JPH01287979A - 安定化レーザ光源装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、波長安定度の高いレーザ光を出力する安定化
レーザ光源装置に関するものである。

従来技術 安定度の高いレーザ光を出力させるためのレーザ光源装
置には、軸ゼーマン法によるもの、横ゼーマン法による
もの、２モード法によるものなどが知られている。２モ
ード法によるものは、偏波面が直交する２種類の直線偏
光の出力比が一定となるように、レーザ光共振器の共振
器長を調節する。

発明が解決すべき問題点 ところで、この２モード法によるレーザ光源装置は、軸
ゼーマン法によるものや横ゼーマン法によるものに比較
して構造が簡単であり且つ安価であるが、上記２モード
の直線偏光を分離するためにレーザ出力光の光路に介挿
された偏光ビームスプリッタに対するレーザ共振器の軸
まわりの回転位置をレーザ共振器毎に微調節する必要が
あるとともに、上記偏光ビームスプリッタに対するレー
ザ共振、器の軸まわりの回転位置の誤差に起因して、レ
ーザ出力光の直線偏光度が充分に得られない欠点があっ
た。また、２モードの光をモニタするための光センサか
ら出力される信号を増幅するなどのための信号処理回路
のドリフトがレーザ光の安定度に直接影響する欠点があ
った。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、レーザ共振器毎に軸まわりの
回転位置を微調節する必要がなく、直線偏光度の優れた
レーザ光が得られ、しかも信号処理回路のドリフトの影
響を受は難いレーザ光源装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段 斯る目的を達成するための本発明の要旨とするところは
、レーザ光を発振させるための一対のミラーから成る光
共振器と、その光共振器の共振器長を変化させる共振器
長調節手段とを備え、レーザ光の波長が安定するように
その共振器長を自動調節する形式の安定化レーザ光源装
置であって、（ａ）前記レーザ光を異なる光路を通過さ
せてその後金波することにより、互いに位相が９０°異
なる一対の干渉光信号を、互いに位相が１８０°異なる
ように２組発生させる光干渉手段と、（ｂ）前記共振器
長調節手段に供給される駆動信号に混入させるための一
定周波数の交流信号を発生させる基準信号発生器と、（
Ｃ）前記一対の干渉光信号間の差動値およびその自乗値
をそれぞれ算出するとともに、それらの自乗値を互いに
加算し、前記交流信号に同期してその加算値に発生する
交流成分が小さくなるように、前記駆動信号を調節して
前記光共振器の共振器長を変化させる制御手段とを、含
むことにある。

作用および発明の効果 このようにすれば、光干渉手段により２組発生させられ
た互いに位相が９０°異なる一対の干渉光信号毎の差動
値およびその自乗値が算出されるとともにそれらの自乗
値が互いに加算され、前記基準信号発生器から出力され
る交流信号に同期してその加算値に発生する交流成分が
小さくなるように、制御手段により、前記駆動信号が調
節されて前記光共振器の共振器長が変化させられる。こ
のため、成る波長のレーザ光の強度が最大となるような
モード状態にてレーザ光の発振モードが持続されるので
、レーザ光源装置から出力されるレーザ光の波長が安定
となるのである。

したがって、従来の２モード法によるレーザ光源装置の
ように、２モードの直線偏光を分離するためにレーザ出
力光の光路に介挿された偏光ビームスプリッタに対する
レーザ共振器の軸まわりの回転位置をレーザ共振器毎に
微調節する必要がなく、上記偏光ビームスプリッタに対
するレーザ共振器の軸まわりの回転位置の誤差に起因す
る直線偏光度の低下が解消される。また、２モードの光
をモニタするための光センサから出力される信号を増幅
するなどのための信号処理回路のドリフトに起因してレ
ーザ光の安定度が直接影響されることかない。すなわち
、レーザ共振器毎に軸まわりの回転位置を微調節する必
要がなく、直線偏光度の優れたレーザ光が得られ、しか
も信号処理回路のドリフトの影響を受は難いレーザ光源
装置が提供され得るのである。

