JPH02285694A

JPH02285694A - 色素レーザ装置

Info

Publication number: JPH02285694A
Application number: JP10652889A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ishibashi; 誠石橋; Teruichiro Fukazawa; 深澤　輝一郎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-26
Filing date: 1989-04-26
Publication date: 1990-11-22

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、例えば色素セルに色素溶液を循環させる色素
溶液の循環構造を備えた色素レーザ装、置に関する。

（従来の技術）色素レーザ装置は、液体レーザの一種であり、活性媒質
である有機色素溶液自体のエネルギー準位間の遷移によ
ってレーザ発振する。このような色素レーザ装置は例え
ば特開昭６２−２４８２７４号公報に示されるものがあ
る。この色素レーザ装置は第４図に示されるように色素
セル１に対して供給する色素溶液を収容する色素溶液タ
ンク２が設けられており、この色素溶液タンク２内の色
素溶液は循環回路中に設けられた循環ポンプ３によって
強制的に循環される。また、色素セル１を通過した後の
色素溶液は循環回路中に設けられたフィルター４もしく
はサブフィルター５のいずれかを通過することでレーザ
発光時によって光分解し発生した生成物を除去するよう
になっている。

このようにフィルター４およびサブフィルター５を設け
ることにより、色素溶液中の光分解生成物を除去するこ
とで、色素交換の頻度を減少させ経済的なレーザ発振が
できる。

このように構成された色素レーザ装置は出力波長を変更
する場合には、使用する色素の種類を変えたり、光学系
を変更して装置を調整していた。

しかしながら、溶液循環系の洗浄、交換および調整には
多大な時間を要してしまうものであった。

（発明が解決しようとする課題）色素レーザ装置は発振するレーザ光の波長を変更する場
合には、色素溶液自体を完全に別のものに入れ変えたり
、光学系を変更することが必要であり、波長を変更する
ための作業に非常に手間のかかるものであった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、広い
波長帯域でレーザ発振ができ、かつ、高効率を得ること
ができる色素レーザ装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、色素セルを設け、色素溶液を収容する色素溶
液タンクを設け、色素セルと色素溶液タンクとの間で色
素溶液を循環させる循環手段を設け、上記色素溶液中に
色素を供給量可変に供給する色素供給手段を設け、上記
色素溶液中に溶媒を供給量可変に供給する溶媒供給手段
を設け、上記循環中の色素溶液の濃度を検知する濃度検
知手段を設け、この濃度検知手段からの検知信号を受け
この信号に応じて上記色素供給手段および溶媒供給手段
のそれぞれの供給量を制御する制御手段を設け、この制
御手段の制御条件を入力する入力手段を設けた色素レー
ザ装置にある。

（作　用）色素溶液タンクに対する色素供給手段および、溶媒供給
手段のそれぞれの供給量を制御手段が制御することがで
きる。また、色素および、溶媒の供給量は上記濃度検知
手段の検知値に基づいて制御される。

（実施例）本発明における第１実施例を図面を参照して説明す、る
。第１図に示される色素レーザ装置１０はレーザ光を励
起するための色素セル１１を有しており、さらに、色素
溶液タンク１２を備えている。この色素セル１１と上記
色素溶液タンク１２との間には循環回路１３が接続され
ており、上記色素溶液タンク１２の吐出側には循環手段
としての循環ポンプ１４が設けられている。さらに、こ
の循環ポンプ１４の吐出側にはフィルター１５が設けら
れており、この、フィルター１５のさらに下流側には温
度センサー１６、圧力センサー１７、流星センサー１８
、が順次配設されている。これらの各センサー１６，１
７．１８は後述する第１のコントローラー９に対してそ
れぞれの検出値を示す信号を出力するようになっている
。この第１のコントローラー９は循環ポンプ１４の色素
溶液の循環量を制御するものであり、上記温度センサー
１６、圧力センサー１７、および流量センサー１８から
の信号を受け、これに応じて循環回路１３への循環量を
一定に保つように制御するようになっている。

さらに、上記流量センサー１８の下流側には濃度計２０
が設けられている。一方、上記色素溶液タンク１２には
色素供給装置２１が接続されている。また、同様に色素
溶液タンク１２には溶媒供給手段としてのアルコール供
給装置２２が接続されている。上記色素供給装置２１に
は色素タンク２３が設けられており、この色素供給装置
２１は色素タンク２３から上記粉末状態もしくは濃縮溶
液状の色素を色素溶液タンク１２に色素を供給するとと
もに、この色素の供給量を変更できるようになっている
。また、上記アルコール供給装置２２にはアルコールタ
ンク２４が設けられている。

