JPH0337873B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0337873B2 JPH0337873B2 JP22463186A JP22463186A JPH0337873B2 JP H0337873 B2 JPH0337873 B2 JP H0337873B2 JP 22463186 A JP22463186 A JP 22463186A JP 22463186 A JP22463186 A JP 22463186A JP H0337873 B2 JPH0337873 B2 JP H0337873B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
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- electric signal
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- equilibrium
- laser
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- Expired
Links
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 14
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 9
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
- H01S3/134—Stabilisation 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Lasers (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 産業上の利用分野
本発明は発振周波数ならびに発振強度を高度に
安定化したレーザー装置に関する。
安定化したレーザー装置に関する。
(b) 従来の構成とその問題点
内部共振器を有する気体レーザーに縦あるいは
横磁場を印加して得られる直交した発振偏光の間
に生じる光ビート周波数や、磁場のない場合の直
交した偏光のそれぞれの強度や強度比は共振器の
長さの変化に併つて周期的に変化する変動物理量
である。これらの変動物理量が一定になるように
内部共振器を有する気体レーザーの放電管の温度
を制御して共振器長を一定にすると安定化レーザ
ーを得ることができ、広く実用されている。しか
しこの種の安定化レーザーはレーザー放電管に注
入されるエネルギーとレーザー放電管から放出さ
れるエネルギーが完全に等しくなるようヒーター
で放電管を加熱するか送風器で冷却するか、ある
いは両者を併用してレーザー放電管の温度を制御
して熱収支の微妙な平衡をとることによつて目的
を達している。すなわち発振光の変動する物理量
に対し、ある設定点を決め、物理量が設定値より
増加すれば、それが減少するようレーザー放電管
の温度を変化せしめて平衡を保つている。この種
の制御系においては、外界温度等が変化して平衡
点が変化すると、平衡点の変化は必ず設定点の変
化を引起すという原理的な欠点を有している。主
系列、微分系列、積分系列を併用した制御系を用
いることにより平衡点の移動速度、移動量の大幅
な減少を行なうことはできるが、それを皆無にす
ることはできない。
横磁場を印加して得られる直交した発振偏光の間
に生じる光ビート周波数や、磁場のない場合の直
交した偏光のそれぞれの強度や強度比は共振器の
長さの変化に併つて周期的に変化する変動物理量
である。これらの変動物理量が一定になるように
内部共振器を有する気体レーザーの放電管の温度
を制御して共振器長を一定にすると安定化レーザ
ーを得ることができ、広く実用されている。しか
しこの種の安定化レーザーはレーザー放電管に注
入されるエネルギーとレーザー放電管から放出さ
れるエネルギーが完全に等しくなるようヒーター
で放電管を加熱するか送風器で冷却するか、ある
いは両者を併用してレーザー放電管の温度を制御
して熱収支の微妙な平衡をとることによつて目的
を達している。すなわち発振光の変動する物理量
に対し、ある設定点を決め、物理量が設定値より
増加すれば、それが減少するようレーザー放電管
の温度を変化せしめて平衡を保つている。この種
