JPH02112294A - Laser wavelength stabilizer - Google Patents

Laser wavelength stabilizer

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JPH02112294A
JPH02112294A JP26546788A JP26546788A JPH02112294A JP H02112294 A JPH02112294 A JP H02112294A JP 26546788 A JP26546788 A JP 26546788A JP 26546788 A JP26546788 A JP 26546788A JP H02112294 A JPH02112294 A JP H02112294A
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JP
Japan
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laser
wavelength
oscillation
etalon
laser beam
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Application number
JP26546788A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumiaki Eura
文昭 江浦
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH02112294A publication Critical patent/JPH02112294A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/136Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/137Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity for stabilising of frequency
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/131Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/134Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers

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Abstract

PURPOSE:To enable oscillation at a specified wavelength when reoscillating a laser and to stabilize a laser wavelength by diffracting a part of a laser beam during laser oscillation to control a spectroscope and by prediction- controlling the spectroscope based on a time constant of the spectroscope or a steady state during oscillation stop after stopping laser oscillation. CONSTITUTION:A photoresonator is constituted by arranging a total reflection mirror 2 and a partial reflection mirror 3 at both ends of a laser medium 1, and a laser beam 6 is produced. The laser beam 6 having a small oscillation wavelength width and an arbitrary wavelength lambda0 in a range wherein a gain exists is acquired by arranging a rough adjustment etalon 4 and a fine adjustment etalon 5 in an optical path of the photoresonator. An output wavelength of the laser beam 6 can be stabilized and controlled by controlling a voltage of a laser medium 1 in a laser oscillator or by controlling an angle or a mirror interval between the rough adjustment etalon 4 and the fine adjustment etalon 5. Stabilization of a wavelength and output becomes possible when a laser beam is narrow-banded, and, furthermore, constant stabilization of a wavelength can be realized even when laser oscillation and stop are repeated.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ この発明はレーザ発振安定化装置に係り、特にファブリ
ペロ−・エタロン等の分光手段を用いた狭帯域のエキシ
マ・レーザ発振器等においてレーザ発振波長と出力を安
定化するに好適なレーザ波長安定化装置に関するもので
ある。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] This invention relates to a laser oscillation stabilizing device, and in particular to a device for stabilizing laser oscillation in a narrow band excimer laser oscillator using a spectroscopic means such as a Fabry-Perot etalon. The present invention relates to a laser wavelength stabilizing device suitable for stabilizing output.

[従来の技術] 第5図は例えば文献雑誌rcAN、J、PHYsJOL
、63゜214(1(185) Jに示された周知の狭
帯域レーザ発振器の概略構成図である。図において、(
1)はレザ媒質、(2)、(3)はレーザ媒質(1)を
挟むように配置され両者の間の光ポンピング作用により
レーザ・ビーム(6)を発生するための全反射鏡と部分
反射鏡、(4)はレーザ・ビーム(6)の光路中に配さ
れ波長を選択的に透過することによりレーザ・ビームの
波長を粗調整するための分光手段としての粗調整用エタ
ロン、(5)はレーザ・ビーム(6)の光路中に配され
波長を選択的に透過することによりレーザ・ビームの波
長を微調整するための分光手段としての微調整用エタロ
ンである。
[Prior art] Figure 5 shows, for example, the literature journal rcAN, J, PHYsJOL.
, 63°214(1(185) J) is a schematic configuration diagram of a well-known narrowband laser oscillator shown in
1) is a laser medium, (2) and (3) are a total reflection mirror and a partial reflection mirror that are arranged to sandwich the laser medium (1) and generate a laser beam (6) by the optical pumping action between them. The mirror (4) is a rough adjustment etalon as a spectroscopy means arranged in the optical path of the laser beam (6) to coarsely adjust the wavelength of the laser beam by selectively transmitting the wavelength, (5) is a fine adjustment etalon which is disposed in the optical path of the laser beam (6) and serves as a spectroscopy means for finely adjusting the wavelength of the laser beam by selectively transmitting the wavelength.

かかる構成において次にその動作を説明する。The operation of this configuration will be explained next.

通常、レーザ媒質(1)は全反射鏡(2)と部分反射鏡
(3)から成る光共振器に囲まれて、光はこの光共振器
の全反射鏡(2)と部分反射鏡(3)の間でレーザ媒質
(1)中を何度も往復する間1こ増幅されレーザ・ビー
ム(6)として取り出される。
Normally, a laser medium (1) is surrounded by an optical resonator consisting of a total reflection mirror (2) and a partial reflection mirror (3), and the light is transmitted through the total reflection mirror (2) and the partial reflection mirror (3) of this optical resonator. ), the laser beam is amplified by 1 while reciprocating in the laser medium (1) many times and is extracted as a laser beam (6).

ところで、レーザ発振器のうちのいくつかのもの、例え
ばエキシマ・レーザや半導体レーザ並びに色素レーザや
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することが
できる。例えば、複数個のファブリペロ−・エタロン(
以下、エタロンと称する)を用いれば限りなく単色光に
近いレザ・ビームを得ることもできる。
By the way, some laser oscillators, such as excimer lasers, semiconductor lasers, dye lasers, and some solid-state lasers, have a wide oscillation wavelength width, and the oscillation wavelength width can be increased by inserting a spectroscopic element into the optical resonator. It can be made narrower. For example, multiple Fabry-Perot etalons (
By using an etalon (hereinafter referred to as an etalon), it is possible to obtain a laser beam that is extremely close to monochromatic light.

第5図の例では、特に粗調整用エタロン(4)と微調整
用エタロン(5)の2枚のエタロンを光共振器内に挿入
した場合について例示している。
In the example shown in FIG. 5, a case is illustrated in which two etalons, a rough adjustment etalon (4) and a fine adjustment etalon (5), are inserted into an optical resonator.

さて、第6図はレーザの発振幅が狭くなる原理を説明す
る特性図で、同図(a)は粗調整用エタロン(4)の透
過分光特性、同図(b)は微調整用エタロン(5)の透
過分光特性、同図(c)はレーザ媒質(1)のゲインの
分光特性を示すレザ・ゲイン・プロフィール、同図(d
)は狭帯域化後のレーザ出力の分光特性をそれぞれ示す
ものである。
Now, FIG. 6 is a characteristic diagram explaining the principle of narrowing the laser emission amplitude. FIG. 6 (a) shows the transmission spectral characteristics of the rough adjustment etalon (4), and FIG. Figure 5) shows the transmission spectral characteristics of 5), and the laser gain profile (c) shows the spectral characteristics of the gain of the laser medium (1).
) indicate the spectral characteristics of the laser output after band narrowing.

