JPH0338564B2 - - Google Patents
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- JPH0338564B2 JPH0338564B2 JP54122538A JP12253879A JPH0338564B2 JP H0338564 B2 JPH0338564 B2 JP H0338564B2 JP 54122538 A JP54122538 A JP 54122538A JP 12253879 A JP12253879 A JP 12253879A JP H0338564 B2 JPH0338564 B2 JP H0338564B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fabry
- perot etalon
- thickness
- light
- reflective
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、特にアルゴンイオンレーザーの共振
器等に使用されるフアブリペローエタロンに関す
るもので、特定の２波長の光に対する透過率を特
に高くするようにしたものである。
器等に使用されるフアブリペローエタロンに関す
るもので、特定の２波長の光に対する透過率を特
に高くするようにしたものである。
アルゴンイオンレーザーは緑から青にかけて多
数の発振線を有する。なかでも514.5nmと
488.0nmは発振強度が強いため、カラー画像の表
示、記録、再生などに三原色の一部としてよく用
いられる。しかし、カラー画像の三原色としては
必ずしも満足のいくものではなく、514.5nmは緑
としては波長がやや短かすぎ、488.0nmは青とし
てはやや長すざるきらいがある。残りの発振線の
中では528.7nmと457.9nmの方が色彩的に優れ、
上述した２本の発振線に次ぐ出力特性を持つてい
る。しかし、かかる前者の２本の発振線が同時に
発振すると、励起エネルギーがその方に消費され
るので528.7nmと457.9nmの出力は弱くなるか、
または発振しなくなる。また、514.5nmや
488.0nmが発振していると528.7nmや457.9nmを
利用する場合にじやまになることがある。したが
つて、528.7nmと457.9nmの発振線だけを発振さ
せて、他の線は発振させないようにできれば色彩
的に優れたレーザー光源ができる。
数の発振線を有する。なかでも514.5nmと
488.0nmは発振強度が強いため、カラー画像の表
示、記録、再生などに三原色の一部としてよく用
いられる。しかし、カラー画像の三原色としては
必ずしも満足のいくものではなく、514.5nmは緑
としては波長がやや短かすぎ、488.0nmは青とし
てはやや長すざるきらいがある。残りの発振線の
中では528.7nmと457.9nmの方が色彩的に優れ、
上述した２本の発振線に次ぐ出力特性を持つてい
る。しかし、かかる前者の２本の発振線が同時に
発振すると、励起エネルギーがその方に消費され
るので528.7nmと457.9nmの出力は弱くなるか、
または発振しなくなる。また、514.5nmや
488.0nmが発振していると528.7nmや457.9nmを
利用する場合にじやまになることがある。したが
つて、528.7nmと457.9nmの発振線だけを発振さ
せて、他の線は発振させないようにできれば色彩
的に優れたレーザー光源ができる。
そのために従来は528.7nmと457.9nmで発振に
適した90％台の反射率を持ち、514.5nmと
488.0nmで低い反射率（共振器としては高い透過
損失）を持つ反射鏡をレーザー共振器の出力側の
反射鏡として用いることが知られている。しか
し、528.7nmと457.9nmのように離れた波長の双
方において高い反射率を持たせるためには分光反
射特性を多峰性にする必要がある。誘電体多層膜
でこのような特性を持つ反射鏡を作るためにはか
なりの層数（例えば27層）のコーテイングを施す
必要があつた。そのためには、反射鏡製作上かな
りの技術が要求され、また反射鏡のコストが高く
なるという欠点があつた。しかもまた、反射率の
高い波長領域が広いために528.7nmと457.9nm以
