JPH02294088A - パワーレーザ発生器 - Google Patents

パワーレーザ発生器

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JPH02294088A
JPH02294088A JP2082891A JP8289190A JPH02294088A JP H02294088 A JPH02294088 A JP H02294088A JP 2082891 A JP2082891 A JP 2082891A JP 8289190 A JP8289190 A JP 8289190A JP H02294088 A JPH02294088 A JP H02294088A
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JP2082891A
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Jean-Luc Ayral
ジャン―リュク、アイラル
Jean Pierre Huignard
ジャン―ピエール、ウイグラール
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    • H01S3/23Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2308Amplifier arrangements, e.g. MOPA
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    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
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    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
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    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10076Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating using optical phase conjugation, e.g. phase conjugate reflection

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、出力ビームの角度の向きを制御することを可
能にするパワーレーザ発生器に関するものである。
従来の技術 多くの分野、たとえばテレメータおよび、ミサイル誘導
、においては、それの空間一時間可干渉性のために比較
的長い経路にわたって「非常に細い線」を定めることを
可能にするレーザビーム基準要素として用いられる。
短い距離にわたる陸上ミサイル゜誘導のために、たとえ
ば数ミリワットのパワー「ヘリウムーネオン」型レーザ
ー発生器が用いられる。この種の発生器により発生され
たビームは誘導またはテレメータのために用いるのに十
分細い。更に発生器自体は、それの出力されたビームの
与えられた向きに沿う向きを変えることを可能にする。
この目的のために、レーザ発生器を板の上に取り付ける
のに十分であり、2本または3本の軸に沿ってこの板を
、モータにより、動かすことができる。
とくに、高速で動かねばならない陸上ミサイル誘導装置
のために、レーザ発生器の出力端子においてレーザビー
ム自体に置かれる偏向セルが製作されている。その偏向
セルは、たとえば、当業者に周知の音響光スタチック偏
向器として電気的に制御される。この種の偏向器の利点
は、偏向器に与えられる偏向命令に偏向器が非常に速や
かに応答することである。他方、それらの偏向器は低エ
ネルギーのレーザビームだけを偏向できることが大きな
欠点である。実際に、パワービームの場合には、レーザ
ビーム自体により偏向器が非常に急速に劣化させられ、
与えられた偏向角度が大きくなると偏向器の効果が大幅
に低下する、すなわち、偏向されたビームのエネルギー
が偏向角の増大の関数として減少する。
発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、レーザ発生器自体に対する角度出力の
向きを大きな角度の場で変えることができるレーザビー
ムを発生でき、しかも、従来の発生器により放出された
レーザビームの品質、とくに空間と時間、を保つことが
できるパワーレーザ発生器を得ることである。
課題を解決するための手段 本発明に従って、与えられた波長のパイロットレーザビ
ームを放出する手段と、 制御可能な偏向器と、 ビーム分離器と、 パイロットビームの波長のレーザ増幅媒質と、位相結合
非直線反射鏡と、 をビームが伝わる同じ光軸上に逐次備える出力ビームの
放出の向きを制御するパワーレーザ発生器が得られる。
実施例 第1図はパワーレーザ発生器の第1の実施例を示す。パ
ワーレーザ発生器の出力ビーム2の放出の向き1は、制
御入力端子3へ加えられる制御命令の関数として制御さ
れる。
この発生器は、発振モードと安定性の面で高品質、とく
に照準が、であるエネルギーのレーザビームを放出する
手段4を有する。その手段4は、たとえば、ファブリー
ベロー型Qスイッチを有する発振レーザ発生器で構成さ
せられる。
発生器4により放出されたこのパイロットレーザビーム
5は、たとえばTcO,またはLINb0 3ブラック
