JPH04186683A - パルス光合成方法ならびに装置、およびパルス光励起レーザ発振・増幅装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、パルス光を合成する技術、および、レーザ発
振させるための励起光源として、パルス発振する光を用
いたパルス光励起レーザ発振・増幅装置に関し、特に、
ウラン濃縮用に好適なパルス光励起レーザ発振・増幅装
置に関する。

口従来の技術］ 一般に、固体レーザや色素レーザなどにおいては、これ
らのレーザ媒質を励起させ、レーザ発振させるために、
他のレーザやランプなどを光源として、その光をレーザ
媒質に照射している。そのため、上記固体レーザや色素
レーザから発生したレーザ光の発振形態は、光源の光の
発振形態の影響を受ける。例えば、連続波（ＣＷ： Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｌ１ａｖｅ）あるいはパルス状
で、固体レーザや色素レーザをレーザ発振させるために
は、光源をそれぞれ連続波あるいはパルス状で動作させ
なければならない。

特に、同体レーザや色素レーザをｌ　ｋＨｚ程度以上の
速い繰返し数でパルス状にレーザ発振させる場合におい
ては、フラッシュランプは速い繰返し数でのパルス動作
が困難であるので、速い繰返し数でのパルス動作が可能
なパルスレーザが光源として用いられる。

ところで、通常、発振動作が繰返しパルスであるほとん
どの種類のレーザは、このレーザへの入力エネルギーが
一定であっても、繰返しパルス数に対してレーザ光の平
均出力が変化し、この平均出力が最大となる繰返しパル
ス数は定まっている。

この例を第１６図を参照して説明する。

第１６図は、繰返しパルス数と平均出力との関係を示す
グラフである。縦軸は平均出力（Ｗ）を示し、横軸は繰
返しパルス数（ｋＨｚ）を示す。

同図中の実線は、色素レーザなどの励起光源としてよく
用いられる銅蒸気レーザ（ＣＶＬ：Ｃｏｐｐｅｒ　Ｖａ
ｐｏｒ　Ｌａ５ｅｒ）の出力特性を示し、破線は、色素
レーザの出力特性を示したものである。

同図に示すように、ＣＶＬは一般にＳ〜６　ｋＨｚで発
振させるのが最も効率が良い。従って、これを励起光源
とした色素レーザの平均出力は、５〜６　ｋＨｚで最高
出力となる。

なお、これに関してはレーザ学会学術講会第６回年次大
会講演予稿集（昭和６１年２月）第６０頁から第６３頁
に説明されている。

そのため、上記のような最適の繰返しパルス数より高い
繰返しパルス数で動作させると、励起光源への入力エネ
ルギーまでも含めた総合的な効率は低下してしまう。ま
た、低い繰返しパルス数で、も、同様に、効率は低下す
る。

一方、ＣＶＬ励起色素レーザをウランの同位体分離用と
して使用する場合においては、得られる濃縮ウランの濃
度と、ウラン蒸気に照射する色素レーザの繰返しパルス
数との関係をみると、繰返しパルス数が高い方が、得ら
れるウラン濃度は高くなる。この関係を、第１７図を参
照して説明する。

第１７図は、ウラン蒸気に照射する色素レーザの繰返し
パルス数と、この結果、得られる濃縮ウランの濃度との
関係゛を表している。縦軸は、製品および廃品における
ウラン２３５の濃度を示し。

横軸は、ウラン蒸気に照射する色素レーザの繰返しパル
ス数を示す。実線１７１は、製品中のウラン２３５の濃
度を示し、実線上７２は廃品中のウラン２３５の濃度を
示す。

同図かられかるように、製品中のウラン濃度を上げるに
は、ウラン蒸気に照射する色素レーザの繰返しパルス数
は、少なくとも１０ｋＨｚ以上、好ましくは２０ｋＨｚ
程度まで上げる必要がある。しかし、そのような高い繰
返しパルス数では、第１６図に示したように、出力が極
端に低下し、ウラン濃縮としては、全く使いものになら
ない。

そこで、エネルギの総合効率を下げずに繰返しパルス数
を上げる手段として、特開昭６０−１６５７８３号公籟
に記載のように、発振のタイミングが調整された複数の
励起光源からの光を、１台の色素レーザに対して照射し
、色素レーザの繰返しパルス数を、励起光源の繰返しパ
ルス数ｆと、その励起光源の数Ｎとの積ｆＸＮまで高め
ることが考えられている。

この技術を第１８図を参照して説明する。

第１８図は、励起光源となる２台のＣＶＬｌａ。

１ｂによって１色素レーザ発振器１８０の繰返しパルス
数を２倍にする装置の説明図である。

同図に示すように、この色素レーザ発振器１８０は、レ
ーザ媒質となる色素溶液１０を入れる色素セル１１と、
光共振器を形成する出力鏡８と回折格子９などを備えて
構成される。

同図に示すように、ＣＶＬｌａ、ｌｂから発振するレー
ザ光５ａ、５ｂは、それぞれシリンドリカルレンズ１２
ａ、１２ｂを通り１色素セル１１中の色素溶液１０のほ
ぼ同じ部分に照射される。

上記した従来技術では、複数の励起光源から発生するそ
れぞれのパルスレーザ光の照射方向が異なるので、レー
ザ媒質である色素溶液中に注入される励起光の密度の空
間的分布が、励起光源が異なるパルスレーザ光ごとに異
なってしまう。

この様子を第１９図を参照して説明する。

第１９図（ｂ）は、レーザ光５ａ、５ｂが、色素溶液ユ
Ｏに照射される状況を模式的に示す説明図である。また
、同図（、）は、レーザ媒質にレーザ光が照射される状
況を、同図（ｂ）の矢印Ａ。

Ｂ方向からみた場合の説明図である。

同図に示すように、色素溶液１ｏ中においては、左右の
ＣＶＬからのパルスレーザ光５ａ、５ｂの照射状態が異
なるので、励起される色素分子の空間的分布状も、それ
ぞれのＣＶＬからのパルスレーザ光ごとに異なってしま
う。

そのため、共振器中で形成される、色素レーザビームの
位置が異なり、その結果、出力鏡８から取呂されるレー
ザビームの進む方向に差を生じたり、さらに、共振器中
に備えられている波長選択素子である回折格子９やエタ
ロン９′などに入射するビームの角度に差が住じるので
、発振するレーザ光の波長にも差が生じる。

このようなレーザ光は、ウラン濃縮用などに必要とされ
る波長幅のきわめて狭いレーザ光としては使用できない
。この理由は、ウラン２３５の吸収波長は、例えば、５
９１．５３２３ｎｍであるのに対し、ウラン２３８の吸
収波長は、例えば、５９１．５３８５ｒ＋ｎだからであ
る。すなわち、ウラン濃縮用として用いる色素レーザは
、発振波長の絶対精度として０．０１オングストロ一ム
程度の正確さが要求されるので、この程度の波長の安定
性を得るには、共振器中の回折格子面に入射するレーザ
光の角度の精度として、およそ１秒以内に抑−えなけれ
ばならず、レーザビームの発生する位置がサブミリオー
ダでも変化するならば全く使いものにならないという開
題がある。

上記従来技術の問題点を解決するための技術について、
第２０図を参照して説明する。

第２０図は、波長幅が極めて狭く、繰返しパルス数が１
０ｋＨｚのレーザ光を得ることができるＣＶＬ励起色素
レーザ発振装置の説明図である。

このＣＶＬ励起色素レーザ発振装置２００は、繰返しパ
ルス数５　ｋＨｚでレーザ発振を行う２つのＣＶＬｌａ
、ｌｂと、それぞれのレーザ光を励起光としてレーザ発
振を行う２つの色素レーザ発振ｉ２ａ、２ｂとを備えて
いる。また、２台のＣＶＬｌａ、ｌｂからのレーザ発振
のタイミングを！＋！＋１ｍｌするパルスＩＮＮ装置４
を備えている。また、色素レーザ発振器２ａ、２ｂから
発振するレーザ光５ａおよび５ｂを、反射および透過さ
せるビームスプリッタ６を備えている。

次に、この装置の作用を説明する。

２台のＣＶＬｌａ、ｌｂからのレーザ発振のタイミング
を、パルス制御装置４によって交互に行う。その結果、
色素レーザ発振器２ａ、２ｂから発振するレーザ光５ａ
、５ｂのそれぞれの繰返しパルス数は５　ｋＨｚとなる
。これらのレーザ光５ａ。

５ｂは交互に発振しているので、反射率および透過率が
どちらもほぼ５０％のビームスプリッタ６を光路に配置
することによって、レーザ光５ａと５ｂとを２分割し、
レーザ光５ｃとレーザ光５ｄとが得られる。２本のレー
ザ光５ｃ、５ｄは、レーザ光５ａ、５ｂの両方のレーザ
光を含むので、２本のレーザ光５ｃ、５ｄの繰返しパル
ス数は、１０ｋＨｚとなる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、同図に示すように１０ｋｌ（ｚのレーザ光を
発生させ、同じ方向にレーザ光５ｃ、５ｄを進ませるこ
とはできても、２本のビームになってしまい、１本にす
ることは不可能である。