外の発振線が何本か同時に発振するという欠点が
あつた。
適した90％台の反射率を持ち、514.5nmと
488.0nmで低い反射率（共振器としては高い透過
損失）を持つ反射鏡をレーザー共振器の出力側の
反射鏡として用いることが知られている。しか
し、528.7nmと457.9nmのように離れた波長の双
方において高い反射率を持たせるためには分光反
射特性を多峰性にする必要がある。誘電体多層膜
でこのような特性を持つ反射鏡を作るためにはか
なりの層数（例えば27層）のコーテイングを施す
必要があつた。そのためには、反射鏡製作上かな
りの技術が要求され、また反射鏡のコストが高く
なるという欠点があつた。しかもまた、反射率の
高い波長領域が広いために528.7nmと457.9nm以
外の発振線が何本か同時に発振するという欠点が
あつた。
また、プリズムを共振器内に置いて光を波長別
に分散させ、528.7nmと457.9nmの線に対して
別々に反射鏡を配置する方法も知られているが、
共振器の構成が複雑になる欠点があつた。
に分散させ、528.7nmと457.9nmの線に対して
別々に反射鏡を配置する方法も知られているが、
共振器の構成が複雑になる欠点があつた。
本発明の目的は、上述した欠点を除去して、特
定の２波長の光に対する透過率を特に高くするこ
とのできるフアブリペローエタロンを提供するこ
とにある。
定の２波長の光に対する透過率を特に高くするこ
とのできるフアブリペローエタロンを提供するこ
とにある。
そのために、本発明は、離間して互いに平行に
配置された反射層間に厚みが一定の透明媒質を介
在させ、透明媒質の特定の２波長λ1およびλ2（λ1
＞λ2）の光に対する屈折率をそれぞれn1および
n2、反射層間の透明媒質の厚みをｄ、透明媒質の
両側に配置された反射層により反射された時に反
射層の両面で光が受ける位相変化によつてひきお
こされる厚みｄのみかけの変化を±δ／２、正の整 数をＭ，Ｎとする時、 2n1＝（ｄ−δ／２）＝Mλ1 2n2（ｄ＋δ／２）＝（Ｍ＋Ｎ）λ2 を満足するn1，n2およびｄを有することを特徴と
するものである。
配置された反射層間に厚みが一定の透明媒質を介
在させ、透明媒質の特定の２波長λ1およびλ2（λ1
＞λ2）の光に対する屈折率をそれぞれn1および
n2、反射層間の透明媒質の厚みをｄ、透明媒質の
両側に配置された反射層により反射された時に反
射層の両面で光が受ける位相変化によつてひきお
こされる厚みｄのみかけの変化を±δ／２、正の整 数をＭ，Ｎとする時、 2n1＝（ｄ−δ／２）＝Mλ1 2n2（ｄ＋δ／２）＝（Ｍ＋Ｎ）λ2 を満足するn1，n2およびｄを有することを特徴と
するものである。
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明フアブリペローエタロンをレー
ザー共振器内に設けた例を示し、本例では、アル
ゴンイオンレーザーで528.7nmと457.9nmを同時
に発振させるためには反射鏡１、レーザー管２、
および反射鏡３から構成されるレーザー共振器の
中にフアブリペローエタロン４を挿入する。フア
ブリペローエタロンの構造は例えば第２図に示す
ように、反射防止コート５を設けたガラスなどか
らなる基板６の上に反射コート７、適当な分散特
性を持つ透明な均一の厚みを持つフアブリペロー
媒質層８および反射コート９を順に真空蒸着など
の方法でコーテイングしたものである。
ザー共振器内に設けた例を示し、本例では、アル
ゴンイオンレーザーで528.7nmと457.9nmを同時
に発振させるためには反射鏡１、レーザー管２、
および反射鏡３から構成されるレーザー共振器の
中にフアブリペローエタロン４を挿入する。フア
ブリペローエタロンの構造は例えば第２図に示す
ように、反射防止コート５を設けたガラスなどか
らなる基板６の上に反射コート７、適当な分散特
性を持つ透明な均一の厚みを持つフアブリペロー
媒質層８および反射コート９を順に真空蒸着など
の方法でコーテイングしたものである。
フアブリペローエタロンの媒質層８の厚みをｄ
とし、この媒質層８の、発振すべき波長λ1におけ
る媒質の屈折率をn1、同じく他の発振すべき波長