セルのような、〜信号偏向器7の入力窓6に入射する。
それらの素子はこの技術において知られているものであ
るから、これ以上の説明は省略する。偏向器7を通って
、そりの出力窓8に現れたパイロットレーザビーム5は
、たとえば偏光型の分離器9を通る。この場合には、偏
向器11、たとえば4分の1波長板12、が分離器9の
出力端子10におけるパイロットレーザビームの光路上
に置かれる。
この偏向器11の出力端了に得られたレーザビーム13
は、それの波長に適するレーザ増幅媒質14へ送られる
。この増幅媒質の出力端子15は反射fil6へ結合さ
れる。その反射鏡16は、本発明の特徴に従って、レー
ザ増幅媒質14から来た同相入射波17を反射1118
に結合する機能を有する非直線媒質で構成される。した
がって、入射波が位相ひずみをaするものとすると、そ
の反射鏡は、逆のひずみを有する反射波と同じ位相ひず
みを有する反射波を戻す「結合」反射鏡と呼ばれている
増幅媒質14を通過中に、たとえば、この増幅媒質中で
行われるボンピング20へ接続される熱レンズの周知の
作用によって波は位相ひずみを生ずる。したがって、一
般に、周辺部のそれと、波の動く向きとに対して中心「
遅れ」にビームの光線が位置させられる。
上記のような特性でビームを反射する結合反射鏡により
、「遅らされる」光線は、増幅媒質14を2回目に透過
する前に、この反射鏡の動く向きに対して同じ振幅のも
のより先になる。次に、波が増幅媒質14を2回目に透
過すると、1回目の透過によりひき起こされたひずみを
補償し、最初の波の位相の質を回復し、かつビームのパ
ワーを増幅することが可能にされる。
図示の例においては、結合反射fl!16を有する増幅
媒質14の出力而15の結合手段19は集束レンズで構
成される。
結合反射鏡16は、とくに入射波の位相ひずみを補償で
きる結合波を形成するのに完全に適する非直線媒質で構
成される。それらの媒質は、たとえば、メタン(CI1
4 )−、六フッ化硫黄(SP6 )等のような気体、
またはガリウムひ素(GaAs)のような電気光学結晶
である。気体の場合には刺激されたブリュアン効果が発
生され、電気光学結晶の場合には光の屈折効果が発生さ
れる。
しかし、非直線媒質のための材料のうちで、刺激された
ブリュアン効果を生ずる材料は、lonsのパルスでは
、たとえば20〜500rqJの高いピーク出力を有す
るパルスで動作する増幅されたレーザビームの位相ひず
みを補償するのに適するから有利であることに注目すべ
きである。
以上説明したレーザ発生器の動作を次に説明する。
パイロットレーザ発生器4は低エネルギーおよび高品質
のレーザビーム5を発生する。このパイロットレーザビ
ーム5は、偏向器7の入力端子3へ加えられた制御信号
の関数として希望の角度の向きに従って、偏向させられ
る。この偏向はこの技術において知られている原理に従
って行われ、それの制御は、偏向器7の重要な要素を構
成する結晶へ加えられる超高周波信号の周波数の制御に
よって確実に行われる。
このようにして偏向されたビームは分離器を通る。この
分離器は、その人射ビームの波のために、ビーム全体を
ほとんど透過させる平行面を有する板として実際に作用
する。それから、そのビームは4分の1波長板12を1
回目に透過する。次にそのビームは増幅媒質14を1回
目に透過し、それから結合反射鏡16により反射された
後で、逆向きに2回目に透過することにより増幅される
結合反射tA16は、上記のように、増幅によるひずみ
の修正を可能にする。 それから、レーザビームは4分
の1波長板12を2四〇に透過してから、分離器9に再
び入射する。1回目の透過中にビームが4分の1波長板
を2回通るとそのビームは円偏光され、それから2回目
の透過中にビームは入射波から90度直線偏光させられ
る。したがって、分離器9はとくに偏光の弁別により、
ビームが制御可能な偏向器7に入射することを阻止する
ことによって、レーザビーム発生器の出力端子へ高エネ
ルギーレーザビーム2を完全に変更できる。
制御可能な偏向器7はそれの損傷または劣化を阻止する
偏向器7により偏向が加えられて、増幅媒質14の入力
端子に存在する入射ビーム5の偏向角度は、分離器9の
出力と再び同一である。この条件は、種々の媒質中のビ
ームの伝送の幾何学的構造により非常に容易に示される
第2図は本発明のレーザ発生器の第2の実施例を示す。
この実施例の原理は第1図に示す実施例の原理と同一で
あるが、レーザ増幅媒質30は、ビーム32の多重反射
31の後でビームの増幅利得を非常によく一様にする「
スラブ」型である。
この種のレーザ発生器は固体レーザ増幅媒質、たとえば
ネオジムまたはYAG (イットリウム●アルミニウム
・ガーネット)の棒または板にとくに適する。それらの
構造は、1.00 ミクロンに近い波長の入射波の多重
通過にとくに適合する。
第2図に示されているそのようなレーザ発生器では、持
続時間がlOnsで、繰返し率が約1 0H zである
パルスにレーザでパイロットレーザ33を形成する試作
品を発明者は製作した。
音響光型偏光器34はTcO 2またはLINb03の
ブラックセルであって、分解能が103点、直径が1m
m台のレーザビーム35に対して偏向角度が±30度、
または直径がlOIIII台のレーザビーム35に対し
ては偏向角度が±3度であり、偏向の有効性は50%以
上に容易に達する。
増幅媒質30は閃光電球または半導体レーザのネットワ
ークにより光学的にボンピングされるNd−YAGであ
る。製作された試作品においては、利得は20dI3で
あって、レーザビームが2回透過した後で200mJに
等しい出力エネルギーを得ることを可能にする。
