JPH03108387A - インジェクション方式によるレーザ発振器 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、インジェクション方式によるレーザ発振器に
関するものである。

（従来の技術） 従来より、高品質のレーザ光を得る方法として、インジ
ェクション方式のレーザ発振器が知られている。これは
、親となるレーザ（以下、マスターレーザと称す）と子
となるレーザ（以下、スレーブレーザと称す）を組合わ
せ、このマスターレーザから弱い種となるレーザ光をス
レーブレーザに導入し、スレーブレーザの強力なレーザ
励起領域のゲインを用いて、マスターレーザ光と同質の
強力なレーザ光を得る方法である。

この様なインジェクション方式のレーザ発振器の一例を
第５図に示した。即ち、親となるレーザ発振器（以下、
マスターオシレータと称す）１から出射したレーザ光は
、インジェクションミラー５を介して、子となるレーザ
発振器（以下、スレーブオシレータと称す）２の共振器
光軸上に導入される。このインジェクションミラー５か
ら導入されたマスターレーザ光は、スレーブオシレータ
２の内部にある強力なレーザ励起領域を通過するように
構成されている。なお、このスレーブオシレータ２には
、インジェクションミラー５と前記励起領域を挟んで、
曲率を持った出力ミラー３と平面状のりアミラー４から
成る共振器を有している。また、この出力ミラー３また
はりアミラー４には、導入したマスターレーザ光とスレ
ーブオシレータ２の共振器長との縦モードを同調するた
めの共振器長制御を行うピエゾ素子７が設けられ、ピエ
ゾドライバ１０によって駆動されるように構成されてい
る。また、出力ミラー３から発振したレーザ光の軸上に
は、レーザ光を二分割するビームスプリッタ８が設けら
れ、このビームスプリッタ８から洩れ出るレーザ光の波
形を、高速光センサ９を介してトランジェントレコーダ
１１でモニターするように構成されている。さらに、前
記マスターオシレータ１は、内部にグレーティング（回
折格子）を有し、波長の選択を行えるように構成され、
また、その発振縦モードはシングルであり、縦モードの
安定化機構としてスタビライザ６が設けられている。

この様に構成された従来のインジェクション方式のレー
ザ発振器は、以下に述べる様に動作する。

即ち、マスターオシレータ１においては、グレーティン
グを用いる、エタロンを用いる等、種々の方法によって
微弱ではあるが非常に高品質のレーザ光が作り出される
。しかし、マスターオシレータ１においては、非常に微
妙な光学素子が用いられ、それらは大出力のレーザ光に
対する耐力がないため、大きな出力を得ることはできな
い。そこで、この微弱なレーザ光を強力な励起領域を持
つスレーブオシレータ２に導入し、スレーブオシレータ
２の共振器中で、その励起領域のゲインを用いて成長さ
せ、強力なレーザ光を得るようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の様なインジェクション方式のレー
ザ発振器には、以下に述べる様な解決すべき課題があっ
た。即ち、マスターオシレータ１からの微弱なレーザ光
を、スレーブオシレータ２に導入し、スレーブオシレー
タ２を発振させると、通常は、マスターレーザ光とスレ
ーブオシレータの発振光の縦モードは合わず、わずかに
ずれて、ビーティング波形となって発振する。このビー
ティング波形は、ビームスプリッタ８から洩れ出るレー
ザ光を高速光センサ９でモニターすることによって検出
される。この様にインジェクションロックがはずれてビ
ーティング波形になると、マスターオシレータからのレ
ーザ光の種と異なる縦モードとなるため、スレーブオシ
レータの励起領域でのレーザ光の立ち」ニリが、インジ
ェクションロックがかかった状態よりも遅くなる。そこ
で、この様なビーティング波形をインジェクションロッ
クのかかった波形にするには、スレーブオシレータ２の
共振器長制御のために設けられたピエゾ素子７を、ピエ
ゾドライバ１０に電圧を印加することによって駆動し、
共振器長を変化させて、マスターレーザ光とスレーブオ
シレータからの発振光との縦モードが合うように調整す
る。その結果、インジェクションロックのかかった波形
になると、スレーブオシレータにはマスターオシレータ
からのレーザ光の種が常にある状態となるため、スレー
ブオシレータの励起領域におけるレーザ光の立ち上りが
早くなる。

