JPH03183184A - リング色素レーザ発振器の色素劣化監視装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、リング色素レーザ発振器の色素劣化監視装置
に係り、特に色素の劣化状態を定量的に連続的にモニタ
することが可能であり、レーザ発振器を常に安定した発
振モードで稼動することを可能にするリング色素レーザ
発振器の色素劣化監視装置に関する。

（従来の技術） レーザ発振器から発振されるレーザ光は、光学機械や機
械加工の分野のみならず、医学や原子力産業分野にも広
く活用されている。特に最近では、発振されたレーザ光
や波長変換されたレーザ光を利用して、核燃料となるウ
ラン同位体の分離操作、分光分析、光共鳴などの種々の
光反応実験を行う試みがなされている。

なかでもリング色素レーザは、有機色素の溶液を励起用
レーザ光で励起し、その時に放出される螢光を利用する
ものである。現在までにレーザ発振を行う数多くの媒質
が発見され、媒質の種類により発振波長域が異なり、近
紫外から近赤外まで広い波長領域をカバーしており、適
切な波長選択素子を、光路上に介装することにより、特
定の波長の色素レーザを得ることができる。また色素分
子は一般に、励起用レーザ光に対して吸収係数が大きく
、励起用レーザ光から、発振レーザ光への変換効率が高
く有利であるため、広く採用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら波長変換用色素を励起することによって得
られる発振レーザ光は、レーザ出力強度に色素特有の波
長依存性があったり、特に使用される色素自体の劣化や
励起レーザ光による色素の劣化によりレーザ光の出力に
大きな変動を生じ安定した実験が不可能になる場合があ
る。

すなわち、色素溶液を高圧状態でスリットから噴出させ
るダイジェットを使用するリング色素レーザ発振器にお
いては、色素の種類によって吸収率が変化するが一般に
、ダイジェットにおける励起用レーザ光の吸収率が７０
〜８０％程度において最も安定した色素レーザが得られ
る。

一方色素が劣化し、不純物が増加した場合は、不純物に
よる自己吸収が増大し、励起用レーザ光の吸収率が７０
％程度以下に低下するとレーザ発振が不安定になり、出
力低下を招来するなどレーザ光の緒特性が悪化する。

そのため実験結果に対する信頼性が低下し、また評価を
困難にし、さらに実験データの補正解析作業に多大な時
間を要するなど実験の効率が低下する難点があり、高精
度の光反応実験が不可能となる場合がある。

従来、色素の劣化状態は、出力強度と使用時間との積で
表わされる数値を目安に判断していたが、その数値の信
頼性が劣り、正確な判断を行うことは困難であった。そ
のため色素の交換時期は、永年の経験と勘とに頼り、判
断するため不正確であり、また安全を期して頻繁に色素
の交換作業を実施する必要があり、さらに実験を中断し
て色素を交換するという不都合も発生していた。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、色素の劣化状況を定量的にかつ運転を中断する
ことなく連続的に、把握することを可能とし、発振され
る色素レーザの出力特性に大きな変化が生じる前段階で
事前に色素の交換時期を知ることができるようにし、常
に安定した状態でリング色素レーザ発振器を稼動するこ
とができるリング色素レーザ発振器の色素劣化監視装置
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） 上記目的を達成するため本発明に係るリング色素レーザ
発振器の色素劣化監視装置は、ダイジェットから噴出す
る色素溶液を励起用レーザ光で励起し、所定波長の色素
レーザを発振するリング色素レーザ発振器の励起用レー
ザ光の光路上に分岐レーザ光を取り出すビームスプリッ
タを介装し、このビームスプリッタからの分岐レーザ光
によって全体のレーザ出力を検出する第１検出センサを
設ける一方、ダイジェットを透過する励起用レーザ光出
力を検出する第２検出センサを設け、上記両検出センサ
で検出された検出信号の比を演算する演算器と、演算結
果を表示する表示器とを設けたことを特徴とする。

（作用） 上記構成のリング色素レーザ発振器の色素劣化監視装置
においては、レーザ装置から発振された励起用レーザ光
のメインビーム路上にビームスプリッタを設けて、分岐
レーザ光を取り出し、取り出された分岐レーザ光によっ
て全体のレーザ出力が第１検出センサで検出される。