の制御系においては、外界温度等が変化して平衡
点が変化すると、平衡点の変化は必ず設定点の変
化を引起すという原理的な欠点を有している。主
系列、微分系列、積分系列を併用した制御系を用
いることにより平衡点の移動速度、移動量の大幅
な減少を行なうことはできるが、それを皆無にす
ることはできない。
(C) 発明の目的
本発明は変動する物理量の設定値すなわち平衡
制御値と完全に独立した他の目標値をもうけ、平
衡制御システムが平衡を保ちながら設定値を徐々
に目標値の方向に向つて常に移動させることによ
り外界温度等の変化から完全に独立した目標値に
被制御値を固定させることにより、前記の欠点を
原理的に除くという手法で、外界の温度等の影響
を全く受けることがなく、さらに前記の目標値の
方向に向う移動の方向転換を滑らかに行ない安定
点の変動を極端に小さくした安定化レーザー装置
を提供することを目的としたものである。
制御値と完全に独立した他の目標値をもうけ、平
衡制御システムが平衡を保ちながら設定値を徐々
に目標値の方向に向つて常に移動させることによ
り外界温度等の変化から完全に独立した目標値に
被制御値を固定させることにより、前記の欠点を
原理的に除くという手法で、外界の温度等の影響
を全く受けることがなく、さらに前記の目標値の
方向に向う移動の方向転換を滑らかに行ない安定
点の変動を極端に小さくした安定化レーザー装置
を提供することを目的としたものである。
(D) 発明の構成
本発明の構成を図面を用いて説明する。
第一図は共振器の長さの変化に併なつて周期的
に変化する物理量としてレーザー発振光の直交し
た偏光の間で発生する光ビート周波数を用いた場
合の本発明の実施例である。内部共振器を有する
レーザー放電管１に磁石１５により横磁場を印加
すると、発振光は発振周波数が異なる直交した直
線偏光となる。従つて、一方の偏光の方位に対し
45°の方位を有する偏光子２により直交した二つ
の偏光を重ね合わせ検知器３で検知すると、光ビ
ート信号が得られる。この光ビート信号の周波数
は共振器長の変化に併つて周期的に変化する。従
つて光ビート信号を高周波増幅器４で増幅し、周
波数−電圧変換器５で光ビート周波数値に対応し
た電圧を求め低周波増幅器６で増幅した電気電力
信号を電熱ヒーター１７に印加してレーザー放電
管１の温度を制御する第１のシステムにより、レ
ーザーの発振周波数等をある平衡制御値で安定化
することができる。しかしこれだけでは外界の温
度等が変化しそれによつて電熱ヒーター１７に印
加される電圧が変化せざるを得なくなると、それ
に併つて平衡制御値が変化する。この系に高周波
成分の特性を改善するための微分制御系、低周波
成分の特性を改善するための積分制御系を併用す
れば特性は大幅に改善されるが、平衡制御値の変
化を根本的に取除いたことにならない。
に変化する物理量としてレーザー発振光の直交し
た偏光の間で発生する光ビート周波数を用いた場
合の本発明の実施例である。内部共振器を有する
レーザー放電管１に磁石１５により横磁場を印加
すると、発振光は発振周波数が異なる直交した直
線偏光となる。従つて、一方の偏光の方位に対し
45°の方位を有する偏光子２により直交した二つ
の偏光を重ね合わせ検知器３で検知すると、光ビ
ート信号が得られる。この光ビート信号の周波数
は共振器長の変化に併つて周期的に変化する。従
つて光ビート信号を高周波増幅器４で増幅し、周
波数−電圧変換器５で光ビート周波数値に対応し
た電圧を求め低周波増幅器６で増幅した電気電力
信号を電熱ヒーター１７に印加してレーザー放電
管１の温度を制御する第１のシステムにより、レ
ーザーの発振周波数等をある平衡制御値で安定化
することができる。しかしこれだけでは外界の温
度等が変化しそれによつて電熱ヒーター１７に印
加される電圧が変化せざるを得なくなると、それ
に併つて平衡制御値が変化する。この系に高周波
成分の特性を改善するための微分制御系、低周波
成分の特性を改善するための積分制御系を併用す
れば特性は大幅に改善されるが、平衡制御値の変
化を根本的に取除いたことにならない。
本発明においては上記の平衡制御値とは別に目
標値設定器８で光ビート周波数の目標値に対応し
た基準電圧を発生させ、電圧比較器９によつて該
基準電圧と周波数−電圧変換器５の出力電圧を比
較してその大小に応じて正負の電圧を発生せしめ
た後、時定数が極めて長い積分回路１０等により
前記正負の電圧の正、負に応じ極めてゆつくり