そして、上記アルコール供給装置２２はアルコールタン
ク２４から上記色素溶液タンク１２にアルコールを供給
するとともに、このアルコールの供給量を変更できるよ
うになっている。

この様に構成された色素供給装置２１およびアルコール
供給装置２２には例えば制御状態を表示するデイスプレ
ーを有するマイクロコンピュータによって構成された第
２のコントローラ２５が接続されている。

この第２のコントローラ２５には濃度計２０および出力
モニター２６が図示しないインターフェイスを介して接
続されている。ここで、出力モニター２６は色素レーザ
の出力を検出するためのものであり、上記色素セル１１
から出力されるレザ光りの光路上に配設されたビームス
プリッタ２６ａにより分岐された色素レーザ光りの一部
を受光して色素レーザ光の出力波長および出力値を検出
するようになっている。また、この出力モニター２６は
表示部を有しており、例えば図示しないデイスプレーに
よりレーザ出力値を表示するようになっている。

さらに、上記第２のコントローラ２５には例えばキーボ
ードからなる入力部２７が接続されている。この入力部
２７は上記第１および第２のコントローラ１９．２５を
起動するためのものであり、上記色素セル１１から出力
されるレーザ光に要求される発振波長を入力することが
できる。なお、上記色素セル１１には例えば励起ランプ
２８が設けられており、入力部２７からの出力信号によ
り励起光の発光を開始するようになっている。

以下上述した色素レーザ装置１０の作動について説明す
る。

まず、色素レーザ装置１０を動作させるため、入力部２
７により、第１のコントローラ１９、第２のコントロー
ラ２５および励起ランプ２８を起動させる。これにより
、上記第１のコントローラ１９はポンプ１４を起動させ
、循環回路１３内に矢印方向に色素溶液を循環させる。

そして、上記第１のコントローラ１９は温度センサー１
６、圧力センサー１７、流量センサー１８からの信号を
受けてフィードバック制御を行い、所定の循環状態を維
持するようになっている。

また、このとき励起ランプ２８は色素セル１１の励起を
開始し、色素セル１１からは色素レーザ光りが出力され
る。この色素レーザ光りは上記ビームスプリッタ２６ａ
によりごく一部が分光され、上記出力モニター装置２６
の図示しない出力検知部に入射される。これによりレー
ザ光りにおける最大出力波長を検知するようになってい
る。

こうしてレーザ光りが出力される状態において、上記第
２のコントローラ２５は最大出力波長の設定を待ってい
る。そして、入力部２７において要求する出力波長を入
力すると、第２のコントロう２５は上記濃度計２０およ
び出力モニター２６からの信号を受け、これを基に色素
溶液の濃度制御を行う。色素濃度の制御は上記色素供給
装置２１およびアルコール供給装置２２を制御すること
によって行われる。

つまり、上記第２のコントローラ２５は設定された波長
のレーザ光を発振するための色素濃度を演算し、この濃
度になるように色素供給装置２１およびアルコール供給
装置２２をフィードバック制御する。ここで、制御に必
要な色素濃度は実験によって得られた色素溶液濃度と出
力レーザ光波長との関係式によって演算するようになっ
ている。

上記色素タンク２３とアルコールタンク２４から、所定
の比率で色素およびアルコールが上記色素溶液タンク１
２に供給される。

なお、色素溶液の濃度検知から色素供給装置２１および
アルコール供給装置２２の供給量制御までの工程を連続
的に繰り返して行うようになっている。

また、上記フィルター１５は色素溶液中に発生された光
分解生成物を除去するために設けられている。

例えば上記色素がローダミン６Ｇを使用し上述の制御を
行うと、所定波長（例えば波長５７０［ｔｖ］）付近で
発振出力のピークを持ち、その両側の波長では発振出力
は徐々に低下していくという特性になる。また、他の色
素を用いた場合でも波長は異なるが同様の特性になるこ
とが確認されている。