ここで、前記制御手段は、好適には、所謂ロックインア
ンプを用いて、前記交流信号に同期して前記加算値に発
生する交流成分を抽出する。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図において、内部鏡型Ｈｅ　−Ｎ　ｅガスレーザで
あるレーザ光源１０は、外筒および内筒を備えてＨｅ−
Ｎｅガスが封入されたレーザ管１２と、そのレーザ管１
２の長手方向の両側に位置するようにレーザ管１２の両
端部において相対向して固設された、高反射率の第１ミ
ラー１４およびそれよりも低い反射率の第２ミラー１６
と、レーザ管１２の外筒の外周面に固着されたヒータ２
０とを備えており、レーザ管１２の内筒内において放電
励起によって発生させられた光が第１ミラー１４および
第２ミラー１６間において繰り返し反射される過程で、
誘導放射により増幅されて発振した特有の波長を有する
レーザ光が第２ミラー１６を通して出力されるとともに
、レーザ光の一部が第１ミラー１４を通して外部へ漏れ
出されるようになっている。すなわち、上記レーザ光源
１０では、第１ミラー１４および第２ミラー１６間にお
いて光共振器が構成されているのである。また、上記ヒ
ータ２０は、レーザ管１２の外筒を加熱することにより
第１ミラー１４および第２ミラー１６間におけるレーザ
光の光路長、すなわち光共振器の共振器長を調節するた
めのものであり、本実施例の光共振器長調節手段に対応
する。なお、上記レーザ光源１０では、レーザ光を構成
する直線偏光の偏波面が前記レーザ管１２内の片端部に
設けられたブリュースタ窓１８の入射面に平行な方向に
形成されるので、そのレーザ光源１０の軸まわりの回転
位置は、そのブリュースタ窓１８の入射面を基準として
設定されるようになっている。なお、以下の説明におけ
る各光学部品は、上記レーザ光を異なる光路を通過させ
てその後合波することにより、互いに位相が９０度異な
る一対の干渉光信号を、互いに位相が１８０°異なるよ
うに２組発生させる光干渉手段２１を構成するものであ
り、図示しないフレームにより上記レーザ光源１０に対
して相対的に固定されている。

レーザ光源１０の第１ミラー１４から漏れ出したレーザ
光、すなわち偏波面が垂直である直線偏光は、無偏光ビ
ームスプリッタ２２に入射されると、透過光と反射光と
に等分配される。この無偏光ビームスプリッタ２２によ
って反射された直線偏光のレーザ光は、λ／８板２４を
透過させられた後、位置固定に設けられた第１反射器２
６により反射されて再びλ／８板２４を再び通過させら
れることにより円偏光に変換される。この円偏光は、上
記無偏光ビームスプリンタ２２により等分配され、一部
（透過光）が、第１偏光ビームスプリツタ２８へ向かっ
て無偏光ビームスプリッタ２２を透過させられ、無偏光
ビームスプリッタ２２により反射された残りの円偏光は
、ミラー３４により第２偏光ビームスプリツタ３６へ向
かって反射される。なお、第１反射器２６は、所謂コー
ナキューブプリズムであり、第２図に示すように、出射
光軸が入射光軸に対して平行ではあるが所定間隔だけ水
平方向へずらされるようになっている。

また、この第１反射器２６は、第３図に示すように、所
謂キャッツアイ３０によっても構成され得、この場合で
も、出射光軸が入射光軸に対して平行ではあるが所定間
隔だけ水平方向へずらされる。

レーザ光源１０から出力されたレーザ光のうち、無偏光
ビームスプリッタ２２を透過させられた光、すなわち偏
波面の垂直な直線偏光は、第１反射器２６と同様に構成
された第２反射器３２により反射された後、無偏光ビー
ムスプリッタ２２において等分配され、一部が反射され
て第１偏光ビームスプリツタ２８へ向かい、残りが無偏
光ビームスプリッタ２２を透過した後ミラー３４により
反射されて第２偏光ビームスプリツタ３６へ向かう。