このようにレーザ光が２本のビームになると１本分のレ
ーザ出力が小さくなるという問題がある。

また５レーザ発振器が２台必要となり、装置が大型化す
る。

本発明の目的は、パルス周期が目的の周期となり、かつ
、レーザ出力を効率良く使えるパルス光合成方法および
装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、パレス光励起レーザ発振装
置から発振されるレーザ光の繰返しパルス数を、励起用
パルス光の最適繰返しパルス数の２から４倍程度に高く
した場合でも、エネルギの総合的な効率を下げないパレ
ス光励起レーザ発振・増＠装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、励起用レーザ光が照射され
るレーザ媒質中の励起光の空間的密度分布が、パルスご
とに変化を生じることなく、かつ、従来のような取り出
されるレーザ光が複数本になってしまうビーム合成法の
ように、１本分のレーザ出力が小さくならず、それら複
数本のレーザ光の平均出力の和に相当する出力を有する
１本のレーザ光を取り出すことができるパレス光励起レ
ーザ発振・増幅装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段〕 上記目的は、レーザ媒質を励起するためのパルス光を合
成する際に、入射光を所定の割合で反射・透過する少な
くとも１つのビームスプリッタのそれぞれに対し、２本
のパルス光を照射し、１つのビームスプリッタによって
、上記２本のパルス光を合成するパルス光合成方法によ
って達成できる。

また、上記他の目的は、上記のパルス光合成装置と、こ
のパルス光合成装置から出射されるパルス光を励起光と
して、色素レーザを発振する色素レーザ発振手段と、上
記パルス光合成装置から出射されるパルス光を励起光と
して、上記色素レーザ発振手段から発振される色素レー
ザを増幅する色素レーザ増幅手段とを、備えて構成され
るパルス光励起レーザ発振・増幅装置によって達成でき
る。

［作用コ ２本のパルス光を同一のビームスプリッタに対して、互
いに反対側から入射させると、一方のパルス光が反射し
たものと、他方のパルス光が透過したものとを重ね合わ
すことができる。

ここで、２本のパルス光が、同じ繰返しパルス数で、互
いに異なるタイミングで発振しているとすれば、重ね合
わされたパルス光の繰返しパルス数は、２本のパルス光
の繰返しパルス数の和、つまり２倍の繰返しパルス数で
発振する。

ところが、上記ビームスプリッタに入射するパルス光は
、透過と反射とで２方向に分割されるので、重ね合わさ
れたレーザ光も２方向に進むことになる。そこで、この
パルス光を励起光として、レーザ媒質に対して、少なく
とも２方向から照射すると、重ね合わされたレーザ光が
余らずに全て利用でき、効率がよい。

例えば、パルス光励起レーザ発振・増幅装置のレーザ媒
質に対して、励起光を横方向から照射する横励起方式に
おいては、２本の励起光をそれぞれ反対方向からレーザ
媒質の両側を照射するような方式にすればよい。

これによって、パルス光励起レーザ発振・増幅装置から
は、１本のパルス光の２倍の繰返しパルス数でパルス発
振する１本のレーザ光が得られる。

また、パルス光励起レーザ発振・増幅装置において、レ
ーザ媒質を少なくとも２カ所に設けることで、２本の重
ね合わされたレーザ光をそれぞれに照射でき、重ね合わ
されたレーザ光が余ることはない。

この場合、２カ所にレーザ媒質を設けるには、例えば、
一方をレーザ励起レーザ装置の発振器用として用い、他
方を増幅器用として用いればよい。

このようにすれば、パルス光励起レーザ発振・増幅装置
からは２倍の繰返しパルス数でパルス発振する１本のレ
ーザ光が得られる。

以上述べたように、励起光源である少なくとも２系列の
パルス光発振装置から取り出されるパルス光をすべて重
ね合わせるため、重ね合わされたパルス光に関しては、
進行方向が皆等しい１本のパルス光となる。

したがって、発生源であるパルス光発振装置が異なり、
動作タイミングが異なっても、パルス光励起レーザ発振
・増幅装置中のレーザ媒質に照射される際の照射状態は
常に等しくなる。

また、パルス光励起レーザ発振・増幅装置が一般的にｎ
系列の場合は、各系列はすべて同じ繰返しパルス数で、
かつ、異なるタイミングでパルス発振させる。この結果
、取り出されたｎ本のレーザ光を、ビームスプリッタに
入射することによって重ね合わされたレーザ光を形成す
る場合は、各ビームスプリッタに対して２本のレーザ光
が入射して、２本のレーザ光が出射するため、レーザ光
の総本数に変化は無い。そのため、最終的には、元の１
本のパルス光のパルス発振繰返し数のｎ倍の繰返しパル
ス数のレーザ光が、少なくともｎ本合成できる。

そこで、１系列のパルス光励起レーザ発振・増幅装置中
において、レーザ媒質をｍ箇所に設置し。

ｉ番目（ｉ＝１．２．・・・ｍ）のレーザ媒質に対して
Ｋ（ｉ）方向から励起光としての前記レーザ光を照射す
ると仮定すると、Ｋ（１）十Ｋ（２）＋・・・十Ｋ（ｍ
）＝ｎを満たすように関数Ｋ　（ｉ）（ｉ＝１．２．・
・・ｍ）を定めれば、パルス光は、パルス光励起レーザ
発振・増幅装置の励起光源として、余ることなく利用す
ることができる。

例えば、パルス光発振装置が銅蒸気レーザ（ＣＶＬ）の
場合は、第１６図に示すように、繰返し数が４　ｋＨｚ
から６　ｋＨｚにおいて、出力が３０Ｗ以上と最も高く
なり、それ以上の繰返し数では平均出力が低下する。こ
のため、入力電力に対するレーザ出力（電気効率）は悪
化する。

そこで、ＣＶＬを２系列用いて、それぞれを４　ｋＨｚ
から６　ｋＨｚの範囲内の繰返しパルス数で、タイミン
グとして交互に動作すれば、８　ｋＨｚから１２ｋＨｚ
の範囲で電気効率を下げずにＣＶＬのレーザ光が得られ
る。このパルスレーザを、励起光源としてパルス光励起
レーザ発振・増幅装置を動作させると、８　ｋＨｚから
１２ｋＨｚの繰返し数のパルスレーザ光を平均出力数ワ
ット以上で得ることができる。

さらに、ＣＶＬが３系列あるいは４系列の場合において
は、各系列間の動作タイミングを、それぞれ、後述する
第４図あるいは第６図に示すように設定すれば、各系列
のパルスレーザ装置から取り呂されるレーザ光を重ね合
わせたレーザ光の繰返し数を、１系列の場合の、それぞ
れ、３倍あるいは４倍にすることができる。この場合、
約１２ｋＨｚから１８ｋＨｚ、または、　　１６ｋＨｚ
から２４ｋＨｚの高繰返し数のパルスレーザ光を、効率
を下げずに、取り昌すことができる。

また、レーザ光によりウラン２３５を濃縮する場合、第
１７図に示したように、製品及び廃品ウランの濃度はレ
ーザ光の繰返しパルス数に比例するが、約２０ｋＨｚを
超える付近から次２第に飽和していく。

これに対して、従来のＣＶＬ励起色素レーザで効率良く
動作させるときは、繰返し数が４　ｋＨｚから６　ｋＨ
ｚであるので、この範囲では製品及び廃品ウランの濃度
が極めて低い。そこで、上記のようにＣＶＬを２系列、
３系列あるいは４系列用いて動作させることで、電気効
率を落さずに８　ｋ）Ｉｚから２４ｋＨｚまでの繰返し
数でレーザ発振させることができるようになり、高濃度
のウラン２３５を効率良く得ることができる。

ウラン蒸気に照射するレーザビームは１本となるので、
レーザの８カが大きくなり、ウラン蒸気を効率良く濃縮
することができる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

まず、本発明の第１実施例を第１図、第２図を用いて説
明する。

第１図は、本実施例のパルス光励起レーザ発振装置の作
用説明図である。

このパルス光励起レーザ発振装置１５０は、励起光源と
して２つのＣＶＬｌａ、ｌｂを用い、このＣＶＬｌａ、
ｌｂによって励起されるレーザ発振器としては色素レー
ザ発振器主を用い、さらに増幅器として色素レーザ増幅
器−β−とを用いる。

ＣＶＬｌａ、２ａはともに５　ｋＨｚ程度の繰返し動作
時が最も高効率動作できるようになっており。

どちらも、発振させるためのトリガー回路を含んだパル
ス制御装置４からの信号より動作する。このパルス制御
装置４により、ＣＶＬｌａと１ｂが交互にレーザ発振す
るように設定されている。

また、ＣＶＬｌａ、ｌｂは、それぞれから出射したレー
ザ光５ａ、５ｂが直交する位置に配置されており、その
直交する位置には、入射光の一部を反射し、残りを透過
するビームスプリッタ６ａが配置されている。なお、こ
の反射量と透過量とは、予め目的の量に定めている。

このビームスプリッタ６ａを通過したレーザ光５ｃ、５
ｄが、色素レーザ発振器Ｉと色素レーザ増幅鼎立とに、
それぞれ所定の割合で入射できる位置に、ビームスプリ
ッタ６ｂ、６ｃ、ミラー７ａ、７ｂ、７ｃなどが配置さ
れている。