粗調整用エタロン(4)の分光特性のそれぞれのピーク
位置λmは λm=2・n−d−00867m    =(1)で表
される波長となる。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2枚の鏡面の間
の距離、θは光がエタロンに入射するときの角度、mは
整数である。い(つかあるピークはmの違いに対応して
いる。(1)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。
Each peak position λm of the spectral characteristics of the rough adjustment etalon (4) has a wavelength expressed by λm=2·nd-00867m=(1). Here, n is 2 that constitutes the etalon.
The refractive index of the material between the two mirror surfaces, d is the distance between the two mirror surfaces, θ is the angle at which light enters the etalon, and m is an integer. (Some peaks correspond to differences in m. As is clear from equation (1), the peak wavelength of the peak can be freely changed by changing n, d, and θ.

一方、ピークとピークの間の距離は自由スペクトル領域
(以下、FSRと称する)と呼ばれ、FSR−λ・第2
/2・n−d−CO8θ・・・(2) で示される。また、そぞれのピークの半値幅Δλは Δλ−F S R/F            ・・・
 (3)で示される。ここで、Fはフィネスと呼ばれ、
エタロンの性能により決まるものである。
On the other hand, the distance between the peaks is called the free spectral range (hereinafter referred to as FSR), and the distance between the peaks is FSR-λ/second
/2・nd-CO8θ...(2) It is shown as follows. In addition, the half-width Δλ of each peak is Δλ−F SR/F...
It is shown in (3). Here, F is called finesse,
This is determined by the performance of the etalon.

ところで、光共振器中に分光要素が存在しなければ第6
図(C)に示すレーザ媒質(1)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
整用エタロン(4)のピーク位置λ、1をゲインが存在
する範囲のどこかの波長λ0に等しくなるように、しか
もゲインが存在する波長内にλ11以外の他のピークが
こないようにd等を調整決定すれば、粗調整用エタロン
(4)の存在によりλ0のところだけロスの少ない状態
が実現し、その波長付近でのみ光は増幅され発振する。
By the way, if there is no spectroscopic element in the optical resonator, the sixth
The light is amplified and becomes a laser beam within the range where the gain of the laser medium (1) shown in Figure (C) exists. At that time, make sure that the peak position λ,1 of the coarse adjustment etalon (4) is equal to the wavelength λ0 somewhere within the range where the gain exists, and that no other peaks other than λ11 occur within the wavelength where the gain exists. If d etc. are adjusted and determined in this way, a state with less loss will be realized only at λ0 due to the presence of the rough adjustment etalon (4), and light will be amplified and oscillated only in the vicinity of that wavelength.

そして、ピークが1つだけになるようにするとFSRの
最低値は決まり、またフィネスFはエタロンの性能によ
り決まりこれはせいぜい20程度であるから、粗調整用
エタロン(4)のみで波長幅を狭くするには限度がある
Then, by making sure that there is only one peak, the minimum value of FSR is determined, and since the finesse F is determined by the performance of the etalon and is about 20 at most, the wavelength width can be narrowed using only the rough adjustment etalon (4). There are limits to what you can do.

そこで、もう1枚の微調整用エタロン(5)を用いるこ
とになる。この分光特性は例えば第6図(b)のように
する。この場合、ピーク波長λI12をλ に等しくし
てFSRはFSR2≧Δλ1となるようにすればよい。
Therefore, another fine adjustment etalon (5) is used. This spectral characteristic is, for example, as shown in FIG. 6(b). In this case, the peak wavelength λI12 may be made equal to λ 2 so that the FSR satisfies FSR2≧Δλ1.

上記から明らかなように、波長幅を更に狭くするために
は更にもう1枚のエタロンを用いればよい訳である。
As is clear from the above, in order to further narrow the wavelength width, it is sufficient to use one more etalon.

このようにして、レーザ媒質(1)からもともと第6図
(c)のような分光特性で出力されたレーザ・ビームは
粗調整用エタロン(4)、微調整用エタロン(5)の2
枚のエタロンを用いることによって、同図(d)に示す
ように各エタロンのピークが重なる波長λ0を中心とし
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ため、レーザ・ビームの振幅は
2枚のエタロンによって決る波長幅の1/2から1/1
0になる。
In this way, the laser beam originally output from the laser medium (1) with the spectral characteristics shown in FIG.
By using two etalons, oscillation occurs only in a narrow range centered around the wavelength λ0 where the peaks of each etalon overlap, as shown in FIG. 2(d). In reality, since the laser beam passes through the etalons many times during oscillation, the amplitude of the laser beam is 1/2 to 1/1 of the wavelength width determined by the two etalons.
becomes 0.

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、その安定性については問
題がある。つまり、極短時間の安定性については光共振
器を改良したり入射角度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Oビーム
がエタロンを透過するときの発熱による波長シフトが大
きな問題となる。
Although it is possible to narrow the wavelength width of a laser beam as described above, there is a problem with its stability. In other words, very short-term stability can be improved by improving the optical resonator or reducing the incident angle θ, but in the long term there are thermal problems, especially when the laser O beam passes through the etalon. Wavelength shift due to heat generation becomes a major problem.

第7図(a)は粗調整用エタロン(4)の分光特性を拡
大して示すエタロン透過特性図であるが、実線で描いで
あるのはレーザ発振直後の分光特性である。ところで、
レーザの発振後レーザ・ビーム(6)による発熱によっ
てエタロンは変形する。
FIG. 7(a) is an etalon transmission characteristic diagram showing an enlarged view of the spectral characteristics of the rough adjustment etalon (4), and the solid line depicts the spectral characteristics immediately after laser oscillation. by the way,
After the laser oscillates, the etalon is deformed by the heat generated by the laser beam (6).