λ2における屈折率をn2とすると、 2n1d＝Mλ1 …(1) 2n2d＝（Ｍ＋Ｎ）λ2 …(2) という条件が同時に満足されることが必要であ
る。ただし、Ｍ，Ｎは正の整数、λ1＞λ2である。
これら(1)，(2)式が同時に成立するとき、λ1とλ2は
フアブリペローエタロンを高い透過率で透過する
ことができる。(1)式だけを満足させることによつ
て、任意の波長λ1を選択的に発振させる技術は周
知である。フアブリペローエタロンの厚みｄの媒
質が空気のようにほとんど分散のない場合、また
は任意の物質で分散が適当でない場合は(1)，(2)式
を同時に満足しない。すなわち、波長λ1とλ2を同
時に発振させることは一般にはできない。本発明
では、次のようにすることによつて、波長λ1とλ2
が同時に(1)，(2)式を満足することができるように
する。
とし、この媒質層８の、発振すべき波長λ1におけ
る媒質の屈折率をn1、同じく他の発振すべき波長
λ2における屈折率をn2とすると、 2n1d＝Mλ1 …(1) 2n2d＝（Ｍ＋Ｎ）λ2 …(2) という条件が同時に満足されることが必要であ
る。ただし、Ｍ，Ｎは正の整数、λ1＞λ2である。
これら(1)，(2)式が同時に成立するとき、λ1とλ2は
フアブリペローエタロンを高い透過率で透過する
ことができる。(1)式だけを満足させることによつ
て、任意の波長λ1を選択的に発振させる技術は周
知である。フアブリペローエタロンの厚みｄの媒
質が空気のようにほとんど分散のない場合、また
は任意の物質で分散が適当でない場合は(1)，(2)式
を同時に満足しない。すなわち、波長λ1とλ2を同
時に発振させることは一般にはできない。本発明
では、次のようにすることによつて、波長λ1とλ2
が同時に(1)，(2)式を満足することができるように
する。
まず、上式(1)，(2)からｄを消去すると、
Ｍ＝Nλ2／n2／n1λ1−λ2 …(3)
となり、n2／n1，Ｎを適当に選ぶことによつて、
与えられたλ1，λ2に対してＭを整数にすることが
でき、(1)，(2)式を同時に満足させることが可能で
ある。
与えられたλ1，λ2に対してＭを整数にすることが
でき、(1)，(2)式を同時に満足させることが可能で
ある。
いま、λ1＝528.7nm、λ2＝457.9nmとすると、
例えばＮ＝３，n2／n1＝1.0029とすると、Ｍ＝19
と整数になり、λ1とλ2を同時に透過させるフアブ
リペローエタロンを構成できる。n2／n1＝1.0029
となる物質の一例としては、溶融石英がある。溶
融石英では、n1＝1.4608，n2＝1.4651であり、従
つて、n2／n1が所望の値となる。このときのｄは
ｄ＝3438.2nmである。このフアブリペローエタ
ロンの分光透過率は第３図のようになり、波長
457.9nmと528.7nmでは高い透過率を持ち、
514.5nmと488.0nmを始めとする他の発振線（第
３図において矢印で示す波長位置）に対しては透
過を示さないので、これらの発振線は発振するこ
とができない。ただし、501.7nmはＭ＝19，Ｎ＝
１に対する透過のピークに近いために、数10％の
透過率を持つが、発振するに十分な透過率ではな
い。
例えばＮ＝３，n2／n1＝1.0029とすると、Ｍ＝19
と整数になり、λ1とλ2を同時に透過させるフアブ
リペローエタロンを構成できる。n2／n1＝1.0029
となる物質の一例としては、溶融石英がある。溶
融石英では、n1＝1.4608，n2＝1.4651であり、従
つて、n2／n1が所望の値となる。このときのｄは
ｄ＝3438.2nmである。このフアブリペローエタ
ロンの分光透過率は第３図のようになり、波長
457.9nmと528.7nmでは高い透過率を持ち、
514.5nmと488.0nmを始めとする他の発振線（第
３図において矢印で示す波長位置）に対しては透
過を示さないので、これらの発振線は発振するこ
とができない。ただし、501.7nmはＭ＝19，Ｎ＝
１に対する透過のピークに近いために、数10％の
透過率を持つが、発振するに十分な透過率ではな
い。
以上の説明は反射層（第２図の反射コート７と
９）が金属でできているかまたは透電体の場合の
層数が１層の場合のように厚みが薄い場合のフア
ブリペローエタロンについては正しいが、フアブ