具体的には、次のように配置される。

ビームスプリッタ６ａは、ＣＶＬｌａ、ｌｂからのレー
ザ光が交わる位置に配置されている。また、ビームスプ
リッタ６ｂは、ビームスプリッタ６ａを反射するＣＶＬ
ｌａからのレーザ光と、ビームスプリッタ６ａを透過す
るＣＶＬｉｂからのレーザ光が合成してできるレーザ光
５ｃの光路に配置され、このレーザ光５ｃのビームスプ
リッタ６ｂによる反射光は、色素レーザ発振器主に入射
される。また、ビームスプリッタ６ｃは、ビームスプリ
ッタ６ａを透過するＣＶＬｌａからのレーザ光と、ビー
ムスプリッタ６ａを反射するＣＶＬｌｂからのレーザ光
が合成してできるレーザ光５ｄの光路に配置され、この
レーザ光５ｄのビームスプリッタ６ｃによる反射光は、
色素レーザ発振器主に入射される。

次に、ミラー７ａは、上記レーザ光５ｃが５反射して、
ビームスプリッタ６ｂに入射する位置に配置される。ミ
ラー７ｂは、ビームスプリッタ６ｂを透過するレーザ光
５ｃが、色素レーザ増幅鼎立に入射する位置に配置され
ている。また、ミラー７ｃは、ビームスプリッタ６ｃを
透過するレーザ光５ｄが１色素レーザ増幅器ユに入射す
る位置に配置されている。

次に、このパルス光励起レーザビーム［１５０作用につ
いて説明する。

ＣＶＬｌａ、ｌｂから出射したレーザ光５ａ。

５ｂは、どちらもビームスプリッタ６ａに入射する。

このビームスプリッタ６ａは、ＣＶＬのレーザ光が約４
５°で入射すると、はぼ５０％反射し、残り約５０％を
透過するような特性を有している。

レーザ光５ａ、５ｂは、互いに９０°の角度をなしてお
り、どちらもこのビームプリンタ６ａに対して４５°で
入射するので、レーザ光５ａの反射光と、レーザ光５ｂ
の透過光はレーザ光５ｃとなり、一方、レーザ光５ａの
透過光と、レーザ光５ｂの反射光はレーザ光５ｄとなる
。

レーザ光５ｃ、５ｄは、どちらもＣＶＬｌａとＣＶＬｌ
ｂからの発振光を含んでいるため、繰返しパルス数１０
ｋＨｚのパルスレーザ光となる。

レーザ光５ｃは、ミラー７ａで反射して、ビームスプリ
ッタ６ｂに入射する。ここでは、約３０％が反射して、
色素レーザ発振器量に向う。

レーザ光５ｄは、ビームスプリッタ６ｃによって、約３
０％が反射して、色素レーザ発振器主に向う。また、ビ
ームスプリッタ６ｂ、６ｃを透過したレーザ光５ｃ、５
ｄは、それぞれミラー７ｂ。

７ｃで反射され、どちらも色素レーザ増幅器主に向かう
。

色素レーザ発振器主は、出力鏡８と、回折格子９とで共
振器が組まれており、共振器間には、レーザ媒質である
色素溶液１０ａが中を通過する色素セルｌｌａが設置し
である。この色素セル１１ａは、全体が石英ガラスから
成る。

ビームスプリッタ６ｂ、６ｃで反射したレーザ光は、そ
れぞれシリンドリカルレンズ１２ａ。

１２ｂに入射し、これによって上下方向に絞られなから
、色素セルｌｌａ中の色素溶液１０ａに照射される。そ
の結果、色素レーザ光１３ａが、繰返し数１０ｋ）ｌｚ
でパルス発振する。

色素レーザ発振器主から発生する色素レーザ光１３ｂは
、色素レーザ増幅器立向の色素セル１１ｂ中の色素溶液
１０ｂ中に入射する。一方、ＣＶＬｌａ、ｌｂからのレ
ーザ光５ｅ、５ｆは。

シリンドリカルレンズ１２ｃ、１２ｄで絞られなから、
この色素溶液１０ｂ中に照射されるため、増幅作用を受
け１強められた色素レーザ光１３ｃが発生する。

上記の構成のパルス光励起レーザ発振装置１５０を用い
ることによって、ＣＶＬが最も効率良く動作できる５　
ｋＨｚ程度の繰返し数のままで、１０ｋＨｚ近くの繰返
しパルス数のレーザ光を、１本のビームで発生すること
ができるという効果がある。

また、次のような効果もある。

上記のように、色素レーザ発振器又と色素レーザ増幅器
主とは、ともに、ＣＶＬｌａ、ｌｂからのレーザ光が１
発振する色素レーザ光に対して、横方向から照射される
横励起方式である。さらに、どちらも２方向から照射さ
れる両側励起方式となっている。そのため、色素セルｌ
ｌａ、ｌｌｂは左右対称な構造となっている。

その結果、一般的な色素レーザ発振器に見られる、励起
光を色素セルの片側のみから照射する片側励起方式に比
べて、以下に説明するような長所も合せ持つ。

この長所を、第２図を用いて説明する。

第２図は１色素溶液中に照射される励起光の強度分布を
示し、同図（ｂ）は両側励起方式を、同図（ａ）は片側
励起方式をそれぞれ示す。

大きな矢印２１．２２は、レーザ媒質である色素溶液の
流れの方向を示す。また、矢印２１゜２２の下のグラフ
は、励起光強度と色素溶液中の位置との関係を示す。

励起光は色素溶液中に入射すると、強く吸収されるため
、同図に示すように、その光強度は指数関数的に減少し
てしまう。その結果、励起光の強度分布は、片側励起方
式では極めて不均一になるが、両側励起方式では、それ
らが打ち消し合うため、全体的にほぼ均一な強度分布と
なる。

そのため、実際に発振するレーザ光のビーム断面内の強
度分布は、片側励起方式の場合は、第２図（ａ）の下の
グラフの実線で示すように三角形状となってしまう。こ
れに対して両側励起方式では、第２図（ｂ）に下のグラ
フの実線で示すように、はぼ円形状にすることができ、
シングルモードで発振しやすくなる。

次に、第１実施例の変形例について、第１５図を用いて
説明する。

第１５回は、２つの励起光Ａ、Ｂのパルス幅と、この励
起光Ａ、Ｂの発振タイミングをパルス幅の半分程度にし
たときに、得られる合成励起光Ｃのパルス幅を示す。同
図の縦軸はパルス光の強度を示し、横軸は時間を示す。

この変形例は、励起光源として２台のパルスレーザ発振
装置を用いた場合において、それら２台の発振タイミン
グとし、第１図で示した実施例のように交互に動作させ
るまでは同じであるが、それらの発振時刻の差として、
それぞれの繰返し周期の半分の長さにはせず、励起レー
ザ光のパルス幅の半分程度の長さにする例である。

パルス発振時刻の差として、それぞれの繰返し周期の半
分の長さにはせず、励起レーザ光のパルス輻の半分程度
の長さにする結果、第１５図に示したように、実際にレ
ーザ媒質に照射される励起光Ｃは、第１のパルスレーザ
装置からの励起光Ａと、第２のパルスレーザ装置からの
励起光Ｂとが重なって、パルス幅がおよそ１．５倍にな
った励起光となる。そのため、この励起光Ｃを、色素レ
ーザの光源に用いると、色素レーザから発振するレーザ
光のパルス幅もおよそ１．５倍に長くすることができる
。

本実施例によれば、得られるレーザ光のパルス幅を長く
することができるため、例えば、波長の狭帯化素子が用
いられているレーザ発振器では、レーザ光が共振器間を
往復する回数が増し、発振光の波長幅を狭くすることが
できる。

次に、本発明の第２実施例を第３図、第４図を用いて説
明する。

第３図は、本実施例のパルス光励起レーザ発振装置３０
０の作用説明図である。

また、第４図は、励起用パルスレーザの発振タイミング
の説明図である。

第３図に示すパルス光励起レーザ発振装置３００は、１
つの励起用パルスレーザの繰返しパルス数の３倍の値で
、繰返しレーザ発振する。

このパルス光励起レーザ発振装置３００は、同図に示す
ように、励起光源として、３つのＣＶＬ３１ａ、　３１
ｂ、　３１ｃを用い、このＣＶＬ３１ａ、３１ｂ、３１
ｃによって励起されるレーザ発振器としては色素レーザ
発振器３２を用い、さらに、増福器として色素レーザ増
幅器３３を用いる。

励起光源であるＣＶＬ３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、すべ
て５　ｋ）ｌｚの繰返しパルスでレーザ発振している。

これらの発振タイミングを第４図を用いて説明する。

第４図に示す矢印４１は、ＣＶＬの発振周期Ｔを表し、
３台のＣＶＬ３１ａ〜３１ｃの発振の時間差が、どれも
発振周期の２００μｓの１７３の長さになっている。

これらの発振のタイミングは、パルス制御装置３４によ
って制御する。また、３台の ＣＶＬ３１ａ〜３１ｃは、すべて平均出力が１００Ｗと
なッテイる。また、ＣＶＬ３１ａとＣＶＬ３１ｃとから
出射されたレーザ光が、平行に進むように、２つのＣＶ
Ｌ３１ａ′と３１ｃとは配置されている。また、ＣＶＬ
３１ｂは、これから出射されたレーザ光が、２つのＣＶ
Ｌ３１ａと３１ｃからのレーザ光と直交する位置に配置
される。

