JPH04242984A - Solid-state laser oscillator - Google Patents

Solid-state laser oscillator

Info

Publication number
JPH04242984A
JPH04242984A JP14820991A JP14820991A JPH04242984A JP H04242984 A JPH04242984 A JP H04242984A JP 14820991 A JP14820991 A JP 14820991A JP 14820991 A JP14820991 A JP 14820991A JP H04242984 A JPH04242984 A JP H04242984A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
oscillation
light source
pulse
titanium sapphire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14820991A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Oda
小田清志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tosoh Corp filed Critical Tosoh Corp
Priority to JP14820991A priority Critical patent/JPH04242984A/en
Publication of JPH04242984A publication Critical patent/JPH04242984A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a strong laser light with higher efficiency for energy conversion from electric power by a method wherein a mechanism to turn on a Q-switch is additionally provided within a laser resonator for the laser oscillator where a titanium sapphire is used as a laser medium and an intermittent light- emission source is used as a excitation light-source. CONSTITUTION:A Q-switch element 6 is applied with a sufficient Q-switch within a titanium supphire laser oscillation. These elements make it possible that the Q-value within the oscillation is set to the state of the both oscillators that show the value with oscillation and the value without oscillation by means of a signal such as an electric signal distinctly, and the respective state is instantaneously changed faster than the width of the oscillation pulse. The switching rate of less than 500nsec is desirable. Desirable is that the excitation light-source emits light intermittently, and the pulse time width is longer than the pulse time width of the oscillation laser, with more than 500nsec in full half-width.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、チタンを添加(異種元
素としてド−プ)したサファイア、いわゆるチタンサフ
ァイアをレーザー媒体として用いたレーザー発振器に関
する。更に詳しくは、チタンサファイアをレーザー媒体
として用いたレーザー発振器に於いて、単一パルスで、
ピークパワーが大きく安定性の高い、パルスレーザーを
波長可変で発振可能とした改良レーザー発振器に関する
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser oscillator using sapphire doped with titanium (doped as a different element), so-called titanium sapphire, as a laser medium. More specifically, in a laser oscillator using titanium sapphire as the laser medium, a single pulse
This invention relates to an improved laser oscillator that is capable of oscillating a pulsed laser with a variable wavelength and a large peak power and high stability.

【0002】パルス幅の短いピークパワーの高いレーザ
ーは、精密計測、高速動作の評価などに用いられる。さ
らにチタンサファイアをレーザー媒体としたレーザーは
、波長が可変であり、分光計測などに用いられる。
Lasers with a short pulse width and high peak power are used for precision measurement, evaluation of high-speed operation, and the like. Furthermore, lasers using titanium sapphire as a laser medium have variable wavelengths and are used for spectroscopic measurements.

【0003】0003

【従来の技術】チタンサファイアは波長可変のレーザー
の媒体として従来から利用されている。  液体の溶媒
に溶解した色素をレーザー媒体に用いた色素レーザーも
波長可変である。しかし、色素レーザーは、波長可変の
幅が50nm程度で、チタンサファイアのそれ(500
nm)よりも狭く、又高出力の発振は難しい。又、色素
レーザーは通常毒性を持つ液状物を使用することが多く
取扱いが容易でない上ランニングコストが高いなどの欠
点を持っている。
2. Description of the Related Art Titanium sapphire has been used as a medium for wavelength-tunable lasers. A dye laser that uses a dye dissolved in a liquid solvent as a laser medium is also wavelength tunable. However, the wavelength tunability of dye lasers is about 50 nm, and that of titanium sapphire (500 nm).
nm), and high-output oscillation is difficult. In addition, dye lasers often use toxic liquids, are not easy to handle, and have high running costs.

【0004】従来、チタンサファイアをレーザー媒体と
して用いたパルス幅の短いレーザーは、連続発振のアル
ゴンイオンレーザーを励起源とし用い、電気光学(EO
)素子、音響光学(AO)素子等を共振器内に設置し、
強制モード同期を行う方法で主に使用されてきた。 モード同期とは、共振器内の唯一のレーザーモードを発
振(すなわち同期)させる手法である。すなわち、レー
ザー光は共振器内を多数回往復するため、時間幅の短い
一つのレーザー光(すなわちレーザーモード)がある光
学素子を通過する時のみその素子の光損失を小さく、そ
の他の時を大きくすることで、選択的に短いパルスのレ
ーザーを発生させる手法である。この光学素子は、例え
ば、EOやAO素子である。したがってこの方法により
短いパルスのレーザーを得ようとすると、高い周波数の
信号をレーザーが通過するタイミングで正確にこの光学
素子に印加しなければならない。この周波数は光が共振
器を半往復する時間の逆数になる。この周波数が正しい
周波数でなければ安定したパルスレーザー光を得られな
い。また、得られた場合でも、そのパルス形状が肩を有
する波形になるなどきれいな時間波形にならないことが
多い。
Conventionally, a short pulse width laser using titanium sapphire as a laser medium uses a continuous wave argon ion laser as an excitation source, and uses an electro-optical (EO) laser as an excitation source.
) element, acousto-optic (AO) element, etc. are installed in the resonator,
It has been mainly used to perform forced mode synchronization. Mode-locking is a technique for oscillating (ie, locking) only one laser mode within a resonator. In other words, since laser light travels back and forth within the resonator many times, the optical loss of a certain optical element is small only when one laser light with a short time width (i.e., laser mode) passes through that element, and is large at other times. This is a method of selectively generating short pulse lasers. This optical element is, for example, an EO or AO element. Therefore, in order to obtain a short pulse laser using this method, a high frequency signal must be applied to this optical element at precisely the timing when the laser passes. This frequency is the reciprocal of the time it takes for the light to travel half a round trip through the resonator. Unless this frequency is the correct frequency, stable pulsed laser light cannot be obtained. Furthermore, even when obtained, the pulse shape often does not have a clear temporal waveform, such as a waveform with shoulders.

【0005】また、強制モード同期を行う場合の励起光
源は連続発光光源であることが望ましいとされている。 非連続励起光源を用いた場合、一つには、上記に説明し
た周波数と同じ周波数で繰り返されるパルス光を用いる
。この際、入力される励起光源と上記光学素子に印加さ
れる信号とは、同一周波数だが互いに時間の遅延が発生
するため、印加信号のタイミングを得ることがさらに困
難になる。また、このような高い周波数の光源を得るこ
ともかなり困難である。もう一つの方法は、励起光源の
1パルスの時間幅を長くし疑似連続発光とし、そのパル
ス印加時間内に複数の短パルスレーザー光を得る方法で
ある。この際には励起光源のタイミングを一致させる必
要はないが、レーザーパルスの一つ一つの光強度が異な
る欠点を持つ。
[0005] Furthermore, it is considered desirable that the excitation light source used for forced mode locking be a continuous light source. When using a discontinuous excitation light source, one use is pulsed light that is repeated at the same frequency as described above. At this time, although the input excitation light source and the signal applied to the optical element have the same frequency, a time delay occurs between them, making it more difficult to obtain the timing of the applied signal. It is also quite difficult to obtain such a high frequency light source. Another method is to lengthen the time width of one pulse of the excitation light source to produce pseudo-continuous light emission, and obtain a plurality of short pulse laser beams within the pulse application time. In this case, it is not necessary to match the timing of the excitation light sources, but the disadvantage is that the light intensity of each laser pulse is different.

【0006】連続発光励起光源としては、チタンサファ
イアをレーザー媒体に用いるレーザーの場合、例えば、
アルゴンイオンレーザー、連続発振Nd:YAGレーザ
ーがある。しかしながらこれらのレーザーでは、そのエ
ネルギー変換効率は大きくても1%程度であり、励起レ
ーザーからチタンサファイアレーザーへのエネルギー変
換効率は1%以下である。従って、この方法では、電力
からのエネルギーの変換効率は、1×10−4以下と小
さく、また、大きい強度のレーザー光が得られないとい
う欠点があった。さらに、この方法は共振器を二段に組
む必要があるので、装置の光学系が複雑となり装置の大
型化が避けられなかった。
In the case of a laser using titanium sapphire as a laser medium, for example, as a continuous emission excitation light source,
There are argon ion lasers and continuous wave Nd:YAG lasers. However, the energy conversion efficiency of these lasers is about 1% at most, and the energy conversion efficiency from the excitation laser to the titanium sapphire laser is 1% or less. Therefore, this method has the disadvantage that the conversion efficiency of energy from electric power is as low as 1×10 −4 or less, and that a laser beam of high intensity cannot be obtained. Furthermore, since this method requires the resonator to be assembled in two stages, the optical system of the device becomes complicated and the device inevitably becomes larger.

【0007】又、フラッシュランプなどの非連続発光光
源を励起光源に用いたチタンサファイアのレーザー発振
器においては、通常の発振で簡便にパルス光が得られる
ものの、これは一パルス上に複数の山が存在するスパイ
ク状の発振となり、ピークエネルギーの比較的小さいレ
ーザー光しか得られなかった。
[0007]Also, in a titanium sapphire laser oscillator that uses a discontinuous light source such as a flash lamp as an excitation light source, pulsed light can be easily obtained by normal oscillation, but this is because there are multiple peaks on one pulse. This resulted in spike-like oscillation, and only a laser beam with a relatively small peak energy was obtained.

【0008】[0008]

【問題点を解決するための手段】本発明者らは、上記し
た問題点のないレーザー発振器につき種々検討した結果
、チタンサファイアをレーザー媒体として用い、非連続
発光光源を励起光源としたレーザー発振器に、EO素子
などのQスイッチ素子を配置し、共振器内部の光の損失
を大きい状態から小さい状態へ瞬時に切り替えるだけの
、いわゆるQスイッチをかけることにより、ピークエネ
ルギーの高い単一パルス発振の波長可変レーザーが得ら
れることを見出し、本発明を完成した。
[Means for Solving the Problems] As a result of various studies on laser oscillators that do not have the above-mentioned problems, the present inventors have developed a laser oscillator that uses titanium sapphire as a laser medium and uses a discontinuous light source as an excitation light source. By arranging a Q-switch element such as an EO element and applying a so-called Q-switch that instantly switches the optical loss inside the resonator from a high state to a low state, the wavelength of single pulse oscillation with high peak energy can be changed. They discovered that a tunable laser could be obtained and completed the present invention.

【0009】即ち、本発明は、チタンサファイアをレー
ザー媒体として用い、非連続発光光源を励起光源とした
レーザー発振器において、レーザー共振器内でQスイッ
チをかける機構を併置したことを特徴とする固体レーザ
ー発振器に関するものである。  次に本発明の構成を
詳細に説明する。
That is, the present invention provides a solid-state laser characterized in that a laser oscillator using titanium sapphire as a laser medium and a discontinuous light emitting light source as an excitation light source is provided with a mechanism for applying a Q switch within the laser resonator. It is related to oscillators. Next, the configuration of the present invention will be explained in detail.

【0010】本発明に用いるレーザー媒体は、チタンを
添加したサファイア、いわゆるチタンサファイアである
。この媒体のチタン添加量は、通常用いられているチタ
ンサファイアと同様で、例えば0.01〜0.5wt%
である。このチタン添加量が0.01wt%より少ない
と増幅量が小さくなりレ−ザ−発振が困難となる。また
、0.5wt%より多いと、FOMと呼ばれるこの媒体
の性能を示す値が悪くなり、やはりレ−ザ−発振が困難
となる。
The laser medium used in the present invention is titanium-doped sapphire, so-called titanium sapphire. The amount of titanium added to this medium is the same as that of commonly used titanium sapphire, for example, 0.01 to 0.5 wt%.
It is. If the amount of titanium added is less than 0.01 wt%, the amount of amplification becomes small and laser oscillation becomes difficult. Moreover, if the amount is more than 0.5 wt%, the value indicating the performance of this medium called FOM deteriorates, and laser oscillation becomes difficult.

【0011】本発明に用いるEO素子などのQスイッチ
素子は、チタンサファイアレーザー共振器内で、充分な
Qスイッチがかけられるものでなくてはならない。即ち
、これら素子により、この共振器内のQ値と呼ばれる値
を、発振しない値と発振する値をとる両方の共振器の状
態を、電気信号などの信号によりそれぞれ区別してとら
せることができ、かつ、それぞれの状態を、発振パルス
幅よりも速く瞬時に切り替える(スイッチングする)こ
とができるものである。ここで言うQスイッチングとは
、チタンサファイアを励起し、充分なエネルギーがチタ
ンサファイアに蓄積されるまでEO素子などにより発振
を抑制し、瞬時に発振する状態にスイッチングを行うこ
とにより、単一パルスで大きなエネルギーを持つレーザ
ー光を得る方法を意味する。したがって、スイッチング
速度は500nsec以下が望ましく、さらに、応用さ
れるレーザーは50nsec以下であるため、スイッチ
ング速度も50nsec以下にすることが好ましい。 スイッチング速度が速いほど良好のQスイッチが行われ
る。この際のスイッチングのタイミングが早いと単一パ
ルスが得られず、逆に遅いと充分なエネルギーのレーザ
ー光が得られない。
The Q-switching element such as the EO element used in the present invention must be capable of sufficiently Q-switching within the titanium sapphire laser resonator. That is, by using these elements, it is possible to differentiate between the states of both the resonators, which take a value called the Q value in this resonator, which takes a non-oscillating value and a value that oscillates, respectively, by signals such as electrical signals, Moreover, each state can be instantaneously switched faster than the oscillation pulse width. Q-switching here refers to exciting titanium sapphire, suppressing oscillation with an EO element until sufficient energy is accumulated in titanium sapphire, and then instantaneously switching to a state where it oscillates. It refers to a method of obtaining laser light with high energy. Therefore, the switching speed is preferably 500 nsec or less, and since the applied laser is 50 nsec or less, the switching speed is also preferably 50 nsec or less. The faster the switching speed, the better the Q-switching. If the switching timing is too early, a single pulse cannot be obtained, whereas if the switching timing is too slow, a laser beam with sufficient energy cannot be obtained.

【0012】モード同期の場合このスイッチングを高い
周波数で繰り返し行わなければならないが、Qスイッチ
ングの場合充分なエネルギー蓄積が行われた時の最低1
回でよい。また、スイッチングが行われるタイミングは
数μsecずれても発振するレーザー時間波形に大きな
変動はない。モード同期の場合には最悪でも10pse
cの制御を行う必要がある。
In the case of mode-locking, this switching must be repeated at a high frequency, but in the case of Q-switching, at least 1
Times are fine. Further, even if the timing of switching is shifted by several microseconds, there is no significant change in the time waveform of the oscillated laser. In the case of mode synchronization, the worst is 10 pse
It is necessary to control c.

【0013】本発明に用いる励起光源は非連続に発光す
るものである。励起光源のパルス時間幅は発振レーザー
のパルス時間幅よりも長いことが望ましく、半値全幅で
500nsec以上が望ましい。これより短いと発振を
抑制しなくとも最も励起エネルギーが蓄積される状態ま
でレーザー発振が起こらないため、Qスイッチングを行
う必要がなくなる。また、500nsec以下の光強度
の大きいパルス光源を得ることは難しい、あるいは、そ
のために大型光源装置の使用が避けられなくなる。
The excitation light source used in the present invention emits light discontinuously. The pulse time width of the excitation light source is preferably longer than the pulse time width of the oscillation laser, and is preferably 500 nsec or more in full width at half maximum. If it is shorter than this, even if the oscillation is not suppressed, the laser oscillation will not occur until the state where the most excitation energy is accumulated, so there is no need to perform Q-switching. Furthermore, it is difficult to obtain a pulsed light source with a high light intensity of 500 nsec or less, or it becomes necessary to use a large-sized light source device.

【0014】励起光源のパルス時間幅をいくら長くして
も、究極の場合で連続発光光源でも、Qスイッチングを
行うことはできる。しかしながら連続発光励起光源の場
合、エネルギー蓄積時間tが長いほど蓄積エネルギー量
の励起光吸収に対する効率が悪くなる。この効率ηはチ
タンサファイアの励起寿命をTとすると次式で与えられ
る。
No matter how long the pulse time width of the excitation light source is, Q-switching can be performed even with a continuous light source in the ultimate case. However, in the case of a continuous emission excitation light source, the longer the energy accumulation time t, the lower the efficiency of the accumulated energy amount with respect to the absorption of excitation light. This efficiency η is given by the following equation, where T is the excitation lifetime of titanium sapphire.

【0015】η=T/t{1−exp(−t/T)}こ
のことから、例えば、10%以上のエネルギー蓄積を行
うならば、30μsec以下のパルス光源であることが
望まれる。また、連続発光励起光源でも、レーザー発生
直後に再び発振を抑制して、30μsec以下に1回の
スイッチングの繰り返しでQスイッチを行う方法もある
が、繰り返し動作を行う手間が掛かるだけでなく、同一
エネルギーの1レーザーパルスを発振させるために用い
る光源が、パルス光源よりも比較的大型のものになる。 なぜならば、光源は熱を発生しその耐久性を損なうため
に冷却が行われているが、パルス光源の場合発光が行わ
れない時間には熱は発生せず、その分冷却構造を大掛か
りにせずにすむためである。すなわち、比較的簡便な光
源である50nsec〜30μsecのパルス光源が励
起光源として最適となり、全体として簡便なレーザー発
振装置となる。
η=T/t {1-exp(-t/T)} From this, for example, if energy storage of 10% or more is to be performed, a pulsed light source of 30 μsec or less is desired. In addition, even with continuous emission excitation light sources, there is a method of suppressing oscillation again immediately after laser generation and performing Q-switching by repeating switching once every 30 μsec or less, but this not only takes time and effort to repeat the operation, but also The light source used to oscillate one laser pulse of energy is relatively larger than the pulsed light source. This is because light sources generate heat and are cooled to reduce their durability, but with pulsed light sources, no heat is generated during the time when light is not emitted, so there is no need for a large-scale cooling structure. This is to live in Japan. That is, a pulsed light source of 50 nsec to 30 μsec, which is a relatively simple light source, is optimal as an excitation light source, resulting in a simple laser oscillation device as a whole.

【0016】本発明の装置の構成を図面に示した一実施
態様により説明する。
The configuration of the apparatus of the present invention will be explained with reference to one embodiment shown in the drawings.

【0017】図1は、EO素子であるポッケルスセルと
波長選択用のフィルタを発振器内に配置した装置の一実
施態様の概略図である。図中6は、両端面を無反射(A
R)コートしたポッケルスセル、4はチタンサファイア
のロッド、8はチタンサファイアを励起するフラッシュ
ランプ、1、2は共振器を構成するミラー、5は波長選
択素子である複屈折フィルタである。
FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of a device in which a Pockels cell, which is an EO element, and a filter for wavelength selection are arranged in an oscillator. 6 in the figure indicates that both end faces are non-reflective (A
R) Coated Pockels cell, 4 is a titanium sapphire rod, 8 is a flash lamp that excites the titanium sapphire, 1 and 2 are mirrors forming a resonator, and 5 is a birefringence filter that is a wavelength selection element.

【0018】本発明の構成は、上記したものに限定され
るものではなく、例えば、本発明で用いるQスイッチ素
子は圧電材料を用いたAO素子でもよい。Qスイッチ素
子としてポッケルスセルを用いる場合、例えば、電圧を
かけた状態で発振しない状態、同じく、かけない状態で
発振する状態にする。スイッチング速度は、その共振器
構成によって異なるが、たとえば、図1の実施態様の場
合、500nsec以下であればよい。この場合、スイ
ッチング速度が速いほど発振パルス幅は短くなる。本発
明でこれらを配置する位置は、共振器内で、発振するレ
ーザー光が少なくとも一度通過する位置、例えば、レー
ザー媒体とミラーとの間などである。励起光源の発光波
長は特に400〜600nmであることがチタンサファ
イアレーザー媒体には望ましい。
The configuration of the present invention is not limited to the above-mentioned structure; for example, the Q-switch element used in the present invention may be an AO element using a piezoelectric material. When using a Pockels cell as a Q-switch element, for example, it is set in a state where it does not oscillate when a voltage is applied, and a state where it oscillates when no voltage is applied. The switching speed varies depending on the resonator configuration, but for example, in the embodiment of FIG. 1, it may be 500 nsec or less. In this case, the faster the switching speed, the shorter the oscillation pulse width. In the present invention, these are arranged at a position within the resonator through which the oscillated laser light passes at least once, for example, between the laser medium and the mirror. It is particularly desirable for the titanium sapphire laser medium that the excitation light source has an emission wavelength of 400 to 600 nm.

【0019】本発明では、励起光源として非連続発光光
源を用いるが、非連続発光光源としては例えばフラッシ
ュランプ、発光ダイオード、半導体レーザーがある。こ
れらの励起光源はその照射方向を光軸に合わせる必要が
なく、さらに簡便になる。ただし、光軸方向より照射す
る方がいくらか効率は良い。励起光源の入力エネルギー
は、最低Qスイッチをかけない場合のレーザー発振しき
い値でよいが、効率の良いQスイッチのためにはそのし
きい値の10倍以上が好ましい。又、その他の構成は通
常の発振器の構成と同じで良い。
In the present invention, a discontinuous light source is used as the excitation light source, and examples of the discontinuous light source include a flash lamp, a light emitting diode, and a semiconductor laser. These excitation light sources do not require the irradiation direction to be aligned with the optical axis, making it even simpler. However, irradiation from the optical axis direction is somewhat more efficient. The input energy of the excitation light source may be at least the threshold value for laser oscillation when Q-switching is not applied, but it is preferably 10 times or more the threshold value for efficient Q-switching. Further, the other configuration may be the same as that of a normal oscillator.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明は、電力からのエネルギーの変換
効率が高く、強度の強いレーザー光が得られ、得られる
レーザー光の尖頭出力(ピークパワー)の高い、安定し
た短い単一パルスの発振が可能な、波長可変のレーザー
発振器である。また、発振器構成が簡素で、従来より小
型で調整が簡便である。さらに安全性が高い。
Effects of the Invention The present invention has a high conversion efficiency of energy from electric power, a high-intensity laser beam, and a stable short single pulse with a high peak power of the resulting laser beam. It is a wavelength-tunable laser oscillator that can oscillate. In addition, the oscillator configuration is simple, smaller than conventional ones, and adjustment is easier. It's even safer.

【0021】[0021]

【実施例】次に実施例で本発明を更に説明する。EXAMPLES Next, the present invention will be further explained with examples.

【0022】[0022]

【実施例1】図1に示した構成のレーザー発振器を製作
した。チタンサファイアのチタン添加量は0.1wt%
、そのロッド長は50mm、出力側のミラーの透過率は
2〜20%、フラッシュランプへの投入エネルギーは2
00J、そのパルス幅は8μsecとした。ポッケルス
セル電圧3〜4kVで発振は停止した。スイッチング時
間50nsec以下、スイッチングのタイミングをフラ
ッシュランプの電流立上がりから1〜5μsec後にし
た結果、最適なタイミングで、比較例1と比較してピー
クパワーで約5〜20倍の単一パルス光が得られた。 この時のパルス時間幅は20〜100nsec、パルス
レーザー光出力強度は10〜150mJであった。電力
からのエネルギー変換効率は1.5×10−4〜6.0
×10−4である。又、この時の可変波長域は730〜
920nmでレーザー発振器に用いたミラーの有効な波
長域に限定されたものであった。
Example 1 A laser oscillator having the configuration shown in FIG. 1 was manufactured. The amount of titanium added to titanium sapphire is 0.1wt%.
, the rod length is 50 mm, the transmittance of the output side mirror is 2 to 20%, and the energy input to the flash lamp is 2
00J, and its pulse width was 8 μsec. Oscillation stopped at a Pockels cell voltage of 3 to 4 kV. As a result of setting the switching time to 50 nsec or less and the switching timing to 1 to 5 μsec after the rise of the flash lamp current, a single pulse light with peak power approximately 5 to 20 times higher than that of Comparative Example 1 was obtained at the optimal timing. Ta. The pulse time width at this time was 20 to 100 nsec, and the pulsed laser light output intensity was 10 to 150 mJ. Energy conversion efficiency from electricity is 1.5 x 10-4 to 6.0
×10-4. Also, the variable wavelength range at this time is 730~
The wavelength range was limited to 920 nm, an effective wavelength range of the mirror used in the laser oscillator.

【0023】[0023]

【実施例2】図1に示した構成のレーザー発振器を用い
て、パルス幅を4μsecとした以外は実施例1と同様
に行った。ポッケルスセル電圧3〜4kVで発振は停止
した。スイッチング時間50nsec以下、スイッチン
グのタイミングをフラッシュランプの電流立上がりから
1〜5μsec後にした結果、最適なタイミングで、比
較例1と比較してピークパワーで約10〜30倍の単一
パルス光が得られた。この時のパルス時間幅は20〜1
00nsec、レーザー光出力強度は10〜150mJ
であった。又、この時の可変波長域は730〜920n
mでレーザー発振器に用いたミラーの有効な波長域に限
定されたものであった。
[Example 2] The same procedure as in Example 1 was conducted except that the laser oscillator having the configuration shown in FIG. 1 was used and the pulse width was set to 4 μsec. Oscillation stopped at a Pockels cell voltage of 3 to 4 kV. As a result of setting the switching time to 50 nsec or less and the switching timing to 1 to 5 μsec after the rise of the flash lamp current, a single pulse light with a peak power of about 10 to 30 times that of Comparative Example 1 was obtained at the optimal timing. Ta. The pulse time width at this time is 20 to 1
00nsec, laser light output intensity is 10-150mJ
Met. Also, the variable wavelength range at this time is 730 to 920n.
was limited to the effective wavelength range of the mirror used in the laser oscillator.

【0024】[0024]

【実施例3】図2に示した構成のレーザー発振器を製作
した。チタンサファイアのチタン添加量は0.1wt%
、そのロッド長は50mm、出力側のミラーの透過率は
2〜20%、発光ダイオード(LED)アレーへの全投
入電力はパルスあたり3J、そのパルス幅は5μsec
、発光波長は570nmとした。ポッケルスセル電圧3
〜4kVで発振は停止した。スイッチング時間10ns
ec以下、スイッチングのタイミングをフラッシュラン
プの電流立上がりから1〜10μsec後にした結果、
最適なタイミングで、ピークパワーで約5〜10倍の単
一パルス光が得られた。この時のパルス時間幅は30〜
200nsecであった。又、この時の可変波長域は、
750〜860nmであった。
Example 3 A laser oscillator having the configuration shown in FIG. 2 was manufactured. The amount of titanium added to titanium sapphire is 0.1wt%.
, its rod length is 50 mm, the transmittance of the mirror on the output side is 2-20%, the total input power to the light emitting diode (LED) array is 3 J per pulse, and its pulse width is 5 μsec.
, the emission wavelength was 570 nm. Pockels cell voltage 3
Oscillation stopped at ~4kV. Switching time 10ns
ec or less, as a result of setting the switching timing to 1 to 10 μsec after the rise of the flash lamp current,
With optimal timing, a single pulse of light with a peak power of about 5 to 10 times was obtained. The pulse time width at this time is 30~
It was 200 nsec. Also, the variable wavelength range at this time is
The wavelength was 750 to 860 nm.

【0025】[0025]

【比較例1】図1に示した構成のレーザー発振器を用い
て、実施例1および2と同じ条件で、Qスイッチをかけ
ずにレーザー発振を行った。その結果ピークパワーは、
実施例1の条件で500W〜2kW、実施例2の条件で
1kW〜4kWが得られた。パルス時間波形はどちらも
スパイク状をなしており、100〜400nsecの単
一パルスが3〜10本重なった形状になっていた。その
他の出力レーザー特性は実施例1、2と同程度であった
[Comparative Example 1] Using a laser oscillator having the configuration shown in FIG. 1, laser oscillation was performed under the same conditions as in Examples 1 and 2 without applying a Q switch. As a result, the peak power is
Under the conditions of Example 1, 500 W to 2 kW were obtained, and under the conditions of Example 2, 1 kW to 4 kW were obtained. Both pulse time waveforms had a spike shape, and had a shape of 3 to 10 single pulses of 100 to 400 nsec overlapping each other. Other output laser characteristics were comparable to those of Examples 1 and 2.

【0026】[0026]

【比較例2】図3に示した構成のレーザー発振器を製作
した。これは連続発振のレーザーにより励起されたチタ
ンサファイアレーザーでモード同期を行う構成である。 図中11は連続発振のアルゴンイオンレーザー、4はチ
タンサファイア(チタン0.1%添加)のロッド、10
はAOモードロッカー、1〜3は発振器を構成するミラ
ー、5は複屈折フィルタである。このレーザー発振器に
おいて、10Wのアルゴンイオンレーザーを発振させ、
チタンサファイアを励起し、AOモードロッカーを駆動
させて試験した。AOモードロッカーの駆動周波数は5
0〜200MHzであったが、モードロックが作動する
周波数は、共振器の微調整によって変化し、また、1%
以下の精度で周波数制御を行わなければならなかった。 試験の結果、波長730〜920nm、平均出力100
〜200mW、1パルス出力1nJ程度、ピークパワー
5kW程度のレーザー光を得た。10Wアルゴンイオン
レーザーへの投入電力量は2kWであった。電力からの
エネルギー変換効率は5×10−5であった。パルス幅
は実施例よりも短く、1〜2psecであった。
[Comparative Example 2] A laser oscillator having the configuration shown in FIG. 3 was manufactured. This is a configuration in which mode locking is performed using a titanium sapphire laser excited by a continuous wave laser. In the figure, 11 is a continuous wave argon ion laser, 4 is a titanium sapphire rod (0.1% titanium added), and 10
is an AO mode locker, 1 to 3 are mirrors forming an oscillator, and 5 is a birefringence filter. In this laser oscillator, a 10W argon ion laser is oscillated,
Tests were conducted by exciting titanium sapphire and driving the AO mode rocker. The driving frequency of the AO mode rocker is 5
0 to 200 MHz, but the frequency at which mode-locking operates can be changed by fine tuning the resonator, and can also be adjusted by 1%.
Frequency control had to be performed with the following accuracy. As a result of the test, wavelength 730-920nm, average output 100
A laser beam of ~200 mW, a single pulse output of about 1 nJ, and a peak power of about 5 kW was obtained. The amount of power input to the 10W argon ion laser was 2kW. The energy conversion efficiency from electric power was 5 x 10-5. The pulse width was shorter than in the example, and was 1 to 2 psec.

【0027】[0027]

【比較例3】図4に示した構成のレーザー発振器を製作
した。これは、実施例1で用いたフラッシュランプを励
起光源に用いるチタンサファイアレーザーに対してモー
ド同期を行う構成である。過飽和吸収体は、ジメチルス
ルホキサイド(DMSO)に溶解したIR−125色素
(6×10−6mol/l)を用いた。この色素溶液を
、20℃に冷却しながら、図中12に示した厚さ0.5
mmのセルに循環させた。使用した色素溶液は毒性を持
つので、取扱いは吸引防止用マスクを使用するなど安全
に注意しなければなかった。又、この色素溶液の耐久寿
命は比較的短いのでこまめに交換する必要があった。 さらに又、色素の濃度が変化するとこのレーザー発振器
において過飽和吸収体にならなかった。このレーザー発
振器において、フラッシュランプに250Jの電力を1
パルスで投入し試験した結果、波長770nm、出力2
0mJ、パルス幅100psecのレーザー光を得た。 ピークパワーをモード同期を行わない場合よりも大きく
することはできなかった。波長の可変を行うには、色素
の濃度を変更するか、あるいは、他の色素に変更する必
要があった。
[Comparative Example 3] A laser oscillator having the configuration shown in FIG. 4 was manufactured. This is a configuration in which mode-locking is performed for the titanium sapphire laser using the flash lamp used in Example 1 as the excitation light source. The supersaturated absorber used was IR-125 dye (6×10 −6 mol/l) dissolved in dimethyl sulfoxide (DMSO). While cooling this dye solution to 20°C, the dye solution was heated to a thickness of 0.5 mm as shown in 12 in the figure.
It was circulated through a mm cell. The dye solution used was toxic, so safety precautions had to be taken when handling it, such as wearing a mask to prevent inhalation. Furthermore, since the durability of this dye solution is relatively short, it was necessary to frequently replace it. Furthermore, changing the concentration of the dye did not result in a supersaturated absorber in this laser oscillator. In this laser oscillator, a power of 250 J is applied to the flash lamp.
As a result of the pulse input test, the wavelength was 770 nm and the output was 2.
A laser beam of 0 mJ and a pulse width of 100 psec was obtained. It was not possible to make the peak power greater than without mode locking. To tune the wavelength, it was necessary to change the concentration of the dye or to use a different dye.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施態様のチタンサファイアレーザ
ー発振器の概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram of a titanium sapphire laser oscillator according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の一実施態様のチタンサファイアレ
ーザー発振器の概略図。
FIG. 2 is a schematic diagram of a titanium sapphire laser oscillator according to another embodiment of the present invention.

【図3】連続発振のアルゴンイオンレーザーを励起源と
したチタンサファイアレーザー発振器の概略図。
FIG. 3 is a schematic diagram of a titanium sapphire laser oscillator using a continuous wave argon ion laser as an excitation source.

【図4】過飽和吸収体を配置したチタンサファイアレー
ザー発振器の概略図。
FIG. 4 is a schematic diagram of a titanium sapphire laser oscillator equipped with a supersaturated absorber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:発振器を構成するミラー 2:発振器を構成するミラー 3:発振器を構成するミラー 4:チタンサファイアのロッド 5:複屈折フィルタ発振器を構成するミラー6:ポッケ
ルスセル 7:偏光子 8:チタンサファイアを励起するフラッシュランプ9:
チタンサファイアを励起する発光ダイオードアレイ10
:AOモードロッカー 11:チタンサファイアを励起するレーザー光源12:
過飽和吸収体セル
1: Mirror forming the oscillator 2: Mirror forming the oscillator 3: Mirror forming the oscillator 4: Titanium sapphire rod 5: Birefringence filter Mirror forming the oscillator 6: Pockels cell 7: Polarizer 8: Titanium sapphire Exciting flash lamp 9:
Light emitting diode array 10 that excites titanium sapphire
:AO mode locker 11:Laser light source 12 for exciting titanium sapphire:
supersaturated absorber cell

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】チタンを添加したサファイアをレーザー媒
体とするレーザー発振器において、非連続発光光源を励
起光源とし、共振器内にQスイッチをかける機構を併置
したことを特徴とする波長可変の固体レーザー発振器。
1. A wavelength-tunable solid-state laser that uses titanium-doped sapphire as a laser medium, characterized in that a discontinuous emission light source is used as an excitation light source and a Q-switching mechanism is placed in the resonator. oscillator.
【請求項2】スイッチング速度が500nsec以下の
Qスイッチである請求項1記載の固体レーザー発振器。
2. The solid-state laser oscillator according to claim 1, which is a Q-switch with a switching speed of 500 nsec or less.
JP14820991A 1990-09-19 1991-05-24 Solid-state laser oscillator Pending JPH04242984A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14820991A JPH04242984A (en) 1990-09-19 1991-05-24 Solid-state laser oscillator

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2-247062 1990-09-19
JP24706290 1990-09-19
JP14820991A JPH04242984A (en) 1990-09-19 1991-05-24 Solid-state laser oscillator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04242984A true JPH04242984A (en) 1992-08-31

Family

ID=26478498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14820991A Pending JPH04242984A (en) 1990-09-19 1991-05-24 Solid-state laser oscillator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04242984A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015111660A (en) * 2013-10-31 2015-06-18 富士フイルム株式会社 Laser device and photoacoustic measurement device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015111660A (en) * 2013-10-31 2015-06-18 富士フイルム株式会社 Laser device and photoacoustic measurement device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4847850A (en) Continuum generation with miniaturized Q-switched diode pumped solid state laser
US20060215714A1 (en) Injection seeding employing continuous wavelength sweeping for master-slave resonance
Broyer et al. CVL-pumped dye laser for spectroscopic application
KR20000069