増、減する電圧を発生する第２のシステムによつ
て得られる電圧を加算回路７によつて前記の第１
のシステムの信号電圧に加算することにより、レ
ーザー放電管の熱エネルギーの収支の平衡をくづ
さないようにゆつくりと平衡制御値を目標値に向
つて移動せしめ、光ビート周波数を一定値に保
つ。この場合、目標値に向つた平衡制御値の移動
はその方向は変るが決して停止することはない。
標値設定器８で光ビート周波数の目標値に対応し
た基準電圧を発生させ、電圧比較器９によつて該
基準電圧と周波数−電圧変換器５の出力電圧を比
較してその大小に応じて正負の電圧を発生せしめ
た後、時定数が極めて長い積分回路１０等により
前記正負の電圧の正、負に応じ極めてゆつくり
増、減する電圧を発生する第２のシステムによつ
て得られる電圧を加算回路７によつて前記の第１
のシステムの信号電圧に加算することにより、レ
ーザー放電管の熱エネルギーの収支の平衡をくづ
さないようにゆつくりと平衡制御値を目標値に向
つて移動せしめ、光ビート周波数を一定値に保
つ。この場合、目標値に向つた平衡制御値の移動
はその方向は変るが決して停止することはない。
従つて短時間のスケールで光ビート周波数値は
わずかではあるが目標値を中心に振動的に変動し
ている。本発明においてはこの振動的な変動を取
り除くため微小な振幅を有する交番電気信号を交
番信号発生器１６で発生せしめ平衡電気信号に重
畳している。すなわち該交番電気信号の重畳によ
り電圧比較器９の出力の正負二値電圧は該交番電
気信号の周期で振動する電圧となり、第２のシス
テムは該振動する電圧の正の部分と負の部分の時
間幅が等しくなるように働くことになる。従つ
て、平衡制御値と目標値が一致した場合、極長時
定数積分器１０の出力はもはや振動的なものでは
なくなり、光ビート周波数の値は振動のない完全
な一定値となり、高安定化レーザー装置を得るこ
とができる。
わずかではあるが目標値を中心に振動的に変動し
ている。本発明においてはこの振動的な変動を取
り除くため微小な振幅を有する交番電気信号を交
番信号発生器１６で発生せしめ平衡電気信号に重
畳している。すなわち該交番電気信号の重畳によ
り電圧比較器９の出力の正負二値電圧は該交番電
気信号の周期で振動する電圧となり、第２のシス
テムは該振動する電圧の正の部分と負の部分の時
間幅が等しくなるように働くことになる。従つ
て、平衡制御値と目標値が一致した場合、極長時
定数積分器１０の出力はもはや振動的なものでは
なくなり、光ビート周波数の値は振動のない完全
な一定値となり、高安定化レーザー装置を得るこ
とができる。
第２図は他の実施例である。本実施例において
は光ビート周波数の目標値を目標値周波数発生器
１１で発生せしめて平衡制御周波数値との比較を
周波数比較器１２で行なう例である。
は光ビート周波数の目標値を目標値周波数発生器
１１で発生せしめて平衡制御周波数値との比較を
周波数比較器１２で行なう例である。
第３図は他の実施例で、共振器長の変化に応じ
て変化する物理量として発振光の２つの偏光のう
ちの一方の偏光の強度を用いたものである。偏光
子１２で発振光の一方の偏光を分離して該偏光の
強度を検知器１３で検知し、信号を低周波増幅器
１４で増幅し、それ以後の信号については第１図
の実施例と同様な動作によりレーザーの一方の偏
光強度を一定にすることにより安定化レーザーを
得ている。以上の実施例の他に発信光の２つの偏
光強度比を一定にするごとくシステムを構成する
こともできる。
て変化する物理量として発振光の２つの偏光のう
ちの一方の偏光の強度を用いたものである。偏光
子１２で発振光の一方の偏光を分離して該偏光の
強度を検知器１３で検知し、信号を低周波増幅器
１４で増幅し、それ以後の信号については第１図
の実施例と同様な動作によりレーザーの一方の偏
光強度を一定にすることにより安定化レーザーを
得ている。以上の実施例の他に発信光の２つの偏
光強度比を一定にするごとくシステムを構成する
こともできる。
第１図は本発明を光ビートを用いた安定化レー
ザーに用いた実施例、第２図は本発明を他の方法
で光ビートを用いた安定化レーザーに用いた他の
実施例、第３図は本発明を偏光強度を用いた安定
化レーザーに用いた場合の他の実施例である。 １……内部共振器形レーザー放電管、２，１２
……偏光子、３，１３……検知器、４……高周波
増幅器、５……周波数−電圧変換器、６，１４…
…低周波増幅器、７……加算器、８……基準信号
電圧発生器、９……電圧比較器、１０……極長時