また、このパルス光励起レーザ発振装置３００は、３つ
のビームスプリッタ３６ａ、３６ｂ。

３６ｃと、４つのミラー３７．　ａ　、　３７　ｂ　、
　３７　ｃ　。

３７ｄとを備えている。

ビームスプリッタ３６ａは、ＣｖＬ　３１　ａ　。

３１ｂからのレーザ光が交わる位置に配置されている。

また、ビームスプリッタ３６ｂは、ＣｖＬ３１ｃからル
−ザ光と、ＣＶＬ３１ｂからの直進するレーザ光が交わ
る位置に配置されている。また、ビームスプリッタ３．
６ｃは。

ＣＶＬ３１ｃからの直進するレーザ光と、ビームスプリ
ッタ３６ｂで反射されたレーザ光とが直交する位置に配
置される。

次に、ミラー３７ａは、ＣＶＬ３１ａからの直進するレ
ーザ光が反射して、ビームスプリッタ３６ｃに入射する
位置に配置される。ミラー３７ｂは、ＣＶＬ３１ｂから
の直進するレーザ光が、色素レーザ増幅器３３に入射す
る位置に配置されている。ミラー３７ｃ、３７ｄは、Ｃ
ＶＬ３１ｃからの直進するレーザ光などが、色素レーザ
増幅器３３に入射する位置に配置されている。

次に、このパルス光励起レーザ発振装置３００の作用に
ついて説明する。

ＣＶＬ３Ｌａからのレーザ光３５ａと、ＣＶＬ３１ｂか
らのレーザ光３５ｂとは、どちらも反射率と透過率が約
５０％のビームスプリッタ３６ａに入射する。その結果
、レーザ光３５Ｃ２３５ｄは、どちらもＣＶＬ３１ａお
よびＣＶＬ３１ｂからのレーザ光を約５０Ｗづつ含むこ
とになる。レーザ光３５ｃと、ＣＶＬ３１ｃからのレー
ザ光３５ｅは、反射率が約３３．３％のビ−ムスプリッ
タ３６ｂに入射する。その結果、レーザ光３５ｆに、Ｃ
ＶＬ３１ａ、３１ｂからのレーザ光が含まれる出力は、
５０　Ｘ　（１−０，３３３）二：３３−４（Ｗ）　ト
なり、ＣＶＬ３１ｃからのレーザ光は３３．３Ｗと、ど
れもほぼ等しい出力で構成される。また、レーザ光３５
ｇには、ＣＶＬ３１ａとＣＶＬ３１ｂからのレーザ光が
含まれる出力は、５０　Ｘ　Ｏ，３３３二１６．７　（
Ｗ）となり、ＣＶＬ３１ｃからのレーザ光が含まれる出
力は１００Ｘ（１−０，３３３）＝６６．７　（Ｗ）　
トなる。レーザ光３５ｄは、ミラー３７ａで反射した後
、レーザ光３５ｇとともに、ビームスプリッタ３６ｃに
入射する。このビームスプリッタ３６ｃは、反射率及び
透過率がともに約５０％となっている。その結果、レー
ザ光３５ｈには、レーザ光３５ｄの半分と、レーザ光３
５ｇの半分が含まれることになるので、ＣＶＬ３１ａ及
びＣＶＬ３１ｂからのレーザ光が含まれる出力は、５０
　Ｘ　Ｏ，５０＋　１６．７　Ｘ　Ｏ，５０二３３．４
（Ｗ）となる。ＣＶＬ３．１ｃからのレーザ光の含まれ
る出力も、６６．７　Ｘ　Ｏ，５０二３３．３　（Ｖ／
）となるため、３台のＣＶＬ３１ａ〜３１ｃからのレー
ザ光は、どれもほぼ均等に出力が配分される。レーザ光
３５ｉもレーザ光３５ｈと同様に出力が配分される。

以上のように出力が配分されることで、３台のＣＶＬ　
３１　ａ〜３１ｃからのレーザ光をすべて、３３．３〜
３３．４Ｗ程度含んだ１５ｋＨｚで動作する３本のレー
ザ光３５ｆ、３５ｈ及び３５ｉが得られる。

このうち、レーザ光３５ｈは、色素レーザ発振器２の励
起光源として使われる。

この色素レーザ発振器３２は、構造的には第１図で示し
たようになっているが、ここでは片側励起方式でも、両
側励起方式でも構わない。ここから発振する色素レーザ
光３１３ａは、第４図に示すように、１５ｋ）ｌｚでパ
ルス動作し、色素レーザ増幅器３３に入る。

この色素レーザ増幅器３３の励起光源として、ミラー３
７ｂで反射したレーザ光３５ｆと、ミラー３７ｃ、３７
ｄで反射して導びかれたレーザ光３５ｉが利用される。

この色素レーザ増幅器３３は、第１図に示されたものと
同様な構成となっており、両側励起方式となっている。

これにより増幅された１５ｋＨｚのパルス動作の色素レ
ーザ光３１３ｂが取出される。

本実施例では、励起用レーザが３台使われるため、合成
されたレーザ光はレーザ光３５ｆ。

３５ｈ及び３５ｉのように３本作られる。しかし、色素
レーザ発振器３２と、両側励起方式の色素レーザ増幅器
３３とを用いることで、この３本のレーザ光を余らすこ
となく利用することができる。

また、増幅されて出てきたレーザ光３１３ｂは、１５ｋ
Ｈｚのパルス動作を行う。

次に、本発明の第３実施例について、第５〜７図を用い
て説明する。

本実施例は、４つの励起光源から出射されるレーザ光を
、複数のビームスプリッタとミラーとを使って、励起光
源の繰返しパルス数の４倍でパルス動作する４本のレー
ザ光として得るまでの例である。

第５図は、４台の励起用パルスレーザから発振する４本
のレーザ光を合成するパルスレーザ合成装置５００の作
用説明図である。

また、第６図は、励起用パルスレーザの発振タイミング
の説明図である。

また第７図は、時間変化に対する、パルスレーザ合成装
置５００内の各地点におけるレーザ光のエネルギを表す
説明図である。

４台の励起用パルスレーザとして、 ＣＶＬ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを用いる。

各ＣＶＬは、それぞれは５．０ｋＨｚで動作している。

ＣＶＬ５１ａ、５１ｂ、５＋ｌｃ、５１ｄは、１つのパ
ルス制御装置５４に接続されており、それぞれがレーザ
動作するタイミングを制御されている。

そのタイミングについて第６図を用いて説明する。

第６図に示す矢印６１は、ＣＶＬの発振周期Ｔを表し、
同図に示すように、４台のＣＶＬ５１ａ〜５１ｄは、そ
れぞれパルス間隔である周期Ｔの１／４の時間づつずれ
るように設定されている。また、４台のＣＶ　Ｌ　５１
　ａ　〜５１　ｄは、すべてほぼ等しいパルスエネルギ
ーで発振する。

次に、第７図を用いて、時間的変化に対する各地点にお
けるレーザ光５ａ〜５ｎのエネルギーについて説明する
。

第７図の横軸は時間軸であり、棒グラフで示す縦の長さ
は各レーザ光のエネルギの大きさを示す。

ＣＶＬ５１ａ〜５１ｄから発振されるレーザ光５５ａ〜
５５ｄのパルスエネルギーは、第７図の（ｉ）〜（ｉｖ
）に示されたように、はぼ等しい大きさであるが、時間
的にずれている。

次に、第５図に示すパルスレーザ合成装置５００の構成
について説明する。

４台の励起用パルスレーザＣＶＬ５１ａ７５１ｂ、５１
ｃ、５１ｄの配置について説明する。

励起用パルスレーザＣＶＬ５１ａ、５１ｄは、出射され
るレーザ光がそれぞれ平行に進むように配置される。励
起用パルスレーザＣＶＬ５１ｂ。

５１ｃは、出射されるレーザ光がそれぞれ平行に進み、
かつ、励起用パルスレーザＣＶＬ５１ａ。

５１ｄからのレーザ光と直交するように配置される。

また、このパルスレーザ合成装置５００は、５つのビー
ムスプリッタ５６ａ、５６ｂ、５６ｃ。

５６ｅ、５６ｆと、４つのミラー５７ａ、５７ｂ。

５７ｃ、５７ｄとを備えている。

ビームスプリッタ５６ａは、ＣＶＬ５１ａ。

５１ｂからのレーザ光が交わる位置に配置されている。

また、ビームスプリッタ５６ｂは、ＣＶＬ５１ｃからル
−ザ光と、ＣＶＬ５１ｃからの直進するレーザ光が交わ
る位置に配置されている。また、ビームスプリッタ５６
ｃは、ＣＶＬ５１ｄからの直進するレーザ光と、ビーム
スプリッタ５６ａで反射されたレーザ光等とが直交する
位置に配置される。また、ビームスプリッタ５６ｄは、
ＣＶＬ５１ｃ、５１ｄからの直進するレーザ光等が交わ
る位置に配置されている。

次に、ミラー５７ａは、ＣＶＬ５１ａからの直進するレ
ーザ光等が反射して、ビームスプリッタ５６ｅに入射す
る位置に配置される。ミラー５７ｂは、ＣＶＬ　５　ｌ
　ｂからの直進するレーザ光等が反射して、ビームスプ
リッタ５６ｅに入射する位置に配置される。ミラー５７
ｃは、ＣｖＬ５１ｄからの直進するレーザ光等が、直角
に反射する位置に配置される。ミラー５７ｄは、ミラー
５７ｂを反射するレーザ光等が、直角に反射する位置に
配置される。