それ故、第１反射器２６からの円偏光と第２反射器３２
からの直線偏光との合成光が、第１偏光ビームスプリツ
タ２８および第２偏光ビームスプリツタ３６へそれぞれ
入射させられる。

上記第１偏光ビームスプリツタ２８および第２偏光ビー
ムスプリツタ３６は、上記合成光の一部を構成する直線
偏光の垂直な偏波面に対して４５゜傾斜した状態で配設
されており、第１反射器２６からの円偏光と第２反射器
３２からの直線偏光との合成光（干渉光）は、上記第１
偏光ビームスプリツタ２８および第２偏光ビームスプリ
ツタ３６においてぞれぞれ分配され、偏波面が４５°傾
斜して互いに直交し且つ互いに位相が９０°ずれた２種
類の干渉光に分離される。すなわち、第４図に示すよう
に、たとえば第１偏光ビームスプリツタ２８において、
合成光の一部を構成する直線偏光の電界ベクトルをＥＬ
、合成光の他の部分を構成する円偏光の電界ベクトルを
Ｅ％、第１偏光ビームスプリツタ２８の反射面に垂直な
Ｅ、の成分をＥ工、第１偏光ビームスプリツタ２８の反
射面に平行なＥ、の成分をＥ／／、直線偏光の位相変化
量をφ３、円偏光の位相変化量をφ３とすると、第１偏
光ビームスプリツタ２８により分配された一対の干渉光
の強度ＩｔおよびＩ２は、次式（１）および（２）に示
すようになり、位相が互いにπ／２ずらされているので
ある。

Ｉ　、＝　ｌ　Ｅｔｓｉｎ４５°ｅｘｐ　（−ｉ（ωｔ
＋φ、）〕＋　Ｅ、ｅｘｐ　［−ｉ（ωｔ＋φ、））ｌ
”・Ｉ　Ｅ、　ｌ　ｃｏｓ（φ、−φＳ）・・・（１） Ｔ　ｚ＝　ｌ　Ｅｔｃｏｓ４５°ｅｘｐ（−ｉ（ωｔ＋
φＬ）〕＋　Ｅｔｔ　ｅＸ＋）　（ｉ（ωｔ＋φ３±ｇ
／２））ｌ”’　ｌ　Ｅｔｔ　ｌ　ｃｏｓ（φ、−φ、
±π／２）・・・（２） 第１偏光ビームスプリツタ２８により分離された２つの
干渉光は、第１光センサ３８および第２光センサ４０に
より検出され、第１光信号ＳＰＩおよび第２光信号ＳＰ
２が出力される。また、第２偏光ビームスプリツタ３６
により分離された２つの干渉光は、第３光センサ４２お
よび第４光センサ４４により検出され、第３光信号ＳＰ
３および第４光信号ＳＰ４が出力されるようになってい
る。

ここで、次式（３）、　（４）、　（５）、　（６）に
よって表されるように、上記第１光信号ＳＰＩ、第２光
信号ＳＰ２、第３光信号ＳＰ３、および第４光信号ＳＰ
４は、直流成分および交流成分をそれぞれ含んで構成さ
れており、偏波面が互いに平行な第１光信号ＳＰＩと第
３光信号ＳＰ３との間、および、偏波面が互いに平行な
第２光信号ＳＰ２と第４光信号ＳＰ４との間では、交流
成分の位相が１８０°ずらされている。すなわち、エネ
ルギ保存則により、無偏光ビームスプリッタ２２から第
１偏光ビームスプリツタ２８へ向かう合成光Ｉ３のエネ
ルギと、無偏光ビームスプリッタ２２からミラー３４を
経て第２偏光ビームスプリツタ３６へ向がう合成光■４
のエネルギとの合計は、レーザ光源１０がら第１ミラー
１４を通して出力されたレーザ光のエネルギと等しいの
で、一対の上記合成光■、およびＩ４にそれぞれ含まれ
る交流成分は、互いに位相が１８０°変化しているので
ある。