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て、結果として波長域をシ
フトさせることになる。そのシフト量Δλとエタロンの
変形によるdの変化との間には Δλ−(λ /d)  ・Δd      ・・・ (
4)の関係がある。ここで、波長シフトの方向はエタロ
ンの構造等によって決まり、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は第7図<a>に破線で示す通
りである。第7図(b)はエタロンの変形量Δ(d)の
時間的変化を示したもので、レーザの発振・停止に伴い
エタロンの固有の熱的時定数に従ってΔdが変化する。
Although this deformation does not deteriorate the characteristics of the etalon,
Changing the etalon gap length results in a shift in the wavelength range. The difference between the shift amount Δλ and the change in d due to the deformation of the etalon is Δλ−(λ/d) ・Δd... (
4) There is a relationship. Here, the direction of the wavelength shift is determined by the structure of the etalon, etc., and if a specific etalon is used, the wavelength will shift in one direction due to the heat generated by the laser beam. The state of the shift at that time is as shown by the broken line in FIG. 7<a>. FIG. 7(b) shows the temporal change in the amount of deformation Δ(d) of the etalon, and Δd changes according to the thermal time constant inherent to the etalon as the laser oscillates and stops.

そして、このΔdの変化に伴い、レーザ発振波長は第7
図の(C)に示すように変化する。
Then, as Δd changes, the laser oscillation wavelength changes to the seventh wavelength.
It changes as shown in (C) of the figure.

一方、微調整用エタロン(5)に関しても同様に波長シ
フトを生ずるが、その様子は第8図(a)に示す粗調整
用エタロン(4)の波長シフトに対して第8図(b)に
示すようになる。微調整用エタロン(5)の波長シフト
量はエタロン間隔d2が粗調整用エタロン(4)のエタ
ロン間隔dlより大きい分だけ小さくなる。
On the other hand, a similar wavelength shift occurs regarding the fine adjustment etalon (5), but the situation is shown in FIG. 8(b) with respect to the wavelength shift of the coarse adjustment etalon (4) shown in FIG. 8(a). It comes to show. The wavelength shift amount of the fine adjustment etalon (5) is reduced by the amount that the etalon spacing d2 is larger than the etalon spacing dl of the coarse adjustment etalon (4).

さて、この場合の問題は2つのエタロンの分光特性のピ
ーク波長λmlとλ3□がずれることである。
Now, the problem in this case is that the peak wavelengths λml and λ3□ of the spectral characteristics of the two etalons are shifted.

この時に、両者を重ねた場合の光透過量はλ、1−λ1
2の場合に比較して第8図(c)に示すように減少する
。つまりレーザ発振器を長時間発振させた後はレーザ出
力はλ0から2第2に波長シフトすると共にその出力が
低下する。また、シフト量が大きい時は、第8図(c)
にも示すように微調整用エタロン(5)の他モード発振
も起り得る。
At this time, the amount of light transmitted when both are stacked is λ, 1-λ1
As compared to case 2, it decreases as shown in FIG. 8(c). In other words, after the laser oscillator oscillates for a long time, the laser output shifts from λ0 to 22 wavelengths and the output decreases. Also, when the shift amount is large, as shown in Fig. 8(c)
As shown in FIG. 3, oscillation in other modes may also occur in the fine adjustment etalon (5).

[発明が解決しようとする課題] 従来の狭帯域レーザ発振装置は以上のように構成されて
おり、エタロンの熱的な問題による波長シフトが発生し
易く、2枚のエタロンの波長シフト特性の違いによる出
力低下を起すので、熱的なエタロンの変形の小さな低出
力レーザにしか適用でないという問題点があった。
[Problem to be solved by the invention] Conventional narrowband laser oscillation devices are configured as described above, and wavelength shifts are likely to occur due to thermal problems in the etalons, and differences in wavelength shift characteristics between the two etalons occur. This method has the problem that it can only be applied to low-power lasers with small thermal etalon deformation.

この発明は上記のような従来技術の課題を解決し、レー
ザ・ビームを狭帯域化した場合の波長と出力の安定化が
可能で、更にレーザの発振・停止を繰り返しても常に波
長を安定化できるようにして、高出力のレーザ装置にも
適用可能なレーザ波長安定化装置を得ることを目的とす
る。
This invention solves the above-mentioned problems of the conventional technology, and makes it possible to stabilize the wavelength and output when the laser beam is made into a narrow band.Furthermore, the wavelength is always stabilized even when the laser oscillates and stops repeatedly. It is an object of the present invention to provide a laser wavelength stabilizing device that can be applied to high-output laser devices.

[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するために、この発明は第1のファブリ
ペロ−・エタロン等の分光手段と第2のファブリペロー
・エタロン等の分光手段により発振波長が可変なレーザ
・ビームを放射するレーザ発振手段と、レーザ発振手段
から放射されるレーザ・ビームの一部を取り出して発振
波長を測定する波長モニタ手段と、波長モニタ手段の出
力に基づいて第1の分光手段を制御してレーザ発振手段
の波長を安定化する第1の制御手段と、レーザ発振手段
から放射されるレーザ・ビームの一部を取り出してレー
ザ出力を測定するパワー・モニタ手段と、レーザ発振手
段のレーザ媒質に対する印加電圧を制御する電圧制御手
段と、第2の分光手段を制御する第2の制御手段と、パ
ワー・モニタ手段の出力に基づいて電圧制御手段と第2
の制御手段を時分開平に動作させることによってレーザ
発振手段の出力を安定化する出力安定化手段と、レーザ
発振手段の発振中に生じた第1の分光手段と第2の分光
手段の熱歪量を測定してレーザ発振手段の発振停止後に
分光手段であるエタロン固有の熱時定数に基づいて第1
の分光手段と第2の分光手段をレーザ発振手段の発振前
の状態に制御する手段を備え、レーザ発振中は第1、第
2の各分光手段の2枚の分光手段により波長選択された
レザ・ビームの一部を取り出してこのレーザ・ビムの解
析結果を元に各分光手段を制御することによってレーザ
・ビームの波長と出力を安定化させ、レーザ発振停止後
は分光手段固有の熱時定数に従って、レーザ発振してい
ないときの定常状態に落ち着くように分光手段を制御す
るようにしたレザ波長安定化装置を提供するものである
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a laser whose oscillation wavelength is variable by a spectroscopic means such as a first Fabry-Perot etalon and a second spectroscopic means such as a Fabry-Perot etalon.・Laser oscillation means for emitting a beam, wavelength monitoring means for extracting a part of the laser beam emitted from the laser oscillation means and measuring the oscillation wavelength, and a first spectroscopic means based on the output of the wavelength monitoring means. a first control means for controlling and stabilizing the wavelength of the laser oscillation means; a power monitor means for extracting a part of the laser beam emitted from the laser oscillation means and measuring the laser output; A voltage control means for controlling the voltage applied to the laser medium, a second control means for controlling the second spectroscopy means, and a voltage control means for controlling the voltage applied to the laser medium based on the output of the power monitor means.
output stabilization means for stabilizing the output of the laser oscillation means by operating the control means in a time-minute square root manner; After measuring the amount and stopping the oscillation of the laser oscillation means, the first
and a means for controlling the second spectroscopic means to a state before the oscillation of the laser oscillation means, and during laser oscillation, the laser whose wavelength is selected by the two spectroscopic means of the first and second spectroscopic means is provided.・The wavelength and output of the laser beam are stabilized by extracting a part of the beam and controlling each spectroscopic means based on the analysis results of this laser beam, and after the laser oscillation is stopped, the thermal time constant unique to the spectroscopic means is Accordingly, it is an object of the present invention to provide a laser wavelength stabilizing device that controls a spectroscopic means so that it settles into a steady state when the laser is not oscillating.

