JPH04176175A

JPH04176175A - 波長安定化装置

Info

Publication number: JPH04176175A
Application number: JP30327390A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Kakizaki; 柿崎　克行
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-08
Filing date: 1990-11-08
Publication date: 1992-06-23

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）本発明は発振波長の可変なレーザー発振器を用いて所望
とする安定な波長を出力する波長安定化装置の改良に関
する。

（従来の技術）従来、波長の可変な例えばＫｒＦエキシマレーザ−から
発生するレーザー光の発振波長を測定し、かつ、この測
定波長に基づいて例えば回折格子の角度を調整し、エキ
シマレーザ−から例えば２４８．４ｎｍの発振波長とな
るレーザー光を発生するように制御することが行われて
いるが、かかる発振波長の測定には幾つかの測定方式が
考えられている。

■　その１つは、分光器を用いてレーザー光の波長を測
定する方式である。すなわち、この分光器は、前段スリ
ット、レンズ、プリズム、回折格子、後段スリット、ア
レイセンサ等によってｔｕ成され、レーザー光を前段ス
リットに入射するとともにプリズムを回転し、このプリ
ズムの回転角度と後段スリットを通過する光スペクトル
とからレーザー光の波長を測定するものである。

■　他の１つは、モニタエタロンと基準（不変）光源と
を用いてレーザー光の波長を測定する方式であって、具
体的には基準光例えば水銀ランプの波長２５３．７ｍｍ
をモニタエタロンに通して得られるフリンジと、レーザ
光を同じくモニタエタロンに通して得られるフリンジと
を比較し、このレーザー光の発振波長を測定するもので
ある。

■　他の１つは、モニタエタロンを用いて予め校正され
た波長モニタにエキシマレーザ−から発生するレーザー
光を干渉させることにより、レーザー光の発振波長を測
定する方式である。

（発明が解決しようとする課題）しかし、以上のような波長測定方式では次のような問題
点が指摘されている。

先ず、前記■の７１ｐ］定方式を用いて波長を精度よく
測定する場合、各光学系とアレイセンサとの距離を十分
に離す必要があり、このため分光器が大形となって取扱
いが不便になり、コスト的にも非常に高価になる。

次に、前記■の測定方式においては、モニタエタロン自
体が高価であり、システム的が複雑になる。

さらに、前記■の測定方式では、波長モニタが高価であ
り、同様に一定の設置環境（温度、圧力等）を保持する
必要があるので、■の測定方式と同様にシステムが複雑
となって大形化する問題がある。

本発明は上記実情にかんがみてなされたもので、簡単な
構成で精度よく波長を測定して所要する波長を安定的に
出力できる波長安定化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）先ず、請求項１に対応する発明は上記課題を解決するた
めに、波長制御手段を有する波長可変なレーザー発振器
と、このレーザー発振器から第１の波長のレーザー光を
形状が既知の基準物体に照射して得られるホログラムと
、前記レーザー発振器から第２の波長のレーザー光を同
じ光路を用いて前記ホログラムに照射することにより、
当該ホログラムより得られる前記第１および第２の波長
によって定まるフリンジパターン情報を検知するフリン
ジセンサと、このフリンジセンサからのフリンジパター
ン情報を、予め定めた所望する波長のフリンジパターン
情報に一致するように前記波長制御手段を制御する波長
判断制御手段とを備えた構成である。

次に、請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する
発明の第１の波長に代えて予め知り得る所望する波長を
用いてホログラムを作成し、レーザー発振器から所望す
る波長を発生するものであり、構成的には請求項１に対
応する発明と同様である。

（作用）従って、請求項１に対応する発明は以上のような手段を
講じたことにより、予め第１の波長のレーザ光によって
作られたホログラムを所望の波長のレーザ光で実験的に
照射したときに得られる基準波長情報が波長判断制御手
段に記憶され、その後、レーザー発振器から第２の波長
のレーザー光を発生し、ホログラムに２つの波長によっ
て定まるフリンジパターン情報が得られ、これをフリン
ジセンサによって検知する。さらに、このフリンジセン
サから得られるフリンジパターン情報と前記所望波長の
レーザ光により実験的に得られた基準波長情報であるフ
リンジパターン情報とを比較し画情報が一致するように
波長制御手段を制御すれば、レーザー発振器から所望す
る波長のレーブー光を出力することができる。