ＳＰ　１　＝ａ＋＋ｂ、　ｌ　Ｃｏ！ｉ　（２π・ΔＬ
／λ）・・・（３）ＳＰ２　＝ａ２＋ｂｚ　ＨＣＯ５（
ｈｒ　・ΔＬ／λ±π／２）・・・（４） ＳＰ３　＝ａ、　　ｂｆｆ　ＨＣＯ３（２ｇ　・ΔＬ／
λ）・・・（５）ＳＰ４　＝ａａ−ｂａ　・ｃｏｓ　（
２ｇ　・ΔＬ／λ±π／２）・・・（６） 但し、ΔＬは、第１反射器２６により反射される光と第
２反射器３２により反射される光との光路長差、λはレ
ーザ光の波長、ａＩｎ　ａＺ＋　ａ３＋　ａ４は各光信
号の直流成分、ｂｌ。

ｂｚ、　ｂ、、　ｂａは各光信号の交流（変動）成分の
振幅である。尚、前式（１）および（２）とは、２π・
ΔＬ／λ＝φ、−φ、、　　ｋ　−ａｌ＝’Ａ　ＩＥ、
　ｌ　”＋　ｌ　Ｅ工ｌ　”、　ｋ　−ｂｌ＝／！　ｌ
　Ｅｌ　ｌ・ｌ　Ｅエ　ｌ、に−ａｚ＝′ＡＩ　Ｅｔｌ
”＋ｌ　Ｅｔｔ　ｌ”、　ｋ　−ｂｚ＝／！　ｌ　ＥＬ
　ｌ・ｌＥ／／ｌ、に；比例定数、の関係がある。

ここで、光学系を正確に調整することにより、次式（７
）および（８）の条件を設定できるので、第１光信号Ｓ
ＰＩと第３光信号ＳＰ３との差動増幅により次式（９）
に示す信号が得られ、また、第２光信号ＳＰ２と第４光
信号ＳＰ４との差動増幅により次式〇〇に示す信号が得
られる。そして、その式（９）に示す信号の自乗値およ
び弐〇Ｇ）に示す信号の自乗値を演算するとともに、そ
れら自乗値を相互に加算すると、その加算結果から４ｂ
２　〔但し、ｓｉｎ”（２ｇ’ΔＬ／λ）　＋ｃｏｓ”
Ｃ２ｇ　・ΔＬ／λ）−１〕が得られるのである。

ａ１ζａ２ζａ３ｙａ４　（＝ａ）　　・・・（７）ｂ
　、’、　ｂ　ｚζｂ３ζｂ４（＝ｂ）　　　・　・　
・（８）ＳＰ　１−５Ｐ３　＝　２　ｂｃｏｓ　（２π
・ΔＬ／λ）・・・（９）ＳＰ２−５Ｐ４　＝　２　ｂ
ｃｏｓ　（２π・ΔＬ／λ±π／２）＝　＋　２ｂｓｉ
ｎ　　（２７Ｃ・ΔＬ／λ）・　・　・００） しかし、実際のレーザ光源１０においては、第５図およ
び第６図に示すように、２〜３本の縦モードにて発振が
行われる。すなわち、安定化されていない場合のレーザ
光の発振状態は、不安定であって、レーザ光ＳｔＯの共
振器長ｌの熱変動などにより、第５図に示す状態、第６
図に示す状態、或いはそれらの中間状態のいずれかの状
態に変動する。このときの縦モード間の周波数差Δｆは
、光速をＣ、レーザの共振器長乏とすると、次式０１）
にて表される。

Δｆ　＝Ｃ／２　ｆ　　　　　・・・（１１）また、上
記第５図に示す状態では、２つの縦モードの強度が等し
いので、それらの波長をλ、およびλ２とすると、第１
光信号ＳＰＩおよび第３光信号ＳＰ３の差動値は、次式
Ｇ２）に示すようになる。