しかしながら、ピエゾドライバ１０の電圧をこのままの
状態に固定しておくと、室温の変化やスレーブオシレー
タの熱的影響等によって、スレーブオシレータの共振器
長が変化し、その結果、マスターオシレータとスレーブ
オシレータの縦モードがずれて、再びビーティング波形
となり、安定したレーザ発振を得ることができなかった
。

本発明は、以上の欠点を解消するために提案されたもの
で、その目的は、常に安定したレーザ発振を得ることの
できる、信頼性の高いインジェクション方式のレーザ発
振器を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明のインジェクション方式のレーザ発振器は、子と
なるレーザ発振器に設けられた共振器の軸上に、レーザ
光を二分割するビームスプリッタを配設し、このビーム
スプリッタから出力されるレーザ光の波形を、高速光セ
ンサを介してモニターする手段を設け、一方、子となる
レーザ発振器の共振器に、その共振器長を調節する手段
を設け、前記モニター手段及び調節手段をコンピュータ
に接続し、前記モニター手段によって検出されたレーザ
光の波形に基づいて、前記調節手段を制御することを特
徴とするものである。

（作用） 本発明のインジェクション方式のレーザ発振器によれば
、スレーブオシレータの共振器長が熱等の外部の影響を
受けて変化しても、コンピュータによって制御し、スレ
ーブオシレータの共振器長を適宜調節することにより、
常にインジェクションロックのかかった波形を得ること
ができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図乃至第４図に基づいて具
体的に説明する。なお、第５図に示した従来型と同一の
部月には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施例においては、第１図に示した様に、共振器長を
調節する調節手段であるピエゾドライバ１０に、Ｄ／Ａ
コンバータ２０を介してコンピュータ２１が接続されて
いる。また、スレーブオシレータ光を高速光センサ９を
介してモニターするモニター手段であるトランジェント
レコーダ１１が、前記にコンピュータ２１に接続されて
いる。

そして、スレーブオシレータ光のモニター信号が、トラ
ンジェントレコーダ１１からコンピュータ２１に人力さ
れ、コンピュータ２１はそのデータを基にして、Ｄ／Ａ
コンバータ２０に接続されているピエゾドライバ１０を
介してピエゾ素子７に信号を送り、スレーブオシレータ
の共振器長を適宜変化させるように構成されている。

この様な構成を有する本実施例のインジェクション方式
のレーザ発振器は、以下に述べる様に動作する。即ち、
マスターオシレータ光をスレーブオシレータに注入した
状態で、スレーブオシレータを発振させる。スレーブオ
シレータから発振したレーザ光をビームスプリッタ８で
分光し、その光波形を高速光センサ９に入れる。この高
速光センサ９には、光波形のデータを一時的に保存でき
るトランジェントレコーダ１１が接続されており、この
トランジェントレコーダ１１には、スレーブオシレータ
の電源回路の構成部品であるサイラトロン電流のモニタ
ー信号が外部トリガーとして接続されている。この外部
トリガーがトランジェントレコーダ１１に入力した時点
を始点として、レーザ光が現れるまでの時間を、“発振
遅延時間”として計測することができるように構成され
ている。

また、この発振遅延時間の最小値を見つけるために、コ
ンピュータ２１からピエゾドライバ１０に、レーザ波長
のλ／２以上スキャンするように、ＯＶから６Ｖまで、
０．１Ｖステツプで印加電圧を上昇させるように指令を
送る。ピエゾドライバ１０にＯｖから６ｖを印加する間
に発振遅延時間を測定し、その値が最小となる点を見つ
ける。この発振遅延時間の最小値の時に、ピエゾドライ
バ１０に印加した電圧及びその時の波形のピーク値をコ
ンピュータで記憶しておき、ピエゾドライバにＯＶから
６Ｖまで印加し終わったら、すぐに発振遅延時間の最小
値の時に印加した電圧を印加し、その↑は圧に固定して
おく。このままの状態にしておくと、ある時間は第２図
に示した様なインジェクションロックのかかった波形が
出てくるが、室温の変化やスレーブオシレータの熱的影
響で縦モードがずれてきて、第３図に示した様なビーテ
ィング波形や第４図に示した様なロックはずれ波形が生
じてくる。