次に、このパルスレーザ合成装置５００の作用について
説明する。

レーザ光５５ａ、５５．ｂは、ビームスプリッタ５６ａ
に入射する。ビームスプリッタ５６ａ〜５６ｅはすべて
、入射するレーザ光の５０％を反射し、５０％を透過す
るように作られている。そのため、レーザ光５５ｅ、５
５ｆは、それぞれ、レーザ光５５ａ、５５ｂをともにも
含むので、そのパルスとエネルギとは、第７図（ｖ）に
示すようになる。

次に、レーザ光５５ｆとレーザ光５５ｃがビームスプリ
ッタ５６ｂにより合成され、それによってレーザ光５５
ｇと５５ｈは第７図の（ｖｉ）に示されたようになる。

また、レーザ光５５．ｅとレーザ光５５ｄはビームスプ
リッタ５６ｃで合成され、それによって、レーザ光５５
ｉと５５ｊは第７図の（憾）に示されたようになる。さ
らにレーザ光５５ｇと５５ｊはビームスプリッタ５６ｄ
で合成され、それによってレーザ光５５にと５５１が形
成され、第７図の（ｖｉ）に示されたようになる。また
、レーザ光５５ｈと５５ｉはビームスプリッタ５６ｅで
合成され、レーザ光５５ｍと５５ｎが形成され、これら
も第７図の（ｖｉ）で示されたエネルギー分布となる。

したがって、合成されたレーザ光として、繰返しパルス
数が、１台の励起源の繰返しパルス数の４倍の２０ｋＨ
ｚであり、エネルギは４分の１である、４本のレーザ光
５５に、５５．ｍ、５５ｎ。

５５Ｑが得られるという効果がある。

（以下　余白） 次に、本発明の第４実施例について、第８，９図を用い
て説明する。

本実施例は、上記第３実施例で得られる４本のレーザ光
５５に、５５ｍ、５５ｎ、５５　Ｑを励起用レーザとす
るレーザ発振器の例である。

第８図は、本実施例の色素レーザ発振器の作用説明図で
ある。

また、第９図は、色素溶液中での、励起光の強度分布を
示す説明図である。

色素レーザ発振器９０は、第１図に示した色素レーザ発
振器２と同様に、出力ｌ１１８８と回折格子８９とで共
振器が組まれており、その中に置かれた色素セル８１中
を色素溶液８０が流れているという構成である。

このように構成された色素レーザ発振器９０に、励起用
レーザ光５５に、５５ｍ、Ｓ５ｎ、５５１２を照射する
技術について説明する。

第８図に示すように１色素セル８１の左右に、２つずつ
シリンドリカルレンズ８２ｅ、８２ｆ。

８２ｇ、８２ｈを配置する。

４本の励起用レーザ光５５に、５５ｍ、５５ｎ。

５５Ｑを左右２本づつに分けて、ミラー８７ｅ・８７ｆ
、８７ｈ、８７ｇを用いて、それぞれ反射させる。この
結果、それぞれのレーザ光は、シリンドリカルレンズ８
２ｅ、８２ｆ、８２ｇ。

８２ｈを通り、水平方向に絞られなから色素セル８１中
の色素溶液８０中に集光する。

このように励起用レーザ光を４方向から照射する効果を
第９図を用いて説明する。

第９図に示す上向きの大きな矢印８３は、色素溶液８０
の流れの方向を示す。また、斜線で示す５５に、５５ｍ
、５５ｎ、５５　Ｑは、第８図に示す４本の励起用レー
ザ光５５に、５５ｍ、５５ｎ。

５５Ｑを示す。

色素溶液８０中での励起光の強度分布は、第９図に示す
斜線が重なった部分８４のようになる。

つまり、４本の励起光が重なり合って強く励起される部
分が、斜線が重なった部分８４で示すように六角形に近
い形をとる。このため、例えば、両側から１本づつ励起
光を照射する場合に形成される四角形の励起部分と比べ
ると、円形断面状のシングルモードでレーザ光が一層発
振しゃすくなる。

また、上記の４本の励起光の照射方法を、色素レーザ増
幅器に使用すると、上記と同様の理由から、シングルモ
ードとなった入射光を効率的に増幅することができる。

次に、本発明の第５実施例について、第１０図を用いて
説明する。

本実施例は、上記第５図に示す第３実施例で得られる４
本のレーザ光５５に、５５ｍ、５５ｎ＋５５Ｑを励起用
レーザとするレーザ発振・増幅器の例である。

第１０図は、本実施例の色素レーザ発振・増幅器１００
０作用説明図である。

この色素レーザ発振・増幅器１００の構成について説明
する。

この色素レーザ発振・増幅器１００は、色素レーザ発振
器１０２と色素レーザ増幅器１０３とに大別できる。

色素レーザ発振器１０２は、第１回に示した色素レーザ
発振器２と同様に、出力鏡１０８と回折格子１０９とで
共振器が組まれており、その中に置かれた色素セル１１
１ａ中を色素溶液１１０ａが流れているという構成であ
る。

色素レーザ増幅器１０３は、色素セル１１１ｂ中を色素
溶液１１０ｂが流れているという構成である。

また、２つの色素セル１ｌｌａ、１ｌｌｂに励起用レー
ザ光５５に、５５ｍ、５５ｎ、５５．９を照射するため
の、ビームスプリッタ１０６ｆ　。

１０６ｇ、ミラー１０７ｉ、１０７ｊ、シリンドリカル
レンズ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ。

１１２ｄ、三角プリズム１１４ａ、１１４ｂが備えられ
る。

ビームスプリッタ１０６ｆ、１０６ｇは、それぞれ、レ
ーザ光５５ｍ、５５ｎの光路に置かれ、これによって、
反射されるレーザ光５５ｍ。

５５ｎがそれぞれ色素レーザ発振器１０２に、左右から
構成される装置に配置される。

また、シリンドリカルレンズ１１２ａ。

１１２ｂは、ビームスプリッタ１０６ｆ。

１０６ｇによって反射されたレーザ光５５ｍ。

５５ｎが絞られる位置に配置される。

ミラー１０７ｉ、１０７ｊは、ツレツレ、励起用レーザ
光５５に、５５１を反射して色素レーザ発振器１０３に
照射する位置に配置される。

また、三角プリズム１１４ａ、１１４ｂは、ビームスプ
リッタ１０６ｆ、１０６ｇを透過したレーザ光５５ｍ’
、５５ｎ”を、反射する位置に配置する。

また、シリンドリカルレンズ１１２Ｃは、ミラー１０７
ｉにより反射されるレーザ光５５にと、三角プリズム１
１４ａによって反射されるレーザ光５５ｍ′とを絞り、
色素レーザ増幅器１０３に入射する位置に配置される。

また、シリンドリカルレンズ１１２ｄは、ミラー１０７
ｊにより反射されるレーザ光５５１と、三角プリズム１
１４ｂによって反射されるレーザ光５５ｎ′とを絞り、
色素レーザ増幅器１０３に入射する位置に配置される。

色素レーザ発振器１０２の色素溶液１１０ａに照射する
励起用レーザ光は、４本の励起用レーザ光のうち、２本
のレーザ光５５ｍ、５５ｎから。

ビームスプリッタ１０６ｆ、１０６ｇにより、どちらも
約５０％反射させて導びかれたものを用いている。

一方、ビームスプリッタ１０６ｆ、１０６ｇを透過した
レーザ光５５ｍ’　、５５ｎ’　と、レーザ光５５に、
５５Ｑは、色素レーザ増幅器１０３に向う。この際に、
外側を通っているレーザ光５５にと５５Ｑはミラー１０
７ｉ、１０７ｊで反射してシリンドリカルレンズ１１２
ｃ、１１２ｄを透り、色素セル１１１ｂ中の色素溶液に
向う。

内側を通っているレーザ光５５ｎ’　、５６ｎ’　を反
射させるために、反射膜が施された三角プリズム１１４
ａ、１１４ｂが用いられる。この理由は、ミラー１０７
ｉ、１０７ｊに比べて、横幅を小さくでき、レーザ光５
５に、５５Ｒの光路をさえ切らないようにするためであ
る。

この実施例では、色素レーザ増幅器１０３に照射する４
本の励起レーザ光を２本づつ横に並べて、色素セル１１
１ｂの両側から照射している。このうち、増幅させるべ
き入射する色素レーザ光１１３ｂに近い側に照射される
励起光は、レーザ光５５ｍ’　、５５ｎ’であるので、
それらのパワーに比べて、レーザ光５５に、５５Ｇのパ
ワーが倍になっている。つまり、増幅器を進むにつれて
強められていく色素レーザ光１１３ｂのパワーが高くな
り、励起光のパワーが高くなるので、効率良く増幅作用
をすることができる。

また、この増幅器１０３においては、４本の励起光を１
つの色素セル１１１ｂに照射させるために、第８図に示
した第４実施例の装置に比べて、シリンドリカルレンズ
が２枚で済み、装置の構造が簡単にできる。

次に、本発明の第６実施例を第１１図、第１２図を用い
て説明する。

第１１図は、本実施例の色素レーザ増幅器１２０の作用
説明図である。

また、第１２図は入射光と励起光との、光路の重なりを
示す説明図である。

色素レーザ増幅器１２０の構成について説明する。

色素溶液１２８は、ブリュースタ角度で傾けられた色素
セル１２１中を流れており、この中央部分に向って増幅
すべき色素レーザ光１２３ａが入射し、増幅されて強め
られた色素レーザ光１２３ｂが取出される。