一方ビームスプリツタを透過した励起用レーザ光は、ダ
イジェットに送られる。ダイジェットから噴出される色
素溶液が励起用レーザ光によって励起され、この時に螢
光が、放出される。放出された螢光は、複数の反射鏡に
よって８の字形状に構成された光路を一周して同じ点に
戻る。戻ったときに、同じ位相で共振すると、色素レー
ザを発振する。発振した色素レーザは、出力ミラーを通
り光反応部へ照射される。

ここでダイジェットから噴出される色素が劣化し、不純
物の含有量が増加すると、色素自体に吸収される励起用
レーザ光の割合が低下し、不純物による自己吸収量が増
加する。不純物によって吸収撹乱された励起用レーザ光
はダイジェットの２次側に透過する。この透過したレー
ザ光出力は第２検出センサによって検出される。

そして両検出センサにて検出された信号は、演算器に入
力され、全励起用レーザ光の出力に対する透過レーザ光
の出力の比が比較演算され、その演算結果が表示器に表
示される。

ダイジェットの２次側に透過するレーザ光出力は色素の
劣化の進行に対応して増大するため、実験者は表示器の
表示内容を適宜モニタすることによって、使用している
色素の劣化状況をリアルタイムで定量的に把握すること
が可能となり、事前に色素の交換時期を設定できる。従
ってレーザ光の緒特性値を常に安定した状態に保持する
ことが可能となり高精度の光反応実験が可能となる。

（実施例） 次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説明
する。本実施例に係るリング色素レーザ発振器の色素劣
化監視装置は、コヒーレントな連続光である励起用レー
ザ光を発するアルゴンイオンレーザ１を有し、アルゴン
イオンレーザ１から出力された励起用レーザ光２は全反
射ミラー３を通りダイジェット４へ送られる。

ダイジェット４は、色素循環装置５から供給された色素
溶液を図示しないスリットから薄い板状に噴出する。噴
出された色素溶液は照射された励起用レーザ光によって
励起される。この時に発生した螢光は、複数の反射鏡６
．　７．　８によって８の字状に形成された光路を一周
して、同じ点に戻る。−周の光路長さが発振波長の整数
倍に一致した場合、レーザ光は戻ったときに同じ位相で
共振し、波長選択された色素レーザ光が発振される。

発振した色素レーザ光９は出力ミラー１０を通り同位体
分離や光共鳴等の光反応実験が行なわれる光反応部（１
に照射されるように構成される。また８の字形状の光路
にはアイソレータ１２が介装され、アイソレータ１２は
螢光の透過方向を出力ミラー１０側の一方向のみに規制
することにより、レーザ放出光が外部回路からの反射に
よってもとのレーザと結合するのを阻止するために用い
られる。

一方、連続光を発振するアルゴンイオンレーザ１から発
振された励起レーザ光２の光路途中には、ビームスプリ
ッタ１３が介装され、このビームスプリッタ１３により
、分岐レーザ光１４が分岐される。この分岐レーザ光１
４は、第１検出センサ１５に案内される。

ここで第１検出センサ１５は、例えばピンフォトダイオ
ードなどの光電変換素子で構成される。

分岐レーザ光１４は、第１検出センサ１５により検出さ
れ、さらにビームスプリッタ１３の分岐比率によって全
体のレーザ出力が自動的に検出される。検出されたレー
ザ出力信号Ａは割算器等の演算器１６に入力される。

一方、全反射ミラー３とダイジェット４とを結ぶ光軸の
延長上に、ピンフォトダイオード等で構成した第２検出
センサ１７が配設されており、ダイジェット４を透過し
たレーザ光は第２検出センサ１７によってその出力が検
出されるように構成されている。

ここで運転時間の経過とともにダイジェット４から噴出
される色素が劣化し、不純物の含有量が増加すると、色
素自体に吸収される励起用レーザ光の割合が低下し、不
純物による自己吸収量が増加する。不純物によって吸収
撹乱された励起用レーザ光は、ダイジェット４の２次側
に透過する。