リペローエタロンの反射層を誘電体多層膜で構成
し、その層数が多い場合には、前述の(1)〜(3)式を
少し修正する必要がある。その理由は、多層膜の
光学的厚みの４倍にあたる波長を持つ光はこの多
層膜による反射によつて位相変化を生じないが、
そうでない波長の光は位相変化を生じるからであ
る。このことはよく知られており、例えば久保田
広著「波動光学」（1971年岩波書店発行）の208頁
にも述べられている。多層膜の光学的性質は特性
マトリツクスによつて表示され、それを （Ａ ，iB iC， Ｄ） とすると、反射率Ｒは、 Ｒ＝（nA−n0D）＋ｉ（nn0B−Ｃ）／（nA＋n0D）＋
ｉ（nn0B＋Ｃ） となる。したがつてこの反射光の位相回転は ＝tan-1（nA−n0D）（nn0B＋
Ｃ）＋（nA＋n0D）（nn0B−Ｃ）／（nA＋n0D）（nA−n0
D）−（nn0B＋Ｃ）（nn0B−Ｃ） で与えられる。ただしｎは多層膜の手前側の屈折
率、n0は多層膜の向う側の屈折率を示すものとす
る。
９）が金属でできているかまたは透電体の場合の
層数が１層の場合のように厚みが薄い場合のフア
ブリペローエタロンについては正しいが、フアブ
リペローエタロンの反射層を誘電体多層膜で構成
し、その層数が多い場合には、前述の(1)〜(3)式を
少し修正する必要がある。その理由は、多層膜の
光学的厚みの４倍にあたる波長を持つ光はこの多
層膜による反射によつて位相変化を生じないが、
そうでない波長の光は位相変化を生じるからであ
る。このことはよく知られており、例えば久保田
広著「波動光学」（1971年岩波書店発行）の208頁
にも述べられている。多層膜の光学的性質は特性
マトリツクスによつて表示され、それを （Ａ ，iB iC， Ｄ） とすると、反射率Ｒは、 Ｒ＝（nA−n0D）＋ｉ（nn0B−Ｃ）／（nA＋n0D）＋
ｉ（nn0B＋Ｃ） となる。したがつてこの反射光の位相回転は ＝tan-1（nA−n0D）（nn0B＋
Ｃ）＋（nA＋n0D）（nn0B−Ｃ）／（nA＋n0D）（nA−n0
D）−（nn0B＋Ｃ）（nn0B−Ｃ） で与えられる。ただしｎは多層膜の手前側の屈折
率、n0は多層膜の向う側の屈折率を示すものとす
る。
このため多層膜の各層の光学的厚みの４倍より
長い波長の光にとつてはフアブリペローエタロン
の媒質層８の厚さｄが実際より小さく、また各層
の光学的厚みの４倍より短かい波長にとつては厚
さｄが実際より大きくなる効果が生じる。この量
は反射光の位相計算によつて求められる。
長い波長の光にとつてはフアブリペローエタロン
の媒質層８の厚さｄが実際より小さく、また各層
の光学的厚みの４倍より短かい波長にとつては厚
さｄが実際より大きくなる効果が生じる。この量
は反射光の位相計算によつて求められる。
今、多層膜の各層の光学的厚みを透過させたい
波長λ1とλ2の中点の1/4にとると、λ1とλ2におけ
るｄの実効的変化の量が等しく、符号は反対とな
る。それを±δ／２とすると、(1)，(2)式は各々次
の(4)，(5)式のように修正される。
波長λ1とλ2の中点の1/4にとると、λ1とλ2におけ
るｄの実効的変化の量が等しく、符号は反対とな
る。それを±δ／２とすると、(1)，(2)式は各々次
の(4)，(5)式のように修正される。
2n1（ｄ−δ／２）＝Mλ1 …(4)
2n2（ｄ＋δ／２）＝（Ｍ＋Ｎ）λ2 …(5)
また(3)式に相当する式は、
Ｍ＝Nλ2−2n2δ／n2／n1λ1−λ2 …(6)
となり、この場合も前例と同様にn2／n1，Ｎを適
当に選ぶことによつてＭを整数とすることができ
る。すなわち、λ1とλ2を同時に透過させるフアブ
リペローエタロンが得られる。
当に選ぶことによつてＭを整数とすることができ
る。すなわち、λ1とλ2を同時に透過させるフアブ
リペローエタロンが得られる。
いまλ1＝528.7nm，λ2＝457.9nmとして、n2δ＝
42nm（３層からなる多層膜に相当）を用いるとき
に、Ｎ＝１，n2／n1＝1.0075とすると、Ｍ＝５と
整数になり、λ1，λ2を同時に透過する。ここで、
n2／n1＝1.0075となる物質の例としては、臭化カ
リウム（KBr）がある。その屈折率はn1＝
1.5659、n2＝1.5776であり、n2／n1が所望の値
1.0075となる。このときのｄは(4)式または(5)式か
