
ものである。
さて、このようなレーザ装置においてＨｅＮｅレーザビ
ームが波長同調素子（５）に入射されれば、（１）式を
満たす入射角度成分を持つ波長のみが選択される。この
ビームを例えばＨｅ Ｎ ｅの波長で高い反射４Ｋｅ持
クビームスプリツタ（７）で反射させ、さらにレンズ系
（９）を用いれば光検圧器（１１）上にリング状の干渉
縞（ｌＯ）が現わわる。この干渉縞（ｌＯ）を検出する
には、従来間で説明した第３図に示す２個のフォトダイ
オード（ｌｌａ） 、（ｌｌｂ）より成る２分割光検出
器を用いてもよく、さらに広い範囲にわたって光強度を
観測するには第４図に示すように波長を掃引して検出す
る一次元のリニア・イメージセンサ（ｌｉｅ）を用いて
もよい。ここで、波長同調素子制御羨！ （１８）によ
り波長同調素子（５）の透過波長を制御する例について
説明する。たとえば、干渉縞の光強度が最大となる点Ｘ
を算出し、この位置が得たい波長に対応する点Ｘｏに等
しくなるまで波長同調素子（５）を傾けたり、エアギャ
ップタイプの波長同調素子ではギャップ長を変えたりギ
ヤツブ聞の圧力を変えて屈折率を変えることにより波長
を所定の値まで掃引することができる。また、常にＸｏ
に光強度の最大点がくるようにフィードバック制御すれ
ばレーザビーム（６）の波長はきわめて安定に作たれる
。
ームが波長同調素子（５）に入射されれば、（１）式を
満たす入射角度成分を持つ波長のみが選択される。この
ビームを例えばＨｅ Ｎ ｅの波長で高い反射４Ｋｅ持
クビームスプリツタ（７）で反射させ、さらにレンズ系
（９）を用いれば光検圧器（１１）上にリング状の干渉
縞（ｌＯ）が現わわる。この干渉縞（ｌＯ）を検出する
には、従来間で説明した第３図に示す２個のフォトダイ
オード（ｌｌａ） 、（ｌｌｂ）より成る２分割光検出
器を用いてもよく、さらに広い範囲にわたって光強度を
観測するには第４図に示すように波長を掃引して検出す
る一次元のリニア・イメージセンサ（ｌｉｅ）を用いて
もよい。ここで、波長同調素子制御羨！ （１８）によ
り波長同調素子（５）の透過波長を制御する例について
説明する。たとえば、干渉縞の光強度が最大となる点Ｘ
を算出し、この位置が得たい波長に対応する点Ｘｏに等
しくなるまで波長同調素子（５）を傾けたり、エアギャ
ップタイプの波長同調素子ではギャップ長を変えたりギ
ヤツブ聞の圧力を変えて屈折率を変えることにより波長
を所定の値まで掃引することができる。また、常にＸｏ
に光強度の最大点がくるようにフィードバック制御すれ
ばレーザビーム（６）の波長はきわめて安定に作たれる
。
上記実施例では、光源（１４）はＨｅＮｅレーザを用い
、その波長は６３３ ｎｍであったがこれに限られるも
のではないことはいうまでもない。
、その波長は６３３ ｎｍであったがこれに限られるも
のではないことはいうまでもない。
尚、第１図では、光源（１４）からの光を全反射鏡（２
）がわから入射させているが、第５図に示すように、斜
め方向から入射させ波長同調素子（５）を透過したり、
あるいは反射して生じる干渉縞を検出して波長の安定化
を行なってもよい。ただし、反射様の効果を奏する。
）がわから入射させているが、第５図に示すように、斜
め方向から入射させ波長同調素子（５）を透過したり、
あるいは反射して生じる干渉縞を検出して波長の安定化
を行なってもよい。ただし、反射様の効果を奏する。
さらに、波長同調素子としてはエタロンに限られず、透
過波長が制御でき、レーザ波長を同調する素子であれば
よい。
過波長が制御でき、レーザ波長を同調する素子であれば
よい。
［発明の効果」
この発明は以上説明したとおり、レーザ発振器内の波長
同調素子にレーザが発振休止しているときには光を入射
する光源を設け、この光源からの光が波長同調素子によ
り分光されて生じる干渉縞を所定の基準干渉縞になるよ
うに波長同調素子の透過できる波長を変える制御機構を
構成したので、発振が休止するパルス発振レーザにおい
ても波長の安定化が図れる効果がある。
同調素子にレーザが発振休止しているときには光を入射
する光源を設け、この光源からの光が波長同調素子によ
り分光されて生じる干渉縞を所定の基準干渉縞になるよ
うに波長同調素子の透過できる波長を変える制御機構を
構成したので、発振が休止するパルス発振レーザにおい
ても波長の安定化が図れる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例のレーザ装置を示す構成図
、第２図はこの発明の一実施例で使用される波長同調素
子の波長と反射率の関係を示す図、第３図及び第４図は
この発明の一実施例に使用される光検出器の一例をそれ
ぞれ示す図、第５図はこの発明の雌の実施例のレーザ装
置を示す構成図、第６図は従来のレーザ装置を示す構成
図である。 図において、（１）は光共振器、（５）は波長同調素子
、（１１）は光検出器、（１４）は光源、（１８）は波
長同調素子制御＠構である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
、第２図はこの発明の一実施例で使用される波長同調素
子の波長と反射率の関係を示す図、第３図及び第４図は
この発明の一実施例に使用される光検出器の一例をそれ
ぞれ示す図、第５図はこの発明の雌の実施例のレーザ装
置を示す構成図、第６図は従来のレーザ装置を示す構成
図である。 図において、（１）は光共振器、（５）は波長同調素子
、（１１）は光検出器、（１４）は光源、（１８）は波
長同調素子制御＠構である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光共振器内に透過できる波長を変えられるとともに入射
光を分光させる波長同調素子を有するレーザ発振器と、 このレーザ発振器が発振休止しているときには上記波長
同調素子に光を入射する光源と、 上記光が上記波長同調素子により分光されて生じる干渉
縞を検出しこの干渉縞が所定の基準干渉縞になるように
上記波長同調素子の透過できる波長を変える波長同調素
子制御機構とを備えたことを特徴とするレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2959988A JPH01205487A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2959988A JPH01205487A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01205487A true JPH01205487A (ja) | 1989-08-17 |
Family
ID=12280539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2959988A Pending JPH01205487A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01205487A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0239581A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Komatsu Ltd | 狭帯域発振エキシマレーザ |
| CN110007551A (zh) * | 2015-07-28 | 2019-07-12 | 海信集团有限公司 | 一种dlp投影系统 |
-
1988
- 1988-02-10 JP JP2959988A patent/JPH01205487A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0239581A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Komatsu Ltd | 狭帯域発振エキシマレーザ |
| CN110007551A (zh) * | 2015-07-28 | 2019-07-12 | 海信集团有限公司 | 一种dlp投影系统 |
| CN110061421A (zh) * | 2015-07-28 | 2019-07-26 | 海信集团有限公司 | 一种半导体激光器驱动方法及驱动电路 |
| CN110112647A (zh) * | 2015-07-28 | 2019-08-09 | 海信集团有限公司 | 一种dlp投影系统 |
| CN110007551B (zh) * | 2015-07-28 | 2021-05-18 | 海信集团有限公司 | 一种dlp投影系统 |
| CN110061421B (zh) * | 2015-07-28 | 2021-05-18 | 海信集团有限公司 | 一种半导体激光器驱动方法及驱动电路 |
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