[作用] 上記手段において、この発明のレーザ波長安定化装置は
レーザ発振中はレーザ・ビームの一部を解析して分光手
段を制御することで波長安定化を行い、レーザ発振停止
後は分光手段の時定数や発振停止中の定常状態に基づい
て分光手段を予測制御し、レーザを再び発振させた時に
所定の波長での発振を行わせている。
[Operation] In the above means, the laser wavelength stabilizing device of the present invention performs wavelength stabilization by analyzing a part of the laser beam and controlling the spectroscopic means during laser oscillation, and after the laser oscillation is stopped, the laser wavelength stabilization device performs wavelength stabilization by controlling the spectroscopic means. The spectroscopic means is predictively controlled based on the time constant of , and the steady state during oscillation stop, so that when the laser is started to oscillate again, it oscillates at a predetermined wavelength.

[実施例] 以下、図面を参照しながらこの発明の詳細な説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例に係るレーザ波長安定化装
置のブロック図、第2図は第1図の構成に適用される波
長モニタ機構の概略構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of a laser wavelength stabilizing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a wavelength monitoring mechanism applied to the configuration of FIG. 1.

各図において、(7)はレーザ・ビーム(6)の分光か
ら波長をモニタするための波長モニタ機構、(8)は制
御機構、(9)はレーザ・ビーム(6)の分光から出力
をモニタするパワー・モニタ機構、(10)は制御機構
(8)の出力に基づいて微調整用エタロン(5)を制御
するサーボ機構、(11)は粗調整用エタロン(4)を
制御するサーボ機構、(12)は波長モニタ機構(7)
を構成しレーザ・ビーム(6)の分光を弱めたり、拡散
させたりする機能を有するインテグレータ、(13)は
インテグレータ(12)からの光の入射角度に応じて干
渉縞を生じさせ、これを結像レンズ(14)を介して撮
像素子(15)に形成させるファブリペロー・エタロン
、(16)は撮像素子(15)上の干渉縞を解析するた
めの画像処理部、(17)はサーボ機構(11)に与え
る操作信号を時分割制御する時分割制御手段、(39)
は粗調整用エタロン(4)の状態をΔ1り定するエタロ
ン状態測定手段、(40)は微調整用エタロン(5)の
状態を測定するエタロン状態測定手段である。
In each figure, (7) is the wavelength monitoring mechanism for monitoring the wavelength from the spectroscopy of the laser beam (6), (8) is the control mechanism, and (9) is the wavelength monitoring mechanism for monitoring the output from the spectroscopy of the laser beam (6). (10) is a servo mechanism that controls the fine adjustment etalon (5) based on the output of the control mechanism (8); (11) is a servo mechanism that controls the coarse adjustment etalon (4); (12) is the wavelength monitor mechanism (7)
The integrator (13) has the function of weakening or diffusing the spectrum of the laser beam (6), and the integrator (13) generates interference fringes depending on the incident angle of the light from the integrator (12), and combines the interference fringes. A Fabry-Perot etalon is formed on the image sensor (15) via the image lens (14), (16) is an image processing unit for analyzing interference fringes on the image sensor (15), and (17) is a servo mechanism ( (39) time-sharing control means for time-sharing controlling the operation signal given to 11);
(40) is an etalon state measuring means for determining the state of the rough adjustment etalon (4) by Δ1, and (40) is an etalon state measuring means for measuring the state of the fine adjustment etalon (5).

以上のような構成において、次にその動作を説明する。The operation of the above configuration will now be described.

レーザ媒質(1)の両端に全反射鏡(2)と部分反射鏡
(3)を配置することにより第5図の構成と同様に光共
振器が構成されレーザ・ビーム(6)を発生する。そし
て光共振器の光路中に粗調整用エタロン(4)、微調整
用エタロン(5)を配置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
・ビム(6)を得ることができる。以上のようなレザ発
振器においてレーザ媒質(1)の電圧を制御したり粗調
整用エタロン(4)、微調整用エタロン(5)の鏡面間
隔または角度を制御することによってレーザ・ビーム(
6)の出力波長を安定化制御する。なお、このようなレ
ーザ発振器はレザの発振と停止を繰り返すが、レーザの
発振中と停止中では異なる制御方法が採られる。
By arranging a total reflection mirror (2) and a partial reflection mirror (3) at both ends of a laser medium (1), an optical resonator is constructed in the same manner as the configuration shown in FIG. 5, and a laser beam (6) is generated. By arranging a rough adjustment etalon (4) and a fine adjustment etalon (5) in the optical path of the optical resonator, an arbitrary wavelength λ within a range where the oscillation wavelength width is narrow and a gain is present can be set. laser beam (6) can be obtained. In the laser oscillator as described above, the laser beam (
6) Stabilize and control the output wavelength. Note that such a laser oscillator repeats oscillation and stopping of the laser, but different control methods are adopted when the laser is oscillating and when the laser is stopping.

まず、レーザ発振中の制御方法について説明するが、こ
の場合の制御は微調整用エタロン(5)の制御とレーザ
媒質(1)のレーザ出力の制御からなる。
First, a control method during laser oscillation will be described, and the control in this case consists of controlling the fine adjustment etalon (5) and controlling the laser output of the laser medium (1).