らｄ＝857.5nmとなる。この場合には、Ｎ＝１で
あるから、λ1とλ2の間に透過のピークが生じない
ので、好ましい結果となる。
42nm（３層からなる多層膜に相当）を用いるとき
に、Ｎ＝１，n2／n1＝1.0075とすると、Ｍ＝５と
整数になり、λ1，λ2を同時に透過する。ここで、
n2／n1＝1.0075となる物質の例としては、臭化カ
リウム（KBr）がある。その屈折率はn1＝
1.5659、n2＝1.5776であり、n2／n1が所望の値
1.0075となる。このときのｄは(4)式または(5)式か
らｄ＝857.5nmとなる。この場合には、Ｎ＝１で
あるから、λ1とλ2の間に透過のピークが生じない
ので、好ましい結果となる。
次に本発明の他の実施例について述べる。ここ
では、共振器の全反射の反射鏡を前述した説明と
同じ原理によつて514.5nmと488.0nmを透過させ
るようなフアブリペローエタロン形の反射鏡に置
きかえ、それによつて514.5nmと488.0nmの発振
を止め、それによつて528.7nmと457.9nmを同時
に発振させる。反射膜が薄く、n2δ＝０と置ける
場合には、(1)，(2)式においてλ1＝514.5nm，λ2＝
488.0nmとすると、Ｎ＝１，n2／n1＝1.0013のと
きにＭ＝18と整数にすることができ、この２波長
に対して同時に透過させるので、これら２波長の
線に対しては透過損失が大きくなり発振するるこ
とができない。このときの分光透過曲線の一例を
第４図に示す。
では、共振器の全反射の反射鏡を前述した説明と
同じ原理によつて514.5nmと488.0nmを透過させ
るようなフアブリペローエタロン形の反射鏡に置
きかえ、それによつて514.5nmと488.0nmの発振
を止め、それによつて528.7nmと457.9nmを同時
に発振させる。反射膜が薄く、n2δ＝０と置ける
場合には、(1)，(2)式においてλ1＝514.5nm，λ2＝
488.0nmとすると、Ｎ＝１，n2／n1＝1.0013のと
きにＭ＝18と整数にすることができ、この２波長
に対して同時に透過させるので、これら２波長の
線に対しては透過損失が大きくなり発振するるこ
とができない。このときの分光透過曲線の一例を
第４図に示す。
以上のように、本発明によれば、簡単な構成で
特定の２波長の光に対する透過率を特に高くする
ことができ、本発明フアブリペローエタロンをア
ルゴンイオンレーザーに組込むことによつて
528.7nmと457.9nmの２本の線を排他的に発振さ
せることができ、カラー画像用光源を構成する上
できわめて有効である。
特定の２波長の光に対する透過率を特に高くする
ことができ、本発明フアブリペローエタロンをア
ルゴンイオンレーザーに組込むことによつて
528.7nmと457.9nmの２本の線を排他的に発振さ
せることができ、カラー画像用光源を構成する上
できわめて有効である。
また、本発明フアブリペローエタロンは、アル
ゴンイオンレーザーに限らず、発振線が何本もあ
るレーザーまたは色素レーザーのように発振が帯
状の分布を持つたレーザーから任意の２本を発振
させたり、任意の２本を選んで発振を止めたりさ
せるのに好適に用いることができる。
ゴンイオンレーザーに限らず、発振線が何本もあ
るレーザーまたは色素レーザーのように発振が帯
状の分布を持つたレーザーから任意の２本を発振
させたり、任意の２本を選んで発振を止めたりさ
せるのに好適に用いることができる。
第１図は本発明フアブリペローエタロンをレー
ザー共振器に組込んだ構成の一例を示す線図、第
２図はフアブリペローエタロンの構造の一例を示
す線図、第３図は本発明によるフアブリペローエ
タロンをレーザー共振器に組込む場合に適する分
光透過率の一例を示す特性曲線図、第４図は本発
明によるフアブリペローエタロンをレーザー共振
器の全反射の反射鏡に置きかえた場合に適する分
光透過率の一例を示す特性曲線図である。 １，３…反射鏡、２…レーザー管、４…フアブ
リペローエタロン、５…反射防止コート、６…基
板、７…反射コート、８…フアブリペローエタロ
ン媒質層、９…反射コート。
ザー共振器に組込んだ構成の一例を示す線図、第
２図はフアブリペローエタロンの構造の一例を示
