JPH04144179A - Optical pulse generator - Google Patents
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Abstract
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、短パルスレーザ−光を発生する光パルス発生
装置に係わり、特に短パルスレーザ−光の繰り返し周期
、強度等の調整を容易に行いうる光パルス発生装置に関
する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an optical pulse generator that generates short pulse laser light, and particularly relates to a light pulse generation device that generates short pulse laser light, and particularly relates to the repetition period, intensity, etc. of short pulse laser light. The present invention relates to an optical pulse generator that allows easy adjustment of the optical pulse generator.
(従来の技術)
ストロボ撮影のように例えば10ps (ピコ秒)の超
高速現象を測定する場合、その超高速現象に応じたパル
ス幅をもつ短パルス光を用いて測定することが行われて
いる。この短パルス光を発生する光源としては一般にレ
ーザーが用いられている。その理由はレーザーを用いれ
ば比較的容易に短パルス光が得られるためである。(Prior art) When measuring an ultra-high-speed phenomenon of, for example, 10 ps (picoseconds) such as in strobe photography, measurement is performed using short pulse light with a pulse width corresponding to the ultra-high-speed phenomenon. . A laser is generally used as a light source that generates this short pulse light. The reason for this is that short pulse light can be obtained relatively easily using a laser.
従来、以上のような短パルス光を得るレーザーとしては
、周波数を固定とするモードロックレーザーを用いると
ともに、必要とするパルス繰り返し周波数を得るために
シングルモードセパレータ一方式またはキャビティダン
パ一方式が用いられている。Conventionally, a mode-locked laser with a fixed frequency is used as a laser to obtain the short pulse light as described above, and a single mode separator type or cavity damper type is used to obtain the required pulse repetition frequency. ing.
先ず、前者のシングルモードセパレータ一方式は第2図
に示すように、共振器内部にレーザー発振器1およびモ
ードロッカー2が配置され、レーザー発振器からのレー
ザー光をモードロッカー2にて所定の周波数に固定する
一方、共振器外部にシングルモードセパレーター3が配
置され、信号変調源4からの変調信号を受けてシングル
モードセパレーター3が共振器からの無変調パルス光列
5を変調して間引くことにより、所要とする繰り返し周
波数をもつパルスレーザ−先、つまり変調光パルス6を
得る構成である。7はレーザー電源、8はモードロッカ
ー電源である。First, in the former single mode separator type, as shown in Figure 2, a laser oscillator 1 and a mode locker 2 are placed inside the resonator, and the laser beam from the laser oscillator is fixed at a predetermined frequency by the mode locker 2. On the other hand, a single mode separator 3 is disposed outside the resonator, and in response to a modulated signal from a signal modulation source 4, the single mode separator 3 modulates and thins out the unmodulated pulse light train 5 from the resonator. This is a configuration in which a pulsed laser beam having a repetition frequency of , that is, a modulated optical pulse 6 is obtained. 7 is a laser power source, and 8 is a mode locker power source.
一方、後者のキャビティダンバー力式は第3図に示すよ
うに、共振器内部にキャビティダンパー9が配置され、
信号変調源4からの変調信号を受けてキャビティダンパ
ー9がレーザー光をある角度だけ回折させて出力するこ
とにより、所要とする繰り返し周波数をもつ変調光パル
ス6を得る構成である。On the other hand, in the latter cavity damper force type, as shown in FIG. 3, a cavity damper 9 is arranged inside the resonator.
In response to a modulated signal from a signal modulation source 4, a cavity damper 9 diffracts a laser beam by a certain angle and outputs the diffracted laser beam, thereby obtaining a modulated optical pulse 6 having a desired repetition frequency.
なお、これら両方式以外の特殊な例としては半導体レー
ザーを用い、かつ、電流変調によりパルス化することも
行われている。また、測定に際し、レーザー光のもつコ
ヒーレンス性を必要としない場合、そのコヒーレンス性
によって発生するスペックルノイズをなくすためにオパ
ールガラス等によってコヒーレンス性を取り除く必要か
ある。In addition, as a special example other than both of these methods, a semiconductor laser is used and pulsed by current modulation. Furthermore, if the coherence of the laser beam is not required for measurement, it may be necessary to remove the coherence using opal glass or the like in order to eliminate speckle noise caused by the coherence.
(発明が解決しようとする課題)
ところで、以上のような光パルス発生装置のうち、前者
のシングルモードセパレータ一方式の場合にはシングル
モードセノずレータ−3の変調素子としてKDP (第
一りん酸カリ、KH2PO4)のようなEO(電気−光
変換)素子を用いて(洩るが、このようなEO素子を用
いた場合には変調信号源4から零■から数KVまで可変
しなから)々ルス光列5を変調する必要があるので、実
行可能な繰り返し周波数は最大数KHz以下に限定され
てしまう。この場合、モードロ・ツクレーザーの繰り返
し周期は数10MHzと高いため、単一ノクルスとなり
難い。(Problem to be Solved by the Invention) By the way, among the above optical pulse generators, in the case of the former single-mode separator type, KDP (monophosphorous phosphoric acid) is used as the modulation element of the single-mode separator 3. Using an EO (electrical-to-optical conversion) element such as KH2PO4) (although it may be obvious, if such an EO element is used, the modulation signal source 4 cannot be varied from zero to several KV). Since it is necessary to modulate the pulsed light train 5, the practicable repetition frequency is limited to a maximum of several KHz or less. In this case, since the repetition period of the modal laser is as high as several tens of MHz, it is difficult to form a single noculus.
一方、後者のキャビテイダンノ々一方式の場合、キャビ
ティダンパー9の変調素子としてAO(光音響変換)素
子を用いているが、同様に/くルス繰り返し周波数が限
定され、また共振器内部にキャビティダンパー9を設け
ているので装置の安定度が悪くなり、構造も複雑となる
問題がある。On the other hand, in the case of the latter cavity damper type, an AO (photoacoustic conversion) element is used as the modulation element of the cavity damper 9, but the /curse repetition frequency is similarly limited, and the cavity damper is installed inside the resonator. 9, the stability of the device deteriorates and the structure becomes complicated.
そこで、前記変調素子に代えて例えばレーザダイオード
を用い、光源自体をパルス化することも考えられるが、
この場合には得られるパルス光の強度が非常に弱くなる
問題がある。Therefore, it is conceivable to use, for example, a laser diode instead of the modulation element and pulse the light source itself.
In this case, there is a problem that the intensity of the obtained pulsed light becomes very weak.
本発明は上記実情にかんがみてなされたもので、複雑な
光学系を用いずに任意にパルス繰り返し周波数が得られ
、かつ、比較的強度のあるパルス光を出力できる光パル
ス発生装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical pulse generator capable of obtaining an arbitrary pulse repetition frequency without using a complicated optical system and outputting relatively strong pulsed light. With the goal.
[発明の構成コ
(課題を解決するための手段)
本発明に係わる光パルス発生製質は上記課題を解決する
ために、所要とするパルス幅のパルスレーザ−光を発生
するレーザー発振装置と、このレーザー発振装置からの
パルスレーザ−光を電子ビームに変換するとともに偏向
手段で偏向して適宜な間引きにより任意の繰り返し周波
数の電子ビームパルスを得た後、この電子ビームパルス
を光子に変換して出力するゲート機構と、このゲート機
構内に設けられ前記電子ビームパルスの電子を増倍する
電子増倍手段とを備えた構成である。[Configuration of the Invention (Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the optical pulse generator according to the present invention includes a laser oscillation device that generates pulsed laser light with a required pulse width; The pulsed laser light from this laser oscillation device is converted into an electron beam and deflected by a deflection means to obtain an electron beam pulse of an arbitrary repetition frequency by appropriate thinning, and then this electron beam pulse is converted into photons. This configuration includes a gate mechanism for outputting an output, and an electron multiplier provided within the gate mechanism for multiplying the electrons of the electron beam pulse.
(作用)
本発明は以上のような手段を講じたことにより、例えば
モードロックレーザーを用いて任意のモードロック周波
数に固定し所要とするパルス幅ヲモつパルスレーザ−光
を得た後、このレーザー光をゲート機構に入射する。こ
のゲート機構ではパルスレーザ−光を受けて電子ビーム
に変換した後、適宜変調を行ってピンホール部分への通
過を阻止して間引くことにより所要とする繰り返し周波
数の電子ビームパルスを得る。しかる後、電子ビームパ
ルスの電子を電子増倍手段にて適宜な増倍率で増倍を行
った後、蛍光面にて光子に変換して出力することにより
、任意のパルス繰り返し周波数および強度を有する光パ
ルスを得るものである。(Function) By taking the above-mentioned measures, the present invention uses, for example, a mode-locked laser to obtain a pulsed laser beam having a desired pulse width by fixing it to an arbitrary mode-locked frequency. Light is incident on the gate mechanism. In this gate mechanism, after receiving pulsed laser light and converting it into an electron beam, it is appropriately modulated to prevent passage to the pinhole portion and thin out, thereby obtaining electron beam pulses with a desired repetition frequency. After that, the electrons of the electron beam pulse are multiplied by an appropriate multiplication factor using an electron multiplier, and then converted into photons on a phosphor screen and outputted, thereby having an arbitrary pulse repetition frequency and intensity. It is used to obtain light pulses.
(実施例)
以下、本発明の一実施例について第1図を参照して説明
する。この装置は、共振器内部にレーザー発振器11と
、このレーザー発振器11から発生されたレーサー光を
所定の周波数に固定することにより所要とするパルス幅
のパルスレーサー光を得るモートロッカー12とを配置
する点で、レーザー発振装置は従来とほぼ同様な構成を
有している。13はレーザー発振器11を駆動するレー
ザー電源、14はモードロッカー12を駆動するモード
ロッカー電源である。なお、このモードロック周波数は
任意でよいが、例えばパルス幅数10psのレーザー光
を発生させるように固定するものとする。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIG. This device includes a laser oscillator 11 and a motor locker 12 that fixes the laser beam generated from the laser oscillator 11 to a predetermined frequency to obtain a pulsed laser beam with a desired pulse width. In this respect, the laser oscillation device has almost the same configuration as the conventional one. 13 is a laser power source that drives the laser oscillator 11, and 14 is a mode locker power source that drives the mode locker 12. Note that this mode-locking frequency may be arbitrary, but is fixed so as to generate a laser beam with a pulse width of several 10 ps, for example.
本装置において特に異なるところは、共振器からの出力
される無変調パルス光列15の光軸上にパルスセパレー
ト機能および強度可変機能をもったゲート機構20を設
けたことにある。A particular difference in this device is that a gate mechanism 20 having a pulse separation function and an intensity variable function is provided on the optical axis of the unmodulated pulse light train 15 output from the resonator.
このゲート機構20は、具体的には共振器からのレーサ
ーパルス光列15の照射を受けてモードロックに依存す
る例えばパルス幅数10psの電子ビームに変換する光
電変換物質からなる光電変換面21、この光電変換面2
1によって変換された電子ビームを加速する加速電極2
2、変調信号源23から所定のバイアス、つまり変調信
号を受けて電子ビームを偏向することによりピンホール
24への通過を不能にする偏向電極25、ピンホール通
過後の電子ビームを受けて電子数を増倍する電子増倍用
マルチチャンネルプレート26、このマルチチャンネル
プレート26による電子数増倍後の電子を光子に変換す
る蛍光面27等から成り、この蛍光面27からパルス幅
数psの変調光パルス28を出力する構成となっている
。Specifically, this gate mechanism 20 includes a photoelectric conversion surface 21 made of a photoelectric conversion material that converts the irradiation of the laser pulse light train 15 from the resonator into an electron beam with a pulse width of several tens of ps depending on mode-locking; This photoelectric conversion surface 2
Accelerating electrode 2 that accelerates the electron beam converted by 1
2. A deflection electrode 25 that receives a predetermined bias, that is, a modulation signal, from the modulation signal source 23 and deflects the electron beam to prevent it from passing through the pinhole 24; It consists of a multi-channel plate 26 for electron multiplication that multiplies the number of electrons, a phosphor screen 27 that converts the electrons multiplied by the multi-channel plate 26 into photons, and modulated light with a pulse width of several ps from the phosphor screen 27. It is configured to output a pulse 28.
次に、以上のように構成された装置の動作について説明
する。レーザー発振器11およびモードロッカー12等
からなるモードロックレーザーからパルス幅数10ps
のパルスレーザ−光を発生し、ゲート機構20の光電変
換面21に照射する。Next, the operation of the apparatus configured as above will be explained. A pulse width of several 10 ps from a mode-locked laser consisting of a laser oscillator 11 and a mode locker 12, etc.
A pulsed laser beam is generated and irradiated onto the photoelectric conversion surface 21 of the gate mechanism 20.
この光電変換面21てはそのパルスレーザ−光を電子ビ
ームに変換して出力するが、このとき加速電極22によ
り電子ビームを引き出して加速制御する。ここで、加速
された電子ビームは偏向電極25間を通るが、このとき
り無偏向の場合にはピンホール24を通って電子増倍用
マルチチャンネルプレート26に入射される。このマル
チチャンネルプレート26では入射した電子の増倍を行
うが、このとき図示しない電圧源からの印加電圧の大き
さに応して電子増倍率を変えることがら、後続の蛍光面
27から出力する変調光パルス28の強度を任意に可変
できる。The photoelectric conversion surface 21 converts the pulsed laser light into an electron beam and outputs it. At this time, the acceleration electrode 22 extracts the electron beam and controls its acceleration. Here, the accelerated electron beam passes between the deflection electrodes 25, but in the case of no deflection, it passes through the pinhole 24 and enters the multichannel plate 26 for multiplication of electrons. This multi-channel plate 26 multiplies the incident electrons, but at this time, the electron multiplication factor is changed depending on the magnitude of the applied voltage from a voltage source (not shown), so that the output from the subsequent phosphor screen 27 is modulated. The intensity of the light pulse 28 can be arbitrarily varied.
一方、前記偏向電極25では変調信号源23がら適宜な
バイアス電圧を受けると電子ビームを偏向してピンホー
ル24への通過を不能にすることにより、パルス周波数
の間引きによる、いわゆるパルスセパレートが行われる
。従って1、ピンホール24から所要とする繰り返し周
波数の電子ビームを得ることができる。On the other hand, when the deflection electrode 25 receives an appropriate bias voltage from the modulation signal source 23, it deflects the electron beam and makes it impossible to pass through the pinhole 24, thereby performing so-called pulse separation by thinning out the pulse frequency. . Therefore, 1. An electron beam with a desired repetition frequency can be obtained from the pinhole 24.
従って、以上のような実施例の構成によれば、従来の一
般的なモードロツタレーザーを用いて実現できるので、
キャビティダンパ一方式と異なり、安定な動作を確保て
きる。しかも、パルス繰り返し周波数には偏向電極を用
いてモードロック周波数の整数分の1の任意の値として
得ることができ、E10素子によるシングルモードセパ
レーターよりもはるかに高い繰り返し周波数とすること
ができる。Therefore, according to the configuration of the embodiment as described above, it can be realized using a conventional general mode rotator laser.
Unlike the one-sided cavity damper type, it ensures stable operation. Furthermore, the pulse repetition frequency can be set to any value that is an integer fraction of the mode-locked frequency using a deflection electrode, and can be set to a much higher repetition frequency than a single mode separator using an E10 element.
さらに、従来装置における光強度の調整は、共振器、つ
まりレーザー発振装置からのレーザー光を調整するか、
或いはレーザー発振装置の外部に偏向モジューレータを
設置して行ってきたが、このような変調法では光強度の
強弱によってレーザーの安定性等が損なわれ、ひいては
装置の安定性に問題が出てくる。これに対し、本発明装
置では、レーザー光自身を何ら変調せず、出力光の強度
を調整するために非常に安定性に優れている。Furthermore, the light intensity in conventional devices can be adjusted by adjusting the laser light from a resonator, that is, a laser oscillation device, or
Alternatively, a deflection modulator has been installed outside the laser oscillation device, but with this modulation method, the stability of the laser is compromised due to the strength and weakness of the light intensity, which in turn causes problems with the stability of the device. . In contrast, the device of the present invention does not modulate the laser beam itself in any way and adjusts the intensity of the output light, so it is extremely stable.
さらに、蛍光面27の蛍光体の種類を適宜に選ぶことに
より、発光の中心波長を任意に変えることができる。Furthermore, by appropriately selecting the type of phosphor for the phosphor screen 27, the center wavelength of light emission can be arbitrarily changed.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。Note that the present invention is not limited to the above embodiments.
すなわち、上記実施例では光源としてモードロックレー
ザーを用いたが、例えばレーザーとゲート機構20との
間にパルス圧縮器等を設け、このパルス圧縮器でパルス
時間幅を短くしてもよい。また、パルス時間幅をそれほ
ど短くする必要かない場合、例えばins程度の場合に
はCW発振用レーザーを用いて光電子を連続的に発生さ
せ、偏向電極の電圧変調によりパルス化してもよい。That is, in the above embodiment, a mode-locked laser is used as the light source, but for example, a pulse compressor or the like may be provided between the laser and the gate mechanism 20, and the pulse time width may be shortened by this pulse compressor. Furthermore, when the pulse time width does not need to be so short, for example, when it is about ins, photoelectrons may be continuously generated using a CW oscillation laser and pulsed by voltage modulation of the deflection electrode.
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施できる。In addition, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof.
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、複雑な光学系を用
いずに任意のパルス繰り返し周波数のパルス光が得られ
、また比較的強度の高いパルス光を出力できる先パルス
発生装置を提供できる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to obtain pulsed light with an arbitrary pulse repetition frequency without using a complicated optical system, and to generate a first pulse that can output pulsed light with relatively high intensity. equipment can be provided.
第1図は本発明に係わる光パルス発生装置の一実施例を
示す構成図、第2図および第3図はそれぞれ従来装置の
構成図である。
11・・・レーザー発振器、12・・・モードロッカー
20・・・ゲート機構、21・・・充電変換面、22・
・加速電極、23・・・変調信号源、24・・・ピンホ
ール、25・・・偏向電極、26・・・電子増倍用マル
チチャンネルプレート、27・・・蛍光面。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
第
図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical pulse generator according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are block diagrams of conventional devices, respectively. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Laser oscillator, 12... Mode locker 20... Gate mechanism, 21... Charging conversion surface, 22...
- Accelerating electrode, 23... Modulation signal source, 24... Pinhole, 25... Deflection electrode, 26... Multichannel plate for electron multiplication, 27... Fluorescent screen. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue
Claims (1)
ザー発振装置と、このレーザー発振装置からのパルスレ
ーザー光を電子ビームに変換するとともに偏向手段で偏
向して適宜な間引きにより任意の繰り返し周波数の電子
ビームパルスを得た後、この電子ビームパルスを光子に
変換して出力するゲート機構と、このゲート機構内に設
けられ前記電子ビームパルスの電子を増倍する電子増倍
手段とを備えたことを特徴とする光パルス発生装置。A laser oscillation device that generates a pulsed laser beam with a required pulse width, and a laser oscillation device that converts the pulsed laser beam from this laser oscillation device into an electron beam, deflects it with a deflection means, and generates an electron beam with an arbitrary repetition frequency by thinning it appropriately. A gate mechanism that converts the electron beam pulse into photons and outputs the converted electron beam pulse after obtaining the pulse, and an electron multiplier provided within the gate mechanism that multiplies the electrons of the electron beam pulse. Optical pulse generator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26628590A JPH04144179A (en) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | Optical pulse generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26628590A JPH04144179A (en) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | Optical pulse generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04144179A true JPH04144179A (en) | 1992-05-18 |
Family
ID=17428830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26628590A Pending JPH04144179A (en) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | Optical pulse generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04144179A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013239738A (en) * | 2000-05-23 | 2013-11-28 | Imra America Inc | Modular, high-energy, widely wavelength tunable and ultrafast fiber light source |
-
1990
- 1990-10-05 JP JP26628590A patent/JPH04144179A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013239738A (en) * | 2000-05-23 | 2013-11-28 | Imra America Inc | Modular, high-energy, widely wavelength tunable and ultrafast fiber light source |
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