微調整用エタロン(5)の制御機構は、第2図において
示すように、レーザ・ビーム(6)の−部を波長モニタ
機構(7)に導く。波長モニタ機構(7)は、例えば文
献雑誌rlEEE Journal Quantunl
Electronics QE−14(’  78) 
 17Jに示されるように、エタロンを用いたり、プリ
ズムやグレーティング・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、この実施例ではファブリペ
ロ−・エタロン(13)と撮像素子(15)を用いた構
成を例示する。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(12)
とファブリペロ−・エタロン(13)と結像レンズ(1
4)からなる光学システムを有し、インテグレータ(1
2)により生じた発散成分のうち特定の入射角度θを持
つ成分のみがファブリペロ−・エタロン(13)を透過
して結像レンズ(14)に至る。ここで結像レンズ(1
4)の焦点距離をfとすれば、θの成分を持つ光はその
焦点位置において結像レンズ(14)の軸よりfθ離れ
た所に集り、円形の干渉縞を形成する。そこで、撮像素
子(15)により光の集る位置を観測すればθが求まり
、先に示したエタロンの透過波長の式よりλが計算でき
る。
The control mechanism of the fine tuning etalon (5) directs the negative portion of the laser beam (6) to the wavelength monitoring mechanism (7), as shown in FIG. The wavelength monitor mechanism (7) is, for example, a literature magazine rlEEE Journal Quantum.
Electronics QE-14 ('78)
17J, it is sufficient to have a spectroscopy function using an etalon, a prism, a grating Fizeau interferometer, etc., but in this example, a Fabry-Perot etalon (13) and an image sensor (15) are used. An example of a configuration using . The wavelength monitor mechanism (7) is an integrator (12) that weakens or diffuses the laser beam.
, Fabry-Perot etalon (13), and imaging lens (1)
4), and has an optical system consisting of an integrator (1).
Of the divergent components generated in step 2), only the component having a specific incident angle θ passes through the Fabry-Perot etalon (13) and reaches the imaging lens (14). Here, the imaging lens (1
If the focal length of 4) is f, then the light having a component of θ converges at a focal position fθ away from the axis of the imaging lens (14), forming circular interference fringes. Therefore, by observing the position at which the light gathers using the image sensor (15), θ can be determined, and λ can be calculated from the equation for the transmission wavelength of the etalon shown above.

ところで、撮像索子(15)上の光の強度分布は第3図
の特性図に示すようになる。同図において、縦軸は出力
、横軸は干渉縞の中心からの距離Xを示す。図中の冬山
はエタロンの次数mの違いに対応している。そして、冬
山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
トル領域はエタロン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に設計してお
く。
Incidentally, the intensity distribution of light on the imaging cord (15) is as shown in the characteristic diagram of FIG. In the figure, the vertical axis shows the output, and the horizontal axis shows the distance X from the center of the interference fringes. The winter mountains in the figure correspond to the differences in the order m of the etalon. The interval between winter mountains is called a free spectral range, and the wavelength can be uniquely determined within this range. Furthermore, since the free spectral range can be determined by designing the etalon, it is designed to be wider than the expected wavelength shift.

また、冬山はレーザ・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を算出するため
に画像処理部(16)が必要となる。さらに、ここでは
現在の波長λを計算し、サボ機構(10) 、サーボ機
構(11)を通じて粗調整用エタロン(4)、微調整用
エタロン(5)を制御してレーザ発振器の波長の調整を
行う。
Furthermore, since winter mountains have a light intensity distribution corresponding to the wavelength distribution of the laser beam, an image processing unit (16) is required to process this and calculate θ. Furthermore, the current wavelength λ is calculated here, and the coarse adjustment etalon (4) and fine adjustment etalon (5) are controlled through the servo mechanism (10) and servo mechanism (11) to adjust the wavelength of the laser oscillator. conduct.

第4図(a)の(A)は第1図の構成に適用されるレー
ザ波長の安定化方法の概略を示すフロチャートであり、
レーザ・ビームの空間的な光強度分布が最大になる位置
を求めて、発振波長の制御を行う例を示すものである。
(A) of FIG. 4(a) is a flowchart showing an outline of a method for stabilizing the laser wavelength applied to the configuration of FIG. 1;
This shows an example in which the oscillation wavelength is controlled by finding the position where the spatial light intensity distribution of the laser beam is maximum.

図において、ステップ818でファブリペロ−・エタロ
ン(13)によりレーザ・ビーム(6)を分光子、ステ
ップS19で画像処理部(16)により一次元の光強度
分布を測定する。ステップS20ではこの測定データを
平滑化してノイズをとる等の画像処理を施し、ステップ
S21で最大強度を示す位置Xを求め、次にステップS
22で指定波長に対する指定された位置座標X。と比較
し、これらが異なる場合にはX > X Dかxくx。
In the figure, the Fabry-Perot etalon (13) converts the laser beam (6) into a spectrometer in step 818, and the one-dimensional light intensity distribution is measured by the image processing unit (16) in step S19. In step S20, this measurement data is subjected to image processing such as smoothing and removing noise, and in step S21, the position X showing the maximum intensity is determined, and then in step S
22, the specified position coordinate X for the specified wavelength. and if they are different, then X > X D x x x.

によりステップS23でサーボ機構(10)を通じて微
調整用エタロン(5)を制御してエタロンの透過域の中
心波長λl112を変化させ、再びステップ318に戻
ってxmxoになるまでこの動作を繰り返す。以上のよ
うにして、微調整用エタロン(5)を調整することによ
ってレーザの発振波長は一定に保たれる。
In step S23, the fine adjustment etalon (5) is controlled through the servo mechanism (10) to change the center wavelength λl112 of the etalon's transmission range, and the process returns to step 318 and repeats this operation until xmxo is reached. As described above, the oscillation wavelength of the laser can be kept constant by adjusting the fine adjustment etalon (5).