そして、上述のように色素溶液の濃度を変更することに
より、第３図に示されるように、濃度ｎｌ、ｎ２．ｎ３
のそれぞれでレーザ発振させた場合に濃度の変化に従い
発振波長のピークが変化する。各濃度の関係はｎｌ＜ｎ
２．＜ｎ３の関係となっており、濃度が高いほどピーク
波長も長くなる。

これは、色素レーザの以下の性質に従って出力されてい
ることに起因する。

レーザ出力のスペクトル分布は色素の当該波長における
蛍光強度とその波長での吸収強度の競合により決まる。

一般に蛍光帯の短波長側は吸収帯と重なる。

色素溶液の濃度を高くすると吸収帯の影響により出力が
長波長側ヘシフトしていく。

つまり、上述の色素レーザ装置１ｏはこの関係を利用す
ることができる構造となっている。上記色素溶液タンク
１２内に収容される色素溶液の濃度を変更することによ
り、例えば第３図中に鎖線で示される波長範囲ａ内でピ
ーク波長を発振させることができる。そして、上記色素
溶液タンク１２内の容量を越えないがぎり、連続的に濃
度の調整を行うことが可能である。

これにより、従来構造において発振波長の変更に際して
は色素溶液を完全に入れ替えるが、または光学系を調整
する等の手間のかがる作業が必要であったが、このよう
な作業を削減することができる。そして、出力させたい
波長を上記入力部２７に入力することで、色素レーザ光
の発振波長を変更させることができる。

なお、本発明は上記一実施例にのみに限定されるもので
はない。例えば上記色素溶液タンク１２に対して第２図
に示されるように、補助タンク２９を設けることにより
タンクの容量を増加させ、タンク１２．２９内の色素溶
液の交換頻度を減少させたものも含まれる。

また、上記第２のコントローラ２５は、入力部２７に対
して要求されるレーザ光の発振波長を入力することで、
必要な色素溶液濃度を演算するようになっているが、こ
れに限定されない。例えば使用者が要求する発振波長の
レーザ光を出力するための色素濃度を予め実験によって
求め、この実験データから得られた制御すべき色素溶液
濃度を上記入力部２７に入力するように構成してもよい
。

［発明の効果コ色素セルと色素溶液タンクとの間で循環する色素溶液に
対して設けられた、色素供給手段および溶媒供給手段と
により、色素溶液の濃度を変更することで色素レーザ光
の出力ピーク波長を変更することができる。また、濃度
検知手段と、この濃度検知手段の検知信号に応じて上記
色素供給手段と、溶媒供給手段とを制御することにより
、自動的に色素溶液の濃度を変更することができる。

これにより、従来は発振波長を変更するために、色素溶
液を完全に異なるものと交換するか、光学系の調整を行
うという手間のかかる作業を必要としたが、本発明によ
れば色素溶液の交換頻度を減少させることができ、かつ
、出力ピーク波長を変更することが容品な色素レーザ装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の色素レーザ装置の概
略的構成図を示す平面図、第２図は本発明における他の
実施例の色素レーザ装置の概略的構成を示す平面図、第
３図は色素レーザ装置の７反共に対する色素レーザ出力
の関係を示し濃度変化に応して出力ピーク波長が変化す
ることを示す波長対出力特性図、第４図は従来の色素レ
ーザ装置の概略的構成を示す平面図である。１１・・・色素セル、１２・・・色素溶液タンク、１３
・・・循環回路、］４・・・循環ポンプ（循環手段）、
２０・・・濃度計（濃度検知手段）、２１・・・色素Ｃ
供給装置（色素供給手段）、２２・・・アルコール供給
装置（溶媒供給手段）、２５・・・第２のコントローラ
（制御手段）、２７・・・入力部（入力手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

色素セルと、色素溶液を収容する色素溶液タンクと、上
記色素セルと溶液タンクとの間で色素溶液を循環させる
循環手段と、上記色素溶液中に色素を供給量可変に供給
する色素供給手段と、上記色素溶液中に溶媒を供給量可
変に供給する溶媒供給手段と、上記循環中の色素溶液の
濃度を検知する濃度検知手段と、この濃度検知手段から
の検知信号を受けこの信号に応じて上記色素供給手段お
よび溶媒供給手段のそれぞれの供給量を制御する制御手
段と、この制御手段に対して制御条件を入力する入力手
段とを具備することを特徴とする色素レーザ装置。