す線図、第３図は本発明によるフアブリペローエ
タロンをレーザー共振器に組込む場合に適する分
光透過率の一例を示す特性曲線図、第４図は本発
明によるフアブリペローエタロンをレーザー共振
器の全反射の反射鏡に置きかえた場合に適する分
光透過率の一例を示す特性曲線図である。 １，３…反射鏡、２…レーザー管、４…フアブ
リペローエタロン、５…反射防止コート、６…基
板、７…反射コート、８…フアブリペローエタロ
ン媒質層、９…反射コート。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 離間して互いに平行に配置された反射層間に
厚みが一定の透明媒質を介在させたフアブリペロ
ーエタロンにおいて、前記透明媒質の厚みｄと、
同一方向からエタロン入射面上の同一の点に入射
する光のうちの特定の２波長λ1およびλ2（λ1＞λ2）
の光に対する該透明媒質の屈折率n1およびn2を、
式 n1＝Mλ1／２（ｄ−δ／２） および n2＝（Ｍ＋Ｎ）λ2／２（ｄ＋δ／２） （ただし、±δ／２：前記反射層により反射された 時に該反射層の両面で光が受ける位相変化に
よつてひきおこされる厚みｄのみかけの変
化、 Ｍ，Ｎ：正の整数） が同時に満足するように定め、前記特定の２波長
の光に対する透過率を特に高くしたことを特徴と
するフアブリペローエタロン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12253879A JPS5647012A (en) | 1979-09-26 | 1979-09-26 | Fabry-perot etalon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12253879A JPS5647012A (en) | 1979-09-26 | 1979-09-26 | Fabry-perot etalon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5647012A JPS5647012A (en) | 1981-04-28 |
| JPH0338564B2 true JPH0338564B2 (ja) | 1991-06-11 |
Family
ID=14838334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12253879A Granted JPS5647012A (en) | 1979-09-26 | 1979-09-26 | Fabry-perot etalon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5647012A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5278590A (en) * | 1989-04-26 | 1994-01-11 | Flex Products, Inc. | Transparent optically variable device |
| JP6771442B2 (ja) | 2017-09-20 | 2020-10-21 | 株式会社東芝 | 光学素子 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4963487A (ja) * | 1972-10-18 | 1974-06-19 | ||
| DE2658623C2 (de) * | 1976-12-23 | 1982-07-29 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Aufzeichnungsträger und Verfahren zu seiner Herstellung |
-
1979
- 1979-09-26 JP JP12253879A patent/JPS5647012A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5647012A (en) | 1981-04-28 |
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