ここで、ビーティング波形について説明する。

即ち、“ビーティング波形”は、インジェクションロッ
クのかかった波形より発振遅延時間が長く、ピーク値が
高く、また、ピエゾドライバに印加する電圧がわずかに
大きい時に現れる。一方、“口ツクはずれ波形“は、イ
ンジェクションロックのかかった波形より発振遅延時間
が長く、ピーク値が低く、また、ピエゾドライバに印加
する電圧がわずかに小さい時に現れる。さらに、ロック
はずれ波形のピーク値の１０％の時の発振遅延時間の値
と、ピーク値の時の発振遅延時間の値との差は、インジ
ェクションロックのかかった波形に比べて大きい。これ
らの条件を前記コンピュータ２１に記憶させておく。即
ち、インジェクションロックのかかった波形のピーク値
の１．２５倍を超え、また、発振遅延時間が長ければビ
ーティング波形であり、コンピュータ２１は発振遅延時
間の最小値から外れてきていると判断し、ピエゾドライ
バ１０に印加する電圧を０．１Ｖ下げる。逆に、インジ
ェクションロックのかかった波形のピーク値の０．９倍
以下で、また、発振遅延時間が長く、さらに、インジェ
クションロックのかかった波形の１０％の時の発振遅延
時間の値と、波形のピーク値の発振遅延時間の値の差が
、１．１倍以上になった場合は、ロックはずれ波形とし
て、コンピュータ２１は発振遅延時間の最小値から外れ
てきていると判断し、ピエゾドライバ１０に印加する電
圧を０．１ｖ上げる。

この様に、本実施例によれば、スレーブオシレータの共
振器長が熱等の外部の影響を受けて変化しても、コンピ
ュータによって制御することにより、常にインジェクシ
ョンロックのかかった波形を得ることができ、スレーブ
オシレータにはマスターオシレータからのレーザ光の種
が常にある状態となるため、スレーブオシレータの励起
領域におけるレーザ光の立ち上りが早くなるので、安定
したレーザ発振を行うことができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、インジェクションミラーの所でスレーブオシレータ
のレーザ光の波形を計測しても良い。また、ピエゾ素子
は出力ミラー３に設置しても良い。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明によれば、子となるレーザ発振
器から出力されるレーザ光の波形を、高速光センサを介
してモニターする手段を設け、また、子となるレーザ発
振器の共振器に、その共振器長を調節する手段を設け、
これらのモニター手段及び調節手段をコンピュータに接
続し、モニター手段によって検出されたレーザ光の波形
に基づいて、共振器長調節手段を制御することによって
、常に安定したレーザ発振を得ることのできる、信頼性
の高いインジェクション方式のレーザ発振器を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインジェクション方式のレーザ発振器
の一実施例を示す構成図、第２図はインジェクションロ
ックのかかった波形、第３図はビーティング波形、第４
図はロックはずれ波形、第５図は従来から用いられてき
たインジェクション方式のレーザ発振器の一例を示す構
成図である。 １・・・マスターオシレータ、２・・・スレーブオシレ
ータ、３・・・出力ミラー、４・・・リアミラー　５・
・・インジェクションミラー、６・・・スタビライザ、
７・・・ピエゾ素子、８・・・ビームスプリッタ、９・
・・高速光センサ、１０・・・ピエゾドライバ、１１・
・・トランジェントレコーダ、２０・・・Ｄ／Ａコンバ
ータ、２１・・・コンピュータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　親となるレーザ発振器と子となるレーザ発振器を有し
   、親となるレーザ発振器から弱い種となるレーザ光を子
   となるレーザ発振器に導入し、子となるレーザ発振器の
   強力なレーザ励起領域のゲインを用いて、親となるレー
   ザ発振器と同質な強力なレーザ光を得るインジェクショ
   ン方式によるレーザ発振器において、 前記子となるレーザ発振器に設けられた共振器の軸上に
   、レーザ光を二分割するビームスプリッタが配設され、
   このビームスプリッタから出力されるレーザ光の波形を
   、高速光センサを介してモニターする手段が設けられ、
   一方、子となるレーザ発振器の共振器には、その共振器
   長を調節する手段が設けられ、前記モニター手段及び調
   節手段がコンピュータに接続され、前記モニター手段に
   よって検出されたレーザ光の波形に基づいて、前記調節
   手段が制御されることを特徴とするインジェクション方
   式によるレーザ発振器。