請求項２に対応する発明は、レーザー発振器から所望す
る波長を発生させてホログラムを作成した後、引き続き
、レーザー発振器から第２の波長を発生させて同一光路
で照射し、画波長のフリンジパターン情報をフリンジセ
ンサに与える。この状態において波長判断制御手段にて
フリンジセンサからフリンジパターン情報が出なくなる
ように波長制御手段を制御すれば、レーザー発振器から
所望とする波長のレーザー光を出力することができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。図において１は発振波長可変な波長制御手段２を有
するレーザー発振器であって、このレーザー発振器１か
ら波長制御手段２を通って発生するレーザー光はビーム
スプリッタ３に入射され、ここで２分岐されてその一部
のレーザー光は波長測定を行う波長モニタ１０に送られ
る。

この波長モニタ１０においては、ビームスプリッタ３か
ら入射するレーザー光を２つに分岐して出力するハーフ
ミラ−１１と、このハーフミラ−１１からの直進光を反
射させてくさび状物体１２に照射することにより物体光
］３を得る折返しミラー１４と、前記ハーフミラ−］１
からの反射光を再度反射させて参照光］５を得る折返し
ミラー１６と、ハーフミラ−１７にて物体光１３に参照
光１５を干渉させることにより得られる干渉縞の強度を
記録するホログラム１８と、このホログラム１８からの
干渉縞情報、つまりフリンジパターン情報を集光レンズ
１９を介して検知するフリンジセンサ２０とによって構
成されている。このフリンジセンサ２０は例えばりニア
アレイセンサ等を用いて多数のフリンジが得られる構成
となっている。

２１は波長判断制御手段であって、これには予めレーザ
ー光を照射して作られる同一配置をとるホログラム］８
、フリンジセンサ２０を通して得られる所望する発振波
長に対して実験的に求められた基準フリンジパターン情
報が記憶され、この基準フリンジパターン情報と実際の
波長測定時のフリンジセンサ２０からのフリンジパター
ン情報２２とを比較し、両パターン情報が一致するよう
に前記波長制御手段２を制御する機能をもっている。

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。

先ず、レーザー発振器１および波長制御手段２からある
波長λ１のレーザー光を発生する。このレーザー光はビ
ームスプリッタ３を通ってハーフミラ−１１によって２
分岐され、その一方のレーザー光は透光性のくさび状物
体１２を透過して物体光１３として出力され、他方のレ
ーザー光は参照光１５として出力され、それぞれの物体
光１３および参照光１５をハーフミラ−１７で干渉させ
てホログラム１８を作る。

引き続き、レーザー発振器１および波長制御手段２から
ある波長λ２のレーザー光を発生する。

そして、同様にハーフミラ−１１によってくさび状物体
１２を通る物体光１３と参照光１５とに分けられ、さら
にハーフミラ−１７で物体光１３に参照光１５を干渉さ
せて先に作られるホログラム１８に照射する。このとき
、ホログラム１８には波長λ３、λ２によって決まる干
渉縞情報が得られるが、この干渉縞情報を集光レンズ１
９を通してフリンジセンサ２０によって検知する。その
結果、フリンジセンサ２０には波長λ１とλ２との差に
逆比例するフリンジ間隔を有するフリンジパターン情報
２２が得られるので、このフリンジパターン情報２２を
波長判断制御手段２１に送出する。

ここで、この波長判断制御手段２１では、予め所望の波
長λ。であることを別の波長測定手段で確認したレーザ
ー光を同様にホログラム１８に実験的に照射して得られ
た基準フリンジパターン情報が記憶され、この基準フリ
ンジパターン情報と前記フリンジセンサ２０からのフリ
ンジパターン情報２２とを比較し、このパターン情報２
２が基準フリンジパターン情報に一致するように波長制
御手段２を制御すれば、このレーザー発振器１および波
長制御手段２から所望の波長λ。のレーザー光を発生す
ることができる。