ＳＰ　１−５Ｐ３　＝　２　ｂ　（ｃｏｓ　２π・ΔＬ
／λ１−　ｃｏｓ　２ｘ　・ΔＬ／λ２） ・・・＋１２１ 光路長差ΔＬが次式側の関係を満たすとき、上式Ｇ２）
の第１光信号ＳＰｌおよび第３光信号ＳＰ３の差動値は
零となり、また第２光信号ＳＰ２および第４光信号ＳＰ
４の差動値も零となるとともに、それぞれの自乗値およ
びそれらの加算値も零となる。

π・ΔＬ　（（１／λ＋）−（ｉ／λ２）〕＝２πｍ±
π ・　・　・側 但し、ｍは整数である。

反対に、発振している縦モードの状態が第６図に示す場
合は、中央の波長λ２の縦モードの強度と比較してその
両側の波長λ１．λ、の縦モードの強度が無視できるた
め、擬似的に単一波長で発進しているのと同じ状態とな
り、自乗値の加算値は略４ｂ”の極大値となる。また両
側の波長ハ。

λ３の強度が無視できない大きさであっても、それらの
対称性から自乗値の加算値は４ｂ”よりも小さい極大値
となる。この関係は光路長差ΔＬによらない。しかし、
レーザ光源１０の共振器長ｌの熱変動により、第６図の
状態からはずれた場合、自乗値の加算値は減少するが、
その減少のしかたが最も敏感に表れる条件が弐〇である
。したがって、自乗値の加算値を常に極大とするように
制御をかける制御系としては、制御誤差が最も敏感に表
れるように光路長差ΔＬを弐側の関係に設定することが
最適となる。尚、その設定に要する精度はあまり厳しく
ない。すなわち、 （１／λｔ）　−（１／λｚ）＃１／２Ｎであるから、
前記光路長差ΔＬが２乃至３閤変化したとしても、０弐
の関係が路溝たされるためである。たとえば、共振器長
ｌが２５０論であるとすると、前記測成を満足する光路
長差ΔＬは、２５０閣、７５０閣、１２５０ｍなどの値
となる。前記第１反射器２６および第２反射器３２は、
そのような光路長差ΔＬが形成されるように配置されて
いるのである。

以上のように、測成の条件が満たされるように光学系が
構成されていると、第６図に示す発振モード状態では、
前記それぞれの自乗値の加算結果は極大値となるのであ
るから、位相弁別検波器を用いた通常の帰還制御を適用
して、上記加算結果が常に極大（最大値）となるように
、換言すれば、レーザ発振状態が第６図に示す状態とな
るように、ヒータ２０へ供給される電力が調節され、共
振器長ｌが制御させられると、レーザ光源１ｏがら出力
されるレーザ光の波長が安定することになる。

第１図に示す回路は、上記の原理に沿って共振器長ｌを
制御するための制御手段７２を示している０図において
、第１光信号ＳＰＩおよび第３光信号ＳＰ３の差動値、
および第２光信号ＳＰ２および第４光信号ＳＰ４の差動
値が差動増幅器５゜および５２によってそれぞれ算出さ
れた後、自乗回路５４および５６により上記差動値を表
す信号値がそれぞれ自乗される。このようにして自乗さ
れたそれぞれの信号（ｓｉｎ信号）２およびＣｃｏｓ信
号）２は、加算器５８において加算され、加算結果（ｓ
ｉｎ信号）”＋（ｃｏｓ信号）２が得られる。

基準信号発生器５９は、一定の周期の基準信号ｅ　、（
＝　Ｅ、　ｃｏｓωｔ）を発生させるするものである。

この基準信号ｅｒは、電力増幅器７ｏの前段に設けられ
た加算器６９において、加算器６８の出力信号（制御操
作信号）に加算され、電力増幅器７０からヒータ２ｏへ
供給される電力信号に、共振器長ｌを制御するための交
流成分（所謂誤差信号）が積極的に重畳させられるよう
になっている。これにより、前記加算器５８から出力さ
れる信号（前記加算結果）内には、上記交流成分に同期
した交流信号ｅ　＊Ｃ＝　Ｅ　ｓ　ｃｏｓωｔ）が発生
させられる。