励起レーザ光としては、第５図で示したように４台のＣ
ＶＬからのタイミングが互いに異なる４種のレーザ光を
合成した４本のレーザ光を、すべて２分割した８本のレ
ーザ光５５に、５５Ｑ。

５５　ｍ　＋　５５　ｎ　ｖ　５５　ｋ　’　＋　５５
　ｍ　’　＋　５５　ｒｎ　’　＋５５ｎ′が用いられ
る。

凸レンズ１２５ａ〜１２５ｈは、上記８本のレーザ光が
、それぞれを通り、絞られなから進む位置に配置される
。

また、ミラー１２７ａ〜１２７ｈは、上記凸レンズ１２
５ａ〜１２５ｈを通過したレーザ光が反射して、色素セ
ル１１の両側から入射する位置に配置される。

レーザ光５５に、５５　Ｑ　、５５ｍ、５５ｎ。

５５に’　、５５Ｑ’　、５５ｍ’　、５５ｎ’は、同
図に示すように、それぞれ凸レンズ１２５ａ〜１２５ｈ
を通り、絞られなから進み、ミラー７８〜７ｈで反射し
て、色素セルの両側から入射する。

本実施例のように、縦励起方式のレーザ励起レーザに用
いると、次のような効果がある。

縦励起方式では、励起用レーザ光が、増幅されるべき入
射レーザ光と、開き角度が約３０°以下の狭い角度が要
求される。この理由は、励起用レーザ光と一人射レーザ
光とは、効率良く励起するため、色素溶液中の励起部分
でなるべく重なって進む必要があるからである。

しかし、装置の構造からこの開き角度を０°にすること
は不可能であるので、入射レーザ光の光路に対して励起
用レーザ光はずれて入射する。この状況を第１２図（ａ
）に示す。

同図の矢印１２９は励起溶液の流れの方向を示し、矢印
１２２は励起光の進行方向を示し、矢印１２４は入射光
の進行方向を示す。

同図に示すように、入射光のうち励起されている部分を
通過するのは、入射光と励起光との重なる部分１２４だ
けであり、励起されている部分でもレーザ光が通過しな
い部分が生じ、増幅効率が悪い。これに対して、本実施
例の色素レーザ増幅器１２０のように、入射レーザ光の
同じ側から２本以上の励起光が入射すると、第１２図の
（ｂ）で示したように、励起されている部分で、レーザ
光が通過しない部分を少なくすことができ、増幅効率が
向上する。

さらに、色素レーザの場合、縦励起方式では、横励起方
式に比べて繰返し数を高くとれる。その理由を以下に述
べる。

色素溶液の厚さを、励起光が吸収され減衰する距離を目
やすとして、例えば、励起光強度が１７１０に減衰する
距離とする。一般に、使われる濃度的０．３〜１．０＋
ｕ＋ｏｌ／　Ｑのローダミン６Ｇを溶質とした色素溶液
では、減衰距離はおよそ１１１ｍ弱となる。

そのため、入射レーザ光のビーム径が１ｍｍ程度であれ
ば、色素溶液中を通過するレーザ光の体積はＩＸＩＸ１
＝１ｍｍ”以下程度となる。

これに対して、横励起方式では、励起光を横方向からシ
リンドリカルレンズを通して細長く線状に照射するので
、その横方向の長さは、励起レーザビームの直径に等し
くなる。このレーザビーム径は、励起光がＣＶＬのレー
ザ光の場合、細くても１０＋ａｍ程度はある。従って、
色素溶液の厚さは少なくとも１０ＩＩ１１は必要になる
。そのため、色素溶液中を通過するレーザ光の体積は１
×１×１０＝１０ｍｍ３となり、前述したように縦励起
方式の場合の１０倍にもなる。

その結果、色素溶液を循環させるポンプの能力が同じな
らば、励起光が照射される領域を通過する色素溶液の流
速は、縦励起方式の方が１０倍速いことになる。そこで
、流速が速くなると、励起光の照射による色素溶液の温
度上昇の割合が減少するため、レーザの出力が向上する
。理想的には繰返し動作で照射される励起光の各パルス
ごとに。

照射される部分の色素溶液が流れ去る程度の流速まで速
くなった方が良い。

例えば、ＣＶＬの場合、５　ｋＨｚ動作時は、パルス間
隔が２００μｓしかないため、横励起方式の場合の理想
的な色素溶液の流量は約３Ｑ／ｍｉｎにもなるが、縦励
起方式では０．３０　／ｍｉｎで済む。つまり繰返し数
が高くなればなる程、横励起方式では色素溶液の循環系
に要求される能力が高くなり、現実的に実現が困難にな
る。そこで、上記のように、縦励起方式では、ｌｉ環系
の能力が１／１０程度で済むため、装置の設計が容易に
なるという効果がある。

次に、本発明の第７実施例について、第１３図を用いて
説明する。

第１３図は、本実施例の色素レーザ発振・増幅器１３０
の作用説明図である。

第８図に示す第４実施例および第１０図に示す第５実施
例において示した色素レーザ発振器のように、励起用レ
ーザ光を４本用いる形式である。

４本の励起用レーザ光は、その平均出力が、第４゜５実
施例における励起用レーザ光に比べ、高いため、色素レ
ーザ増幅器を４段増ＩＩＩ器として、各段に供給する励
起レーザ光の配分の仕方の一例を示す。

４本の励起用レーザ光１３５に、１３５ｍ。

１３５ｎ、１３ＳＱは、エキシマレーザ装置からのレー
ザ光であり、それぞれ繰返し数１ｋＨｚ、平均出力１５
０Ｗ程度である。

この色素レーザ発振・増幅器１３０は、１台の色素レー
ザ発振器１３２と、４台の色素レーザ増幅器１３３ａ、
１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄとを備えて構成される。

また、各励起用レーザ光を、目的とする発振器および増
幅器に入射するために、ビームスプリッタ１３６　ａ　
、　１３６　ｂ　、′１３６　ｃ　。

１３６ｄ、　　１３６ｅ　　　と　　、　　　ミ　　ラ
　　−　　１３７ａ。

１３７ｂ、１３７ｃ、１３７ｄ、１３７ｅ。

１３７ｆ、１３７ｇ、１３７ｈとを備えている。

次に、この色素レーザ発振・増幅器１３０に、励起用レ
ーザ光１３５に、１３５ｍ、１３５ｎ。

１３５Ｑが入射された場合について説明する。

まず、レーザ光１３５ｍはビームスプリッタ１３６ａに
より、その２０％に当る３０Ｗ程度のパワーが、色素レ
ーザ発振器１３２に供給される。

レーザ光１３５ｎは、ビームスプリッタ１３６ｂによっ
て、反射と透過にほぼ半々づつのパワーで分割され、反
射光はミラー１３７ａで反射した後。

ビームスプリッタ１３６ｃに向い、このビームスプリッ
タ１３６ｃで、約４０％に当る３０Ｗ程度のパワーのレ
ーザ光が色素レーザの第１段の色素レーザ増幅器１３３
ａに供給される。この第１段の色素レーザ増幅器１３３
ａは、ビームスプリッタ１３６ｂを透過したレーザ光の
うち、ビームスプリッタ１３６ｄによって同じ＜３０Ｗ
程度のレーザ光が反対側から供給される。

また、ビームスプリッタ１３６ｃ及び１３６ｄを透過し
たレーザ光は、それぞれミラー１３７ｂ。

１３７ｃで反射した後、第２段の色素増幅器１３３ｂへ
向う。

次に、レーザ光１３５ｍのうち、ビームスプリッタ１３
６ａを透過した光は、ビームスプリッタ１３６ｅで２等
分され、ここを透過した光は、ミラー１３７ｄで反射し
て、第３段の色素レーザ増幅器１３３ｃへ向う。また、
ビームスプリッタ１３６ｅで反射した光はミラー１３７
ｅ及び１３７ｆで反射し、反対側から第３段の色素レー
ザ増幅器１３３ｃに入る。次にレーザ光１３５にと１３
５ｅは、どちらもそれぞれミラー１３７ｇ及び１３７ｈ
で反射させられ、そのまま第４段の色素レーザ増幅器１
３３ｄに入射する。

以上のように励起光を分配するため、各増幅器に供給す
る励起光パワーも、段数とともに大きく設定される。そ
の理由は、色素レーザ発振器１３２及び各色素レーザ増
幅器１３３ａ〜１３３ｄを出射する色素レーザ光１３１
ｂ〜１３１ｅが、その順にパワーが高くなるからである
。

この実施例では、色素レーザ増幅器の段数が多いため、
励起光の本数が多くても、色素レーザ発振器または増幅
器において、例えば、第８図に示した第４実施例のよう
に、１つの色素セルの同じ側から、２本の励起光を一定
の角度をもって照射するような構造にしなくても構成で
き、構造的にシンプルにできる。

さらに、この実施例では、励起用レーザとしてエキシマ
レーザが用いられている。ところが、エキシマレーザの
繰返し数は、一般に１００〜１０００Ｈｚと、ＣＶＬに
比べて１桁程度も低いため、これを用いたエキシマレー
ザ励起色素レーザを、ウラン濃縮用システム番こ用いて
も、ウラン２３５の製品濃度をあまり高くできず、また
廃品中のウラン２３５の濃度をあまり低くできない。

これに対し、本実施例の構成にすることで、得られる色
素レーザ光の繰返し数を４　ｋＨｚ程度まで高められる
ようになり、その結果ウラン２３５の製品中の濃度を４
倍程度も高めることができる。

また１本実施例のよう番コ、増幅器の段数が多くなれば
なる程、励起レーザ光を照射する箇所の数も増えるため
、励起レーザ光の本数が多くなっても構成が簡単になり
、有利になる。場合によっては、本発明の構成の延長と
して、繰返し数を４倍にする場合よりもさら番こ高い、
例えば、８倍の繰返し数で動作させる際にも適応できる
。

次に、本発明の第８実施例について、第１４図を用いて
説明する。

第１４図は、本実施例のフラッシュランプ励起Ｎｄ　：
　ＹＡＧレーザ装置１４９の作用説明図である。

このフラッシュランプ励起Ｎｄ　：　ＹＡＧレーザ発振
装置１４９は、２本のフラッシュランプ１４０ａ、１４
０ｂと、このフラッシュランプ１４０ａ、１４０ｂによ
って励起されるＮｄ：ＹＡＧレーザ１４５と、このフラ
ッシュランプ１４０ａ、１４０ｂを焦点距離に置く２つ
の方物面境１４１ａ、１４１ｂと、この２つの方物面境
１４１ａ、１４１ｂが向き合う位置に配置されるビーム
スプリッタ１４４と、このビームスプリッタ１４４を透
過または反射する光線をＮｄ：ＹＡＧレーザ１４５に照
射する２つの凹面境１４６ａ、１４６ｂとを備えて構成
される。

次に、このフラッシュランプ励起Ｎｄ　：　ＹＡＧレー
ザ装置１４９作用について説明する。

交互に発光することができる２本のフラッシュランプ１
４０ａ、１４０ｂは、それぞれ放物面鏡１４１ａ、１４
１ｂの焦点位置に置かれているのっで、それらから発光
する光線１４２ａ。

１４２ｂは、同図に示すように、放物面の中心線１４３
ａ、１４３ｂとほぼ平行に進む。これらの光線１４’２
ａ、１４２ｂは、ビームスプリッタ１４４に入射し、透
過光１４２ａ　’　、１４２ｂ’と、反射光１４２ａ’
　、１４２ｂ’とに分割される。

このビームスプリッタ１４４の特性としては。

近赤外から可視域にかけての広帯域の波長帯において、
４５６に入射する光を、透過と反射でほぼ２等分するよ
うにニーティングが施されている・特に、レーザ媒質で
あるＮｄ　：　ＹＡＧロッド１４５が良く吸収する約０
．８μｍの波長の光に対して、上記のような設計がなさ
れている。

透過光１４２ａ’　と反射光１４２ｂ’　、および透過
光１０２ｂ’　と反射光１０２ａと″は、それぞれ凹面
ｌｉｔ　１４’　６　ａ　、　１４６　ｂとで反射して
、Ｎｄ　：　ＹＡＧレーザロッド１４５中に入射し、こ
れを励起することでレーザ動作する。

本実施例のフラッシュランプ励起Ｎｄ　：　ＹＡＧレー
ザ装置１４９においては、励起光源としてフラッシュラ
ンプが用いられているが、放物面鏡を用いることにより
、発生する光をほぼ平行な光線にできるため、レーザ光
と同様な取扱いができる。

また、シラッシュランプは、一般的に、発光の繰返し数
が多くとも毎秒１００回程度と、比較的低いため１本実
施例の装置を用いることで繰返し数を一挙に２倍にする
ことができる。

また、全体の繰返し数はそのままになるようにすると、
フラッシュランプ１本当たりの繰返し数を半分にできる
。その結果、フラッシュランプの寿命がおよそ２倍とな
り、同ランプの変換の頻度を半分にすることができる。

これはフラッシュランプの寿命が、全発光回数に依存す
ることによる。

［発明の効果］ 本発明によれば、励起用パルス光の繰返しパルス数を効
率のよい繰返しパルス数に保った状態で、パルス光励起
レーザの繰返し数を、２倍から４倍まで高速化すること
ができる。

また、上記のパルス光励起レーザは１本となるので、高
い出力のレーザ光が得られる。

励起用パルス光によって、発振されるレーザ発振器は１
台でよい。

また、例えば、同位体分離チェンバーを含んだウラン濃
縮装置に用いられるＣＶＬを励起光源としたパルスレー
ザ励起レーザ発振・増幅装置においては、ＣＶＬが最も
効率良く動作できる５　ｋ）Ｉｚ程度の繰返し数のまま
で、ウラン濃縮に要求される２０ｋＨｚ近くの繰返し数
のレーザ光を発生することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例のパルス光励起レーザ発振装置の作
用説明図、第２図は色素溶液中に照射される励起光の強
度分布の説明図、第３図は第２実施例のパルス光励起レ
ーザ発振装置の作用説明図、第４図は励起光源の発振タ
イミングの説明図、第５図は第３実施例のパルスレーザ
合成装置の作用説明図、第６図は励起用パルスレーザの
発振タイミングを示す説明図、第７図はレーザ光のエネ
ルギを表す説明図、第８図は第４実施例の色素し゛−ザ
発振器の作用説明図、第９図は色素溶液中での励起光の
強度分布を示す説明図、第１０図は第５実施例の色素レ
ーザ発振・増幅器の作用説明図、第１１図は第６実施例
の色素レーザ増幅器の作用説明図、第１２図は入射光と
励起光との光路の重なりを示す説明図、第１３図は第７
実施例の色素レーザ発振・増幅器の作用説明図、第１４
図は第８実施例のフラッシュランプ励起Ｎｄ　：　ＹＡ
Ｇレーザ装置の作用説明図、第１５図は２つの励起光の
パルス幅とこの２つの励起光の発振タイミングをパルス
幅の半分程度にしたときに得られる合成励起光Ｃのパル
ス幅を示す、第１６図は繰返しパルス数と平均出力との
関係を示すグラフ、第１７図はウラン蒸気に照射する色
素レーザの繰返しパルス数とこの結果得られる濃縮ウラ
ンとの関係を表すグラフ、第１８図は励起光源となる２
台のＣＶＬによって、色素レーザ発振器の繰返しパルス
数を２倍にする装置の説明図、第１９図はレーザ光が色
素溶液に照射される状況の説明図、第２０図は従来のＣ
ＶＬ励起色素レーザ発振装置の説明図である。 ｌａ〜１ｄ・・・ＣＶＬ、２・・・色素レーザ発振器、
３・・・色素レーザ増幅器、４・・・パルス制御装置、
５ａ〜５ｎ、５ｈ’　〜５ｎ’−レーザ光、６゜６ａ〜
６ｅ・・ビームスプリッタ、７８〜７ｊ・・・ミラー、
８・・・呂力鏡、９・・・回折格子、１０ａ。 １０ｂ・・・色素溶液、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・色素セル
、１２ａ〜１２ｄ・・・シリンドリカルレンズ、１３ａ
〜１３　ｃ−色素レーザ光、１１４　ａ　、　１１４　
ｂ　＝三角プリズム、１４０ａ、１４０ｂ・・・フラッ
シュランプ、１４１　ａ　、　１４　ｌ　ｂ−放物面鏡
、１４５・Ｎｄ：ＹＡＧロッド、１４６　ａ　、　１４
６　ｂ　＝−凹面鏡。 出願人　　株式会社日　立　製　作　所代理人　　弁理
士　富　１）和　子 第６ｖ！Ｊ 第７図 （Ｖｉ）（５５ｇ、５５ｈ） （ｖｉｉ）（５５ｉ、５５ｊ　） 第８図 第９図 第１１図 第１２図 １２６　色ｊ！１１１［１１１５巳系４Ｍ第１３図 １３０色票レーザ発振・増暢雌 第１５図 一へ↑ロノ 第１６図 第１７ｒＩ！Ｊ 響 （％）　　　　繰返しパルス数　（にＨｚ）第１８図 第１９図 ＡＢ　面 第２０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ媒質を励起するためのパルス光を合成する際
   に、入射光を所定の割合で反射・透過する少なくとも１
   つのビームスプリッタのそれぞれに対し、２本のパルス
   光を照射し、１つのビームスプリッタによって、上記２
   本のパルス光を合成することを特徴とするパルス光合成
   方法。 ２、上記ビームスプリッタに入射する複数本のパルス光
   は、それぞれのパルス発振周期がほぼ同一で、かつ、そ
   れぞれのパルス光の発振タイミングは、互いに一定時間
   差があることを特徴とする請求項１記載のパルス光合成
   方法。 ３、上記一定時間差は、合成されるパルス光のパルス間
   隔が、等間隔になる時間差であることを特徴とする請求
   項２記載のパルス合成方法。 ４、レーザ媒質を励起するためのパルス光を発振する２
   つのパルス光発振手段と、これらのパルス光発振手段の
   発振周期を制御するパルス制御手段と、上記２つのパル
   ス光発振手段から出射される２本のパルス光が、一つの
   パルス光の透過光と他のパルス光の反射光とが同一光軸
   上になる傾きをもって入射する１つのビームスプリッタ
   とを備えて構成されることを特徴とするパルス光合成装
   置。 ５、レーザ媒質を励起するためのパルス光を発振する第
   １、２、３の３つのパルス光発振手段と、これらのパル
   ス光発振手段の発振周期を制御するパルス制御手段と、
   上記パルス光発振手段から出射されるパルス光を反射・
   透過する第１、２、３の３つのビームスプリッタとを備
   えて構成され、 上記第１、２のパルス光発振手段からは、互いに略平行
   な第１、２のパルス光が出射され、上記第３のパルス光
   発振手段からは、上記略平行なパルス光に略直交する第
   ３のパルス光が出射され、 第２のパルス光と第３のパルス光とが略直交する位置に
   は、反射率と透過率とがともに略５０％である上記第１
   のビームスプリッタを、上記第２、３のパルス光が互い
   に反対方向から、この第１のビームスプリッタに対し、
   略４５゜傾きをもって入射できるように配置し、 第１のビームスプリッタを透過する第３のパルス光とこ
   のビームスプリッタを反射する第２のパルス光とが合成
   されてできる第４のパルス光と、第１のパルス光とが略
   直交する位置には、反射率が略３３．３％である上記第
   ２のビームスプリッタを、上記第１、４のパルス光が互
   いに反対方向から、この第２のビームスプリッタに対し
   、略４５゜傾きをもって入射できるように配置し、 第２のビームスプリッタを透過する第１のパルス光とこ
   のビームスプリッタを反射する第４のパルス光とが合成
   されてできる第６のパルス光と、第１のビームスプリッ
   タを透過する第２のパルス光とこのビームスプリッタを
   反射する第３のパルス光とが合成されてできる第５のパ
   ルス光とが略直交する位置には、反射率と透過率とがと
   もに略５０％である上記第３のビームスプリッタを、上
   記第５、６のパルス光が互いに反対方向から、この第３
   のビームスプリッタに対し、略４５゜傾きをもって入射
   できるように配置することを特徴とするパルス光合成装
   置。 ６、レーザ媒質を励起するためのパルス光を発振する第
   １、２、３、４の４つのパルス光発振手段と、これらの
   パルス光発振手段の発振周期を制御するパルス制御手段
   と、上記パルス光発振手段から出射されるパルス光を反
   射・透過する第１、２、３、４、５の５つのビームスプ
   リッタとを備えて構成され、 上記第１、２のパルス光発振手段からは、互いに略平行
   な第１、２のパルス光が出射され、一方、上記第３、４
   のパルス光発振手段からは、互いに略平行で、かつ、上
   記第１、２に直交する第３、４のパルス光が出射され、 第２のパルス光と第３のパルス光とが略直交する位置に
   は、反射率と透過率とがともに略５０％である上記第１
   のビームスプリッタを、上記第２、３のパルス光が互い
   に反対方向から、この第１のビームスプリッタに対し、
   略４５゜傾きをもって入射できるように配置し、 第１のビームスプリッタを透過する第３のパルス光とこ
   のビームスプリッタを反射する第２のパルス光とが合成
   されてできる第６のパルス光と、第１のパルス光とが略
   直交する位置には、反射率と透過率とがともに略５０％
   である上記第３のビームスプリッタを、上記第１、６の
   パルス光が互いに反対方向から、この第３のビームスプ
   リッタに対し、略４５゜傾きをもって入射できるように
   配置し、 第１のビームスプリッタを透過する第２のパルス光とこ
   のビームスプリッタを反射する第３のパルス光とが合成
   されてできる第７のパルス光と、上記第４のパルス光と
   が略直交する位置には、反射率と透過率とがともに略５
   ０％である上記第２のビームスプリッタを、上記第４、
   ７のパルス光が互いに反対方向から、この第２のビーム
   スプリッタに対し、略４５゜傾きをもって入射できるよ
   うに配置し、 第２のビームスプリッタを透過する第４のパルス光とこ
   のビームスプリッタを反射する第７のパルス光とが合成
   されてできる第９のパルス光と、第３のビームスプリッ
   タを透過する第１のパルス光とこのビームスプリッタを
   反射する第６のパルス光とが合成されてできる第８のパ
   ルス光とが略直交する位置には、反射率と透過率とがと
   もに略５０％である上記第４のビームスプリッタを、上
   記第８、９のパルス光が互いに反対方向から、この第４
   のビームスプリッタに対し、略４５゜傾きをもって入射
   できるように配置し、 第２のビームスプリッタを透過する第７のパルス光とこ
   のビームスプリッタを反射する第４のパルス光とが合成
   されてできる第１０のパルス光と、第３のビームスプリ
   ッタを透過する第５のパルス光とこのビームスプリッタ
   を反射する第１のパルス光とが合成されてできる第５の
   パルス光とが略直交する位置には、反射率と透過率とが
   ともに略５０％である上記第５のビームスプリッタを、
   上記第５、１０のパルス光が互いに反対方向から、この
   第５のビームスプリッタに対し、略４５゜傾きをもって
   入射できるように配置することを特徴とするパルス光合
   成装置。 ７、上記パルス光発振手段は、銅蒸気レーザ発振装置で
   あることを特徴とする請求項４、５または６記載のパル
   ス光合成装置。 ８、請求項４、５、６または７記載のパルス光合成装置
   と、このパルス光合成装置から出射されるパルス光を励
   起光として、色素レーザを発振する色素レーザ発振手段
   と、上記パルス光合成装置から出射されるパルス光を励
   起光として、上記色素レーザ発振手段から発振される色
   素レーザを増幅する色素レーザ増幅手段とを、備えて構
   成されることを特徴とするパルス光励起レーザ発振・増
   幅装置。 ９、請求項４記載のパルス光合成装置と、このパルス光
   合成装置から出射されるパルス光を励起光として、色素
   レーザを発振する色素レーザ発振手段と、上記パルス光
   合成装置から出射されるパルス光を励起光として、上記
   色素レーザ発振手段から発振される色素レーザを増幅す
   る色素レーザ増幅手段とを備え、 上記色素レーザ発振手段と色素レーザ増幅手段とがとも
   にレーザ媒質として有している色素溶液に、その流れの
   方向に対して略直角となる２方向から、上記励起光を照
   射することを特徴とするパルス光励起レーザ発振・増幅
   装置。 １０、請求項５記載のパルス光合成装置と、このパルス
   光合成装置から出射されるパルス光を励起光として、色
   素レーザを発振する色素レーザ発振手段と、上記パルス
   光合成装置から出射されるパルス光を励起光として、上
   記色素レーザ発振手段から発振される色素レーザを増幅
   する色素レーザ増幅手段とを備え、 上記色素レーザ発振手段がレーザ媒質として有している
   色素溶液に、その流れの方向に対して略直角方向から、
   上記励起光を照射するとともに、上記色素レーザ増幅手
   段がレーザ媒質として有している色素溶液に、その流れ
   の方向に対して略直角となる２方向から励起光を照射す
   ることを特徴とするパルス光励起レーザ発振・増幅装置
   。 １１、請求項６記載のパルス光合成装置と、このパルス
   光合成装置から出射される４本のパルス光を、それぞれ
   集光する４つのシリンドリカルレンズと、この４つのシ
   リンドリカルレンズを透過する４本のパルス光を４本の
   励起光とする色素レーザ発振手段とを備え、上記４本の
   励起光を２本づつ互いに反対方向から、上記色素レーザ
   発振手段がレーザ媒質として有している色素溶液に照射
   することを特徴とするパルス光レーザ発振装置。 １２、請求項６記載のパルス光合成装置と、このパルス
   光合成装置から出射される４本のパルス光のうち２本の
   パルス光が励起光として、レーザ媒質である色素溶液に
   照射される色素レーザ発振手段と、上記４本のパルス光
   を励起光として、レーザ媒質である色素溶液に照射し、
   上記色素レーザ発振手段から出射されるレーザ光を増幅
   する色素レーザ増幅手段とを備えて構成されることを特
   徴とするパルス光レーザ発振・増幅装置。 １３、請求項６記載のパルス光合成装置と、このパルス
   光合成装置から出射される４本のパルス光をすべて２分
   割して８本のパルス光とするパルス光分割手段と、この
   ８本のパルス光を励起光として、レーザ媒質である色素
   溶液に照射し、入射されるレーザ光を増幅する色素レー
   ザ増幅手段とを備えて構成されることを特徴とするパル
   ス光レーザ増幅装置。１４、レーザ光を発振するレーザ
   発振手段と、このレーザ発振手段から出射されるレーザ
   光を増幅する複数のレーザ増幅手段とを備え、 上記レーザ増幅手段のレーザ媒質に照射する励起光の強
   度は、増幅されるレーザ光の強度に応じて増加すること
   を特徴とするレーザ発振・増幅装置。 １５、請求項８、９、１０、１２もしくは１４記載のレ
   ーザ発振・増幅装置または、請求項１３記載のパルス光
   レーザ増幅装置と、ウラン原子蒸気流製造装置とを備え
   て構成されることを特徴とするウラン濃縮装置。 １６、請求項８、９、１０、１２もしくは１４記載のレ
   ーザ発振・増幅装置、または、請求項１３記載のパルス
   光レーザ増幅装置から出射されるレーザ光を、ウラン原
   子蒸気流に照射し、ウラン２３５だけ選択的に励起し、
   ウランを濃縮することを特徴とするウラン濃縮方法。 １７、複数のレーザ励起用パルス光発生手段から、複数
   のパルス光を互いに位相差をもたせて、それぞれの繰返
   し数で出射し、上記パルス光を合成して少なくとも１つ
   のパルス光とすることを特徴とするパルス光合成方法。