結合m36は自己ボンビングされるCI+4ブリュアン
セルで構成され、1.06ミクロンに等しい波長におい
て最適化される反射条件の下で、C114ガスは100
バールの圧力で、反射率は80%より高い。
第3図は本発明のレーザ発生器の第3の実施例を示す。
実施例の基本原理は前記2つの実施例と同じであるが、
レーザ増幅媒質40は「レーザ板」の第2の部分43で
構成される。レーザ板の第1の部分41はパイロットレ
ーザ発生器自体を構成する。そのパイロットレーザ発生
器はたとえばNd−YAGである。その場合には、レー
ザ板の断面は比較的大きく、偏向器47により偏向させ
られることにより増幅が行われる。この多重通過は反射
鏡43による多重反射、またはレーザ板の外部の全反射
プリズムによる多重反射により行われる。
第3図に示す実施例においては、偏向されたレーザビー
ム45の部分がレーザ板40の第2の部分を6回通過す
る。この構成の利点の1つは、比較的短いレーザ板で非
常に長い増幅媒質、たとえば第3図に示す実施例の3倍
の長さの増幅媒質を得ることを可能にすることである。
本発明のレーザ発生器のそれらの3つの構造により、高
利得増幅媒質中に、とくに熱レンズの作用により生じさ
せられる位相ひずみを自己修正することを可能にする。
結合波は、±30度に等しい偏向角度でも、入射波と同
じ向きに、正確なやり方で発生される。低パイロットエ
ネルギービームの偏向角度はパワービームへ移され、偏
向されて、増幅された波は入射パイロット波と同じ空間
的品質を有する。
以上説明した構造は他の入射ビーム偏向装置、たとえば
オプトメカニカル装置と.電気光学的装置との少なくと
も一方にもちろん適合する。また、X−Y偏向装置、た
とえば交差した2個の音響光学セルを空胴中に挿入する
ことにより、ビームの二次元偏向が行われる。
【図面の簡単な説明】
第1〜3図は本発明のレーザ発生器の種々の次っれいを
示す線図である。 4・・・パイロットレーザビーム発生器。7・・・偏向
器。 9・・・ビーム分離器。1l・・・f一光器。12・・
・4分の1波長板。14、40・・・レーザ増幅媒質。 16・・・非直線鏡。43・・・反射鏡。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、与えられた波長のパイロットレーザビーム(5)を
    放出する手段(4)と、 制御可能な偏向器(7)と、 ビーム分離器(9)と、 パイロットビームの波長のレーザ増幅媒質(14)と、 位相結合非直線反射鏡(16)と、 をビームが伝わる同じ光軸上に逐次備えることを特徴と
    する出力ビーム(2)の放出の向き(1)を制御するパ
    ワーレーザ発生器。 2、請求項1記載のレーザ発生器であって、与えられた
    波長のパイロットレーザビーム(5)を放出する手段(
    4)は、発振モードと安定性の面で目標の性質が良い低
    エネルギービームを発生するパイロットレーザビームを
    発生するパイロットレーザ発生器を有することを特徴と
    するレーザ発生器。 3、請求項1または2記載のレーザ発生器であって、前
    記制御可能な偏向器(7)は音響光型偏光器で構成され
    ることを特徴とするレーザ発生器。 4、請求項3記載のレーザ発生器であって、前記音響光
    型偏光器はブラックセルとくに (Teo_2)セルまたは(iNbO_3)セルである
    ことを特徴とするレーザ発生器。5、請求項1〜4のい
    ずれか1つに記載のレーザ発生器であって、前記ビーム
    分離器(9)は偏光分離器と、4分の1波長板(12)
    のような偏光器(11)とで構成されることを特徴とす
    るレーザ発生器。 6、請求項1〜5の1つに記載のレーザ発生器であって
    、前記位相結合非直線反射鏡(16)は非直線媒質で構
    成されることを特徴とするレーザ発生器。 7、請求項6記載のレーザ発生器であって、前記非直線
    媒質は、その内部において刺激されたブリュアン作用が
    生じさせられる、メタン (CH_4)、六フッ化硫黄(SF_6)のような気体
    、その中において光屈折作用が生じさせられる、ガリウ
    ムひ素(GaAs)のような電気光学結晶のうちの少な
    くとも1つで構成されることを特徴とするレーザ発生器
    。 8、請求項1〜7の1つに記載のレーザ発生器であって
    、前記レーザ増幅媒質(14)は「スラブ」型(30)
    であることを特徴とするレーザ発生器。 9、請求項1〜7の1つに記載のレーザ発生器であって
    、前記レーザ増幅媒質(40)は「レーザ板」の第2の
    部分(42)で構成され、レーザ板の第1の部分(41
    )はパイロットレーザ発生器を構成し、前記レーザ板は
    比較的大きい断面のものであり、第2の部分(42)の
    偏向されたビームの多重通過により増幅が行われ、ビー
    ムの多重通過は、レーザ板の外部の、反射鏡(43)ま
    たは全反射プリズムにおける多重反射により行われるこ
    とを特徴とするレーザ発生器。 10、請求項1〜9の1つに記載のレーザ発生器であっ
    て、位相結合非直線反射鏡(16)を有する、増幅媒質
    (14)の出力面(15)の結合手段(19)を有し、
    その手段は集束レンズで構成されることを特徴とするレ
    ーザ発生器。
JP2082891A 1989-03-31 1990-03-29 パワーレーザ発生器 Pending JPH02294088A (ja)

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