移相器６０、位相弁別検波器６２、およびローパスフィ
ルタ６４は、図示しない同期増幅器と共に、ノイズに埋
もれた微小信号を検出するための所謂ロックインアンプ
を構成している。移相器６０は、基準信号ｅ、の位相を
φだけずらして位相弁別検波器６２へ供給するためのも
のであり、ローパスフィルタ６４からの出力信号ｅ０が
最大となるように位相のずれφが調節される。位相弁別
検波器６２は、一種の乗算回路であり、移相器６０から
供給された基準信号ｅ、（＝Ｅｒｃｏｓωｔ＋φ）と加
算器５８から出力される交流信号ｅ８（＝ＥｓＣＯ３ω
ｔ）との積ｅ、・ｅ５が位相弁別検波器６２から出力さ
れる。そして、その積ｅ、−ｅ、（＝に−Ｅ、−Ｅ、（
ｃｏｓφ−ｃｏｓ（２ωｔ＋φ）））がローパスフィル
タ６４を通過させられることにより角速度２ωの交流成
分が平滑化され、信号ｅ０（＝に−Ｅ、−Ｅ、　ｃｏｓ
　φ）だけが出力される。なお、Ｋは、前記同期増幅器
のゲインなどを含む定数である。

上記ローパスフィルタ６４からの出力信号ｅ０には、加
算器６８において、共振器長ｌを基本的に維持するため
に基準電圧発生器６６から発生させられた基準電圧■２
が加算され、その後、加算器６９において、レーザ光に
交流成分を積極的に混入させるために基準信号発生器５
９から出力された基準信号ｅｒ（＝Ｅｒｃｏｓωｔ）が
加えられる。

この結果、電力増幅器７０からは、加算器６９の出力信
号（＝ｅ６　＋　Ｖｚ　＋　６ｒ　）に対応した駆動電
力がヒータ２０へ供給される。

ここで、何等かの原因で、光共振器におけるレーザ光の
共振モードが第６図に示す状態から第７図に示す状態に
変化したときには、基準信号ｅ、（＝Ｅｒｃｏｓωｔ）
およびそれに同期して発生する交流信号ｅｓ（＝Ｅｓ　
ｃｏｓ　ωｔ）は、第８図に示すように、互いに同相で
あるため、ローパスフィルタ６４からの出力信号ｅ０が
正の値となる。このため、加算器６９の出力信号が増大
してヒータ２０により一層加熱が行われるので、共振器
長！が長くなり、レーザ光の発振モードが第６図に示す
状態に向かって変化させられる。

反対に、光共振器におけるレーザ光の共振モードが第６
図に示す状態から第９図に示す状態に変化したときには
、基準信号ｅｒ（＝Ｅ、、ＣＯ３ωｔ　）およびそれに
同期して発生する交流信号ｅｔ（＝Ｅ。

ｃｏｓωも）は、第１０図に示すように、互いに逆相（
位相が１８０°ずれている）であるため、ローパスフィ
ルタ６４からの出力信号ｅ０が負の値となる。このため
、加算器６９の出力信号が減少してヒータ２０の加熱が
減少させられるので、共振器長！が短くなり、レーザ光
の発振モードが第６図に示す状態に向かって変化させら
れる。

そして、光共振器におけるレーザ光の共振モードが第６
図に示す状態となると、基準信号ｅ１（＝ＥｒＣＯ５ω
ｔ）に同期して発生する交流信号ｅ。

は、第１１図に示すように、全波整流された状態となる
ので、位相弁別検波器６２およびローパスフィルタ６４
において乗算処理および濾波処理されることにより、ロ
ーパスフィルタ６４の出力信号ｅ０が零となる。