この透過したレーザ光出力の大小を検出することによっ
て色素の劣化状態を把握することができる。

この透過したレーザ光出力は、上記第２検出センサ１７
によって検出される。検出されたレーザ出力信号Ｂは、
演算器１６に人力され、この演算器１６にて検出信号Ａ
に対する検出信号Ｂの比Ｂ／Ａが比較演算される。この
比Ｂ／Ａの値は、投入された励起用レーザ光の全出力に
対する、色素レーザの発振に関与しない励起用レーザ光
の出力の割合を示し、色素の劣化が進むにつれてこの値
は増大する。

上記演算器１６にて演算された比Ｂ／Ａの値は、表示器
１８としてのペンレコーダ等のレコーダ１９やメータ２
０に表示される。また、比Ｂ／Ａの値が設定値を超えた
場合には、警報器２１によって警報が発令されるように
構成することもできる。

従って実験者は、表示器１８のレコーダ１９やメータ２
０に表示された内容を適宜モニタすることによって使用
している色素の劣化状況をリアルタイムで定量的に把握
することが可能となり、レーザ光の発振モードが低下す
る前に、事前に色素を交換すべき時期を正確に知ること
ができる。従って本実施例によれば、色素管理がより徹
底し、レーザ光の諸特性値を常に安定した状態に保持す
ることが可能となり、高精度の光反応実験が可能となる
。

〔発明の効果〕

以上説明の通り本発明に係るリング色素レーザ発振器の
色素劣化監視装置によれば、ビームスプリッタから分岐
したレーザ光の出力から全体のレーザ出力を第１検出セ
ンサで検出する一方、色素の劣化に伴って増大し、ダイ
ジェットを透過する励起用レーザ光の出力を第２検出セ
ンサで検出し、両検出センサにて検出された信号の比を
演算器で演算し、その演算結果を表示器に表示するよう
に構成しているため、表示器の表示内容から、光反応実
験などを中断することなく、色素の劣化状態を連続的か
つ定量的に把握することが可能となり、事前に色素の交
換時期を設定することができる。

また、色素の適正な管理により常にレーザ光の発振モー
ドなどの諸特性値を安定した状態に保持することが可能
となり、高精度の光反応実験を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るリング色素レーザ発振器の色素劣
化監視装置の一実施例を示す系統図である。 ｌ・・・アルゴンイオンレーザ、２・・・励起用レーザ
光、３・・・全反射ミラー、４・・・ダイジェット、５
・・・色素循環装置、６・・・反射鏡、７・・・反射鏡
、８・・・反射鏡、９・・・色素レーザ光、１０・・・
出力ミラー１１・・・光反応部、１２・・・アイソレー
タ、１３・・・ビームスプリッタ、１４・・・分岐レー
ザ光、１５・・・第１検出センサ、１６・・・演算器、
１７・・・第２検出センサ、１８・・・表示器、１９・
・・レコーダ、２０・・・メータ、２１・・・警報器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ダイジェットから噴出する色素溶液を励起用レーザ
   光で励起し、所定波長の色素レーザを発振するリング色
   素レーザ発振器の励起用レーザ光の光路上に分岐レーザ
   光を取り出すビームスプリッタを介装し、このビームス
   プリッタからの分岐レーザ光によって全体のレーザ出力
   を検出する第１検出センサを設ける一方、ダイジェット
   を透過する励起用レーザ光出力を検出する第２検出セン
   サを設け、上記両検出センサで検出された検出信号の比
   を演算する演算器と、演算結果を表示する表示器とを設
   けたことを特徴とするリング色素レーザ発振器の色素劣
   化監視装置。 ２、第１検出センサおよび第２検出センサは、ピンフォ
   トダイオードなどの光電変換素子で構成した請求項１記
   載のリング色素レーザ発振器の色素劣化監視装置。 ３、表示器は、演算器で演算された検出信号の比を記録
   表示するペンレコーダ等のレコーダと、上記検出信号比
   を視覚的に表示するメータと、上記検出信号比が初期設
   定値を越えた場合に警報を発する警報器とから成る請求
   項１記載のリング色素レーザ発振器の色素劣化監視装置
   。