次に、粗調整用エタロン(4)の制御機構について説明
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、このレー
ザ出力値を時分割制御手段(17)に取り込み、現在レ
ーザ媒質(1)に供給している印加電圧値から、レーザ
媒質(1)に対する印加電圧と粗調整用エタロン(4)
のいずれを制御するかを判断し、レーザ媒質(1)に対
する印加電圧と粗調整用エタロン(4)を時分割で制御
することにより、レーザ出力が一定になるように調整す
る。
Next, the control mechanism of the rough adjustment etalon (4) will be explained. In FIG. 1, a portion of the laser beam (6) is directed to a power monitoring mechanism (9). The power monitor mechanism (9) consists of a part that measures the laser output and a part that records the obtained laser output, and this laser output value is taken into the time division control means (17) and the current laser medium (1 ) from the applied voltage value supplied to the laser medium (1) and the rough adjustment etalon (4).
The voltage applied to the laser medium (1) and the coarse adjustment etalon (4) are controlled in a time-sharing manner, thereby adjusting the laser output to be constant.

第4図(a)の(B)は第1図の構成に適用されるレー
ザ出力の安定化方法の概要を説明するためのフローチャ
ートである。
4(a) and 4(B) are flowcharts for explaining the outline of the laser output stabilization method applied to the configuration of FIG. 1.

図に示すように、先ずステップS24でパワ・モニタ機
構(9)によりレーザ出力を測定し、この測定出力をス
テップS25で時分割制御手段(17)によりN回の平
均値処理して、現在のレーザ出力値PNを求める。次に
、ステップ826で指定されたレーザ出力値P。(外部
設定可能)との差の絶対値1ΔP1を求めてこのIΔP
1値と予め設定されたレーザ出力のばらつきの許容値P
 (外部設定可能)をステップS27で比較し、ΔpH
>p  の場合、ステップ828でレーザ媒質(1)に
対する印加電圧の制御を行うか、粗調整用エタロン(4
)を制御するべきかの判断を行う。まず、レーザ媒質(
1)に対する印加電圧の制御を行う場合は、ステップS
29で1ΔPから印加電圧の制御量を求め、次にステッ
プS30でΔP−P N  P oの極性によって、印
加電圧を増加するのか減少させるのかを決定する。しか
る後に、ステップS31で時分割制御手段(17)を通
じてレーザ媒質(1)に対する印加電圧の制御を行う。
As shown in the figure, first, in step S24, the laser output is measured by the power monitor mechanism (9), and in step S25, this measured output is averaged N times by the time-sharing control means (17), and the current Find the laser output value PN. Next, the laser output value P specified in step 826. (can be set externally) and calculate the absolute value 1ΔP1 of the difference between
Tolerance value P of variation between 1 value and preset laser output
(which can be set externally) is compared in step S27, and ΔpH
>p, in step 828 the voltage applied to the laser medium (1) is controlled or the coarse adjustment etalon (4
) should be controlled. First, the laser medium (
When controlling the applied voltage for 1), step S
In Step 29, the control amount of the applied voltage is determined from 1ΔP, and then in Step S30, it is determined whether to increase or decrease the applied voltage depending on the polarity of ΔP-P N Po. Thereafter, in step S31, the voltage applied to the laser medium (1) is controlled through the time division control means (17).

また、粗調整用エタロン(4)を調整する場合は、ステ
ップS32でIΔP1の値から粗調整用エタロン(4)
の制御量を求め、次にステップS33でΔP ”” P
 N  P oの極性によって粗調整用エタロン(4)
をどちらの方向に制御するのかを決定し、ステップS3
4で時分割制御手段(17)からサーボ機構(11)を
通じてレザ出力が一定になるように粗調整用エタロン(
4)を調整する。なお、IΔPI≦Poの場合は、現状
のまま発振を継続する。このような制御をレーザが発振
中継続することによってレーザ出力を一定に制御するこ
とができる。
In addition, when adjusting the rough adjustment etalon (4), the coarse adjustment etalon (4) is adjusted from the value of IΔP1 in step S32.
, and then in step S33, ΔP "" P
Etalon for coarse adjustment (4) depending on the polarity of N P o
In step S3, it is determined which direction to control the
4, the coarse adjustment etalon (
4) Adjust. Note that if IΔPI≦Po, oscillation continues as is. By continuing such control while the laser is oscillating, the laser output can be controlled to be constant.

ところで、粗調整用エタロン(4)、微調整用エタロン
(5)の2つのエタロンの制御は同時に行ってもよいが
、例えば微調整用エタロン(5)の中心波長を動かし過
ぎたためにレーザ出力が変動することもあり、無秩序に
制御を行うとかえって出力の変動を大きくしてしまう可
能性がある。
By the way, the two etalons, the rough adjustment etalon (4) and the fine adjustment etalon (5), may be controlled at the same time, but for example, if the center wavelength of the fine adjustment etalon (5) is moved too much, the laser output may decrease. It may fluctuate, and if control is performed in a chaotic manner, there is a possibility that the fluctuation of the output will become larger.

そこで、両方の制御状態を監視するために制御機構(8
)を設け、第4図(a)のフローチャートの一番最初の
部分で先ず(A)または(B)のいずれの制御を行うか
を選択している。ちなみに、この実施例ではレーザの発
振開始の直後においては(B)側の制御を優先し、動作
がある程度安定してからは(A)の制御を優先させてい
る。
Therefore, in order to monitor both control states, the control mechanism (8
), and in the first part of the flowchart of FIG. 4(a), it is selected whether to perform control (A) or (B). Incidentally, in this embodiment, priority is given to control on the (B) side immediately after the start of laser oscillation, and priority is given to control on the (A) side after the operation has stabilized to some extent.

次に、レーザ発振停止後の粗調整用エタロン(4)、微
調整用エタロン(5)の制御方法を説明する。レーザの
発振停止後は、制御機構(8)及び時分割制御手段(1
7)が次の A(t)−A  +(A  −A ) ・exp(−t/τ)   ・・・(5)なる式に従う
ように粗調整用エタロン(4)、微調整用エタロン(5
)を制御する。ここで、tは発振停止からの経過時間で
あり、Aはエタロンの状態を表す量、A はt−Qにお
けるAの値、A(1)は時間tにおけるAの値、A は
t=■に−J6EfるAの値、τはエタロンによって決
まる時定数である。エタロンの状態量Aは具体的にサー
ボ機構(10)、(11)で粗調整用エタロン(4)、
微調整用エタロン(5)の何を制御するかにより主に次
の3つに分けられる。
Next, a method of controlling the coarse adjustment etalon (4) and the fine adjustment etalon (5) after the laser oscillation is stopped will be explained. After the laser oscillation stops, the control mechanism (8) and the time division control means (1
The rough adjustment etalon (4) and the fine adjustment etalon (5) are arranged so that A(t)-A + (A-A) exp(-t/τ)
). Here, t is the elapsed time from the stop of oscillation, A is the quantity representing the state of the etalon, A is the value of A at t-Q, A(1) is the value of A at time t, A is t=■ -J6Ef is the value of A, τ is the time constant determined by the etalon. Specifically, the state quantity A of the etalon is determined by the servo mechanisms (10) and (11), and the coarse adjustment etalon (4),
The fine adjustment etalon (5) is mainly divided into the following three types depending on what is to be controlled.