上記のように、本実施例においては、加算器５８から出
力される信号において基準信号ｅ、に同期して発生する
交流信号ｅ５の振幅が小さくなるように、換言すればロ
ーパスフィルタ６４の出力信号ｅ０が零となるように、
ヒータ２０へ供給される電力が自動的に制御され、これ
によってレーザ光の発振モードが第６図に示す状態に維
持されるので、レーザ光源１０から出力されるレーザ光
の波長が安定となるのである。したがって、本実施例に
よれば、従来の２モード法によるレーザ光源装置のよう
に、２モードの直線偏光を分離するためにレーザ出力光
の光路に介挿された偏光ビームスプリッタに対するレー
ザ共振器の軸まわりの回転位置をレーザ共振器毎に微調
節する必要がなく、上記偏光ビームスプリッタに対する
レーザ共振器の軸まわりの回転位置の誤差に起因する直
線偏光度の低下が解消される。また、２モードの光をモ
ニタするための光センサから出力される信号を増幅する
などのための信号処理回路のドリフトに起因してレーザ
光の安定度が直接影響されることがない。すなわち、本
実施例によれば、レーザ共振器毎に軸まわりの回転位置
を微調節する必要がなく、直線偏光度の優れたレーザ光
が得られ、しかも信号処理回路のドリフトの影響を受は
難いレーザ光源装置が提供され得るのである。

また、本実施例によれば、第１ミラー１４から漏れ出し
たレーザ光が波長を安定化するための制御に用いられる
ので、第２ミラー１６を通して出力されるレーザ光の一
部を安定化制御に用いる場合に比較して、−層大きな出
力が得られる利点がある。因に、本発明者の実験によれ
ば、従来の内部鏡型Ｈｅ−Ｎｅガスレーザでは１．２ｍ
Ｗの最大保障出力であるのに対し、本実施例のレーザ光
源１０では２ｍＷ以上の出力が得られた。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説
明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号
を付して説明を省略する。

第１２図は、本発明の他の実施例の要部、すなわち干渉
光を発生させる光学系の構造（光干渉計部）を示してい
る。本実施例では、前述の実施例において用いられてい
たλ／８板２４、第１偏光ビームスプリツタ２８、第２
偏光ビームスプリツタ３６に替えて、第１反射器２６に
より反射された光の一部（たとえば光ビーム断面積の半
分）の位相をずらすための位相調整板８０が、第１反射
器２６と無偏光ビームスプリッタ２２との間に設けられ
、また、無偏光ビームスプリッタ２２からの光に含まれ
る、位相が互いに異なる一対の干渉光を第１光センサ３
８および第２光センサ４０へ互いに分離するためのミラ
ー８２と、ミラー３４からの光に含まれる、位相が互い
に異なる一対の干渉光を第３光センサ４２および第４光
センサ４４へ互いに分離するためのミラー８４とが設け
られている。

本実施例によれば、レーザ光ｔＡ１０から出力されたレ
ーザ光のうち、往路において無偏光ビームスプリッタ２
２を透過した光は、自失に示すように、第１光センサ３
８、第２光センサ４０．第３光センサ４２、第４光セン
サ４４にそれぞれ受光される一方、レーザ光源１０から
出力されたレーザ光のうち、往路において無偏光ビーム
スプリッタ２２で反射された光は、その一部が位相調整
板８０を透過させられて位相がずらされるので、斜線矢
および黒矢に示すように、互いに位相がずれたレーザ光
が、第１光センサ３８と第３光センサ４２、および第２
光センサ４０と第４光センサ４４にそれぞれ受光される
。それら第１光センサ３８と第３光センサ４２、および
第２光センサ４０と第４光センサ４４にそれぞれ受光さ
れる光は、上記自失と斜線矢との干渉光および自失と黒
矢との干渉光であり、それら２種類の干渉光は、位相調
整板８０の作用により互いに位相が９０°ずらされてい
る。

前述の実施例と同様の理由により、上記第１光センサ３
８に受光される光と第３光センサ４２に受光される光と
の間、および第２光センサ４０に受光される光と第４光
センサ４４に受光される光との間には、１８０°の位相
のずれが形成されているので、前述の実施例と同様なヒ
ータ２０の熱制御により、レーザ光の発振モードが第６
図に示す状態に維持されて、レーザ光源１０から出力さ
れるレーザ光の波長が安定となるのである。したがって
、本実施例においても、レーザ共振器毎に軸まわりの回
転位置を微調節する必要がなく、直線偏光度の優れたレ
ーザ光が得られ、しかも信号処理回路のドリフトの影響
を受は難いレーザ光源装置が提供され得るのである。

以上、本発明の一実施例を示す図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例において、第１ミラー１４から
漏れ出たレーザ光が、波長安定化制御のために利用され
ていたが、レーザ光出力の若干の低下を我慢すれば、第
２ミラー１６を通して出力されたレーザ光の一部を分離
したレーザ光を利用するようにしてもよい。

また、前述の実施例では、１種類のレーザ光が出力され
る形式のレーザ光源１０について説明されていたが、偏
波面が直交する２周波数のレーザ光が出力される形式の
レーザ光源であってもよい。

この場合には、２周波数のレーザ光のうちの一方のレー
ザ光に関して前述の実施例に開示された光干渉手段およ
び制御手段などを設ければよい。

また、前述の実施例では、レーザ光源１０が内部鏡型Ｈ
ｅ−Ｎｅガスレーザである場合について説明されていた
が、外部鏡型Ｈｅ−Ｎｅガスレーザ、ＣＯ□などの他の
種類のガスを用いるガスレーザ、他の型式のレーザにつ
いても、本発明が適用され得る。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲で種々変更が加え
られ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成を説明する図である
。第２図は、第１図の第１反射器を詳しく説明する図で
ある。第３図は、第１図の第１反射器の他の態様を示す
図である。第４図は、第１図の偏光ビームスプリッタに
おける光分離作用を説明する図である。第５図および第
６図は、第１図の光共振器における共振モードをそれぞ
れ示す図である。第７図および第８図は、第１図のレー
ザ光源本体の冷却に起因して第６図に示す状態からずれ
た共振モードおよびそのときの信号位相をそれぞれ示す
図である。第９図および第１θ図は、第１図のレーザ光
源本体の加熱に起因して第６図に示す状態からずれた共
振モードおよびそのときの信号位相をそれぞれ示す図で
ある。第１１図は、レーザ光の共振モードが第６図に示
す状態であるときの信号位相を示す図である。第１２図
は、本発明の他の実施例の要部を示す図である。 １０：レーザ光源 ２０：ヒータ（共振器長調節手段） ２１：光干渉手段 ５９：基準信号発生器 ７２：制御手段 第４図 第５図 第６図 第７図 ４岩魚＆　　　　　　　　第８図 第９図 第１ｏ図 イ吉シ叉姪刀（ 第１１図 信号５１度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　レーザ光を発振させるための一対のミラーから成る光
   共振器と、該光共振器の共振器長を変化させる共振器長
   調節手段とを備え、レーザ光の波長が安定するように該
   共振器長を自動調節する形式の安定化レーザ光源装置で
   あって、 前記レーザ光を異なる光路を通過させてその後合波する
   ことにより、互いに位相が９０°異なる一対の干渉光信
   号を、互いに位相が１８０°異なるように２組発生させ
   る光干渉手段と、 前記共振器長調節手段に供給される駆動信号に混入させ
   るための一定周波数の交流信号を発生させる基準信号発
   生器と、 前記一対の干渉光信号間の差動値およびその自乗値をそ
   れぞれ算出するとともに、それらの自乗値を互いに加算
   し、前記交流信号に同期して該加算値に発生する交流成
   分が小さくなるように、前記駆動信号を調節して前記光
   共振器の共振器長を変化させる制御手段と、 を含むことを特徴とする安定化レーザ光源装置。