定数積分器、１１……基準周波数発生器、１５…
…磁石、１６……交番信号発生器、１７……電熱
ヒーター。
ザーに用いた実施例、第２図は本発明を他の方法
で光ビートを用いた安定化レーザーに用いた他の
実施例、第３図は本発明を偏光強度を用いた安定
化レーザーに用いた場合の他の実施例である。 １……内部共振器形レーザー放電管、２，１２
……偏光子、３，１３……検知器、４……高周波
増幅器、５……周波数−電圧変換器、６，１４…
…低周波増幅器、７……加算器、８……基準信号
電圧発生器、９……電圧比較器、１０……極長時
定数積分器、１１……基準周波数発生器、１５…
…磁石、１６……交番信号発生器、１７……電熱
ヒーター。
Claims (1)
- １ 内部共振器を有する気体レーザーの発振光の
持つ物理量のうち、内部共振器の長さの変化に併
なつて周期的に変化する周期的な変動物理量の値
が一定となるごとく気体レーザーの温度を制御し
て発振光の周波数等の安定化を行なうレーザー装
置において、周期的な変動物理量がある平衡制御
値となるごとく該気体レーザーの温度を制御する
ことにより共振器長の制御を行なう第１のシステ
ムと、該周期的な変動物理量に対して前記平衡制
御値とは独立に他の目標値を設定する手段と、該
目標値に対応した目標電気信号値と前記平衡値に
対応した平衡制御電気信号値の比較を行ない、該
目標電気信号値と平衡制御電気信号値の大小に応
じて正負の符号の異なる二値電圧を発生せしめる
手段と、該二値電圧の正負に応じて徐々に増加あ
るいは減少する電圧を発生する手段とからなる第
２のシステムを有し、該第２のシステムの発生す
る増加あるいは減少する電圧を前記第１のシステ
ムの電気信号に加算して、前記平衡制御値を徐々
に前記目標値に近づけると共に前記平衡電気信号
あるいは目標電気信号に微小振幅を有する交番電
気信号を重畳せしめることを特徴とする安定化レ
ーザー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22463186A JPS6379388A (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | 高度安定化レ−ザ−装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22463186A JPS6379388A (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | 高度安定化レ−ザ−装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6379388A JPS6379388A (ja) | 1988-04-09 |
| JPH0337873B2 true JPH0337873B2 (ja) | 1991-06-06 |
Family
ID=16816737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22463186A Granted JPS6379388A (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | 高度安定化レ−ザ−装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6379388A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07109918B2 (ja) * | 1989-02-20 | 1995-11-22 | 日本科学エンジニアリング株式会社 | ガスレーザーの周波数安定化方法 |
| CN100382398C (zh) * | 2006-06-12 | 2008-04-16 | 哈尔滨工业大学 | 基于热电致冷器的双纵模激光器稳频方法与装置 |
-
1986
- 1986-09-22 JP JP22463186A patent/JPS6379388A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6379388A (ja) | 1988-04-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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