A−n                ・・・(6)
A−d                ・・・(7)
Amcosθ           ・・・(8)ちな
みに、(6)式はエタロンの屈折率nを制御する場合、
(7)式はエタロンの鏡面間隔dを制御する場合、(8
)式はエタロンの角度θを制御する場合にそれぞれ対応
するものである。また、A″′及びτは制御機構(8)
に記憶されている値である。
A-n...(6)
A-d...(7)
Amcosθ...(8) Incidentally, when controlling the refractive index n of the etalon, equation (6) is
Equation (7) is expressed as (8
) formulas respectively correspond to the case where the angle θ of the etalon is controlled. In addition, A″′ and τ are the control mechanism (8)
This is the value stored in .

第4図(b)は第1図の構成においてレーザ発振停止後
における粗調整用エタロン(4)、微調整用エタロン(
5)の制御の概要を説明するためのフローチャートであ
る。図に示すように、ステップS35において発振停止
後のA の値を記憶する。A の値としては発振中に第
4図(a)のフロー(A)のステップS41により常に
計算していた状態、IIAの発振停止直前の値を用いる
か、もしくは発振停止直後のエタロンの状態iAの値を
エタロン状態測定手段(39)、エタロン状態測定手段
(40)により測定して用いる。次に、ステップS36
で発振停止後の時間をカウントし、ステップS37で(
5)式に従ってA (t)を計算し、ステップ838で
サーボ機構(10) 、サボ機構(11)を駆動し、粗
調整用エタロン(4) 、微調整用エタロン(5)を調
整する。
Figure 4(b) shows the coarse adjustment etalon (4) and the fine adjustment etalon (4) after the laser oscillation has stopped in the configuration shown in Figure 1.
5) is a flowchart for explaining an overview of control. As shown in the figure, in step S35, the value of A after the oscillation is stopped is stored. As the value of A, use the state constantly calculated in step S41 of flow (A) in FIG. 4(a) during oscillation, use the value immediately before the oscillation of IIA stops, or use the etalon state iA immediately after the oscillation stops. The value is measured and used by the etalon state measuring means (39) and the etalon state measuring means (40). Next, step S36
In step S37, the time after the oscillation stops is counted, and in step S37 (
A (t) is calculated according to the formula 5), and in step 838, the servo mechanism (10) and the sabot mechanism (11) are driven to adjust the coarse adjustment etalon (4) and the fine adjustment etalon (5).

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)を別々に設けたが、波長モニタ機構(
7)の画像処理部(16)では第3図に示すような光の
強度分布が得られるため、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、波長シフトと出力強度変化
が生じるので、画像処理部(16)によって測定された
ピークの強度変化を測定すれば、パワー・モニタ機構(
9)を別に設けなくてもレーザの出力モニタを行うこと
ができる。
In the above embodiment, the wavelength monitor mechanism (7) and the power
Although the monitor mechanism (9) was provided separately, the wavelength monitor mechanism (
The image processing unit (16) in 7) obtains a light intensity distribution as shown in Figure 3, so if it is operated for a long time without any control, the wavelength shift and output intensity change will occur as shown by the broken line. Therefore, if the intensity change of the peak measured by the image processing unit (16) is measured, the power monitor mechanism (
9) It is possible to monitor the laser output without separately providing it.

また、上記実施例では波長モニタ機構(7)にファブリ
ペロ−・エタロン(13)を用いた構成を例示したが、
プリズムやグレーティング・フィゾーの干渉計等の分光
素子であればよく、分光された光強度分布を測定するこ
とにより同様の効果を得ることができる。
In addition, in the above embodiment, a configuration in which a Fabry-Perot etalon (13) is used in the wavelength monitor mechanism (7) is exemplified;
Any spectroscopic element such as a prism or a grating Fizeau interferometer may be used, and the same effect can be obtained by measuring the intensity distribution of the separated light.

また、上記実施例では波長モニタ機構(7)に分光され
たレーザ光の光強度分布を画像処理部(16)によって
画像処理して波長ずれを求め、微調整用エタロン(5)
を駆動する構成を例示したが、光強度の分布は画像処理
によらなくても波長分布の測定ができる構成であればよ
い。例えば、第3図のx””xoの位置に光センサを配
置しておき、微調整用エタロン(5)を最適状態から変
化させてその時のX−Xoの位置における光強度の変化
の具合から微調整用エタロン(5)の最適状態の方向を
予測して微調整用エタロン(5)を制御するという方法
が考えられる。
In addition, in the above embodiment, the light intensity distribution of the laser beam separated by the wavelength monitor mechanism (7) is image-processed by the image processing unit (16) to determine the wavelength shift, and the fine adjustment etalon (5)
Although the configuration for driving the light intensity distribution has been exemplified, any configuration may be used as long as the wavelength distribution can be measured without image processing. For example, an optical sensor is placed at the position x""xo in Fig. 3, and the fine adjustment etalon (5) is changed from the optimum state, and the change in light intensity at the position X-Xo at that time is evaluated. A possible method is to predict the direction of the optimum state of the fine adjustment etalon (5) and control the fine adjustment etalon (5).