従って、以上のような実施例の構成によれば、波長判断
制御手段２１では記憶すべき基準フリンジパターン情報
を一度だけ実験的に求めればよく、以後、フリンジセン
サ２０のフリンジパターン情報２２と基準フリンジパタ
ーン情報とを比較しながら波長制御手段２を制御すれば
よいので、非常に簡単に所望する発振波長λ。を得るこ
とができる。しかも、レーザー発振装置の運転パターン
例えば間欠運転、長時間連続運転等の変化にも追従しな
がら波長の制御が行え、常に所望の発振波長λ。で運転
を続行できる。

また、本発明装置は従来のような基準光源やモニタ用エ
タロンを用いる必要がないので、システム的に簡単な構
成によって実現でき、また同じシステムを量産的に作る
場合、ホログラム１８をマスターとして多数のレプリカ
を作ればよく、安価に実現できる。さらに、くさび状物
体１２を用い、しかもリニアセンサアレイのようなフリ
ンジセンサ２０を設置すれば、このフリンジセンサ２０
に多数のフリンジパータンを形成することができ、これ
によって波長判断制御手段２］で単純な論理で波長を正
確に判断できる。

なお、上記実施例では透光性のくさび状物体１２を用い
たが、例えば反射性のくさび状物体或いはくさび状に代
えて円錐形の物体等を用いてもよく、要は単純に判断し
つる形状のものであればよい。

また、上記実施例では波長λ１を用いてホログラム１８
を作ったが、最初から実験的に所望する波長λ。を用い
てホログラム１８を作るようにすれば、波長判断制御手
段２］では波長λ２を用いてフリンジセンサ２０からフ
リンジが全く出なくなるように波長制御手段２を制御す
れば、レーザー発振器１および波長制御手段２から所望
する波長λ。を出力できる。

従って、この実施例の構成によれば、予め波長判断制御
手段２１に波長λ。のレーザー光の基準フリンジパター
ン情報を記憶する必要がなく、ま−］２− た基準フリンジパターン情報と前記フリンジセンサ２０
からのフリンジパターン情報２２とを比較する必要がな
いので、簡単な構成で制御が容易であり、しかも波長λ
。を用いて予めホログラム１８を作成しているので、レ
ーザー発振器１がら高精度に所望する波長λ。を発生で
きる。

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。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、簡単な構成で波長
を精度よく測定して所望する波長を安定的に出力できる
波長安定化装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係わる波長安定化装置の一実施例を示す構
成図である。１・・・レーザー発振器、２・・・波長制御手段、３・
・・ビームスプリッタ、１０・・・波長モニタ、１１゜
１７・・・ハーフミラ−１１２・・・くさび状物体、１
３・・・物体光、１４．１６・・・折返しミラー、］５
・・・参照光、１８・・・ホログラム、１９・・・集光
レンズ、２０・・・フリンジセンサ、２１・・・波長判
断制御手段。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）波長制御手段を有する波長可変なレーザー発振器
と、このレーザー発振器から第１の波長のレーザー光を
基準物体に照射して作成した第１のホログラムと、前記
レーザー発振器から第２の波長のレーザー光を前記第１
のホログラムを作成した光路と同じ光路を用いて前記第
１のホログラムに照射することにより得られるフリンジ
パターン情報を検知するフリンジセンサと、このフリン
ジセンサからのフリンジパターン情報を予め定めた所望
する波長の照射に基づくフリンジパターン情報に一致す
るように前記波長制御手段を制御する波長判断制御手段
とを備えたことを特徴とする波長安定化装置。
（２）波長制御手段を有する波長可変なレーザー発振器
と、このレーザー発振器から既知の所望の波長のレーザ
ー光を基準物体に照射して作成した第２のホログラムと
、前記レーザー発振器から前記第２の波長のレーザー光
を前記第２のホログラムを作成した同じ光路を用いて前
記第２のホログラムに照射することにより得られるフリ
ンジパターン情報を検知するフリンジセンサと、このフ
リンジセンサのフリンジパターン情報が出なくなるよう
に前記波長制御手段を制御する波長判断制御手段とを備
えたことを特徴とする波長安定化装置。