[発明の効果] 以上のように、この発明によればレーザ発振中は2個の
エタロンのうちの1個をレーザ・ビームの分光結果を元
にして制御することにより波長の安定化を実現し、レー
ザ出力を元にレーザ媒質に供給する印加電圧と他方のエ
タロンを時分割的に制御することにより出力の安定化を
行い、一方レザの発振停止後はエタロンの特性に併せて
これらを予測制御することで再発振直後のレーザ波長を
安定化することができるので、発振と停止を頻繁に繰り
返す波長安定化レーザや大出力レーザにおいてレーザを
有効に使用できる時間を大幅に増大することができる効
果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, during laser oscillation, wavelength stabilization is achieved by controlling one of the two etalons based on the spectral results of the laser beam. , the output is stabilized by controlling the applied voltage supplied to the laser medium and the other etalon in a time-sharing manner based on the laser output, and on the other hand, after the laser oscillation stops, these are predictively controlled according to the characteristics of the etalon. By doing this, the laser wavelength can be stabilized immediately after re-oscillation, which has the effect of greatly increasing the time that the laser can be used effectively for wavelength-stabilized lasers that repeatedly oscillate and stop, and for high-output lasers. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例に係るレーザ波長安定化装
置のブロック図、第2図は第1図の構成に適用される波
長モニタ機構の概略構成図、第3図は第2図の撮像索子
上の干渉縞の光強度分布の特性図、第4図(a)、(b
)は第1図の構成の動作の概要を説明するためのフロー
チャート、第5図は周知の狭帯域レーザ発振器の概略構
成図、第6図(a)〜(d)はレーザの発振波長幅を狭
くして波長決定する方法の原理を説明する特性図、第7
図(a)〜(c)はレーザの発振停止に伴うエタロンの
波長シフ]・の説明図、第8図(a)〜(C)は2枚の
エタロンの波長シフトの違いによる出力変化の原因の説
明図である。 図において、(1)はレーザ媒質、(2)は全反射鏡、
(3)は部分反射鏡、(4)は粗調整用エタロン、(5
)は微調整用エタロン、(6)はレーザ・ビーム、(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、(10)、(11)はサーボ機構、(
17)は時分割制御手段、(39)、(40)はエタロ
ン状態測定手段である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 弁理士 大 岩 増 雄 (外 2名) 四尻l気OX噌珊建J 纒園l(気oX噌型建朋 ムー)\【Vへ叶C−六 兆榊篤ヤ帛Qへ−YヨR 手 続 補 正 書 (自発) 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 6、補正の内容 2、発明の名称 レーザ波長安定化装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所    東京都千代田区丸の内皿丁目2番3号名
 称  (601)三菱電機株式会社代表者志岐守哉 4、代 埋入
FIG. 1 is a block diagram of a laser wavelength stabilizing device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a wavelength monitoring mechanism applied to the configuration of FIG. 1, and FIG. Characteristic diagrams of the light intensity distribution of interference fringes on the imaging probe, FIGS. 4(a) and (b)
) is a flowchart for explaining the outline of the operation of the configuration shown in FIG. 1, FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a well-known narrowband laser oscillator, and FIGS. Characteristic diagram explaining the principle of the method of narrowing the wavelength to determine the wavelength, No. 7
Figures (a) to (c) are explanatory diagrams of the wavelength shift of the etalon due to the stop of laser oscillation. Figures 8 (a) to (C) are the causes of output changes due to the difference in wavelength shift of the two etalons. FIG. In the figure, (1) is a laser medium, (2) is a total reflection mirror,
(3) is a partial reflector, (4) is a rough adjustment etalon, and (5
) is the etalon for fine adjustment, (6) is the laser beam, (7
) is the wavelength monitor mechanism, (8) is the control mechanism, (9) is the power monitor mechanism, (10) and (11) are the servo mechanism, (
17) is a time division control means, and (39) and (40) are etalon state measuring means. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Agent Patent Attorney Masuo Oiwa (2 others) Shishiri I OX Sosan Ken J Kien I (Ki o YyoR Procedural amendment (voluntary) 5. Detailed explanation of the invention in the specification to be amended. 6. Contents of the amendment 2. Name of the invention Laser wavelength stabilization device 3. Relationship with the person making the amendment Patent applicant address 2-3 Sara-chome, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Name (601) Mitsubishi Electric Corporation Representative Moriya Shiki 4, substitute

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  第1の分光手段と第2の分光手段により発振波長が可
変なレーザ・ビームを放射するレーザ発振手段と、レー
ザ発振手段から放射されるレーザ・ビームの一部を取り
出して発振波長を測定する波長モニタ手段と、波長モニ
タ手段の出力に基づいて第1の分光手段を制御してレー
ザ発振手段の波長を安定化する第1の制御手段と、レー
ザ発振手段から放射されるレーザ・ビームの一部を取り
出してレーザ出力を測定するパワー・モニタ手段と、レ
ーザ発振手段のレーザ媒質に対する印加電圧を制御する
電圧制御手段と、第2の分光手段を制御する第2の制御
手段と、パワー・モニタ手段の出力に基づいて電圧制御
手段と第2の制御手段を時分割的に動作させることによ
ってレーザ発振手段の出力を安定化する出力安定化手段
と、レーザ発振手段の発振中に生じた第1の分光手段と
第2の分光手段の熱歪量を測定してレーザ発振手段の発
振停止後に分光手段固有の熱時定数に基づいて第1の分
光手段と第2の分光手段をレーザ発振手段の発振前の状
態に制御する手段を備えることを特徴とするレーザ波長
安定化装置。
Laser oscillation means that emits a laser beam with a variable oscillation wavelength using a first spectroscopic means and a second spectroscopic means, and a wavelength that extracts a part of the laser beam emitted from the laser oscillation means and measures the oscillation wavelength. monitoring means; first control means for controlling the first spectroscopic means based on the output of the wavelength monitoring means to stabilize the wavelength of the laser oscillation means; and a part of the laser beam emitted from the laser oscillation means. a power monitor means for taking out and measuring the laser output; a voltage control means for controlling the voltage applied to the laser medium of the laser oscillation means; a second control means for controlling the second spectroscopy means; an output stabilizing means for stabilizing the output of the laser oscillation means by time-sharingly operating the voltage control means and the second control means based on the output of the laser oscillation means; After measuring the amount of thermal strain in the spectroscopic means and the second spectroscopic means and stopping the oscillation of the laser oscillating means, the first spectroscopic means and the second spectroscopic means are activated to oscillate the laser oscillating means based on the thermal time constant specific to the spectroscopic means. A laser wavelength stabilizing device characterized by comprising means for controlling to a previous state.
JP26546788A 1988-10-20 1988-10-20 Laser wavelength stabilizer Pending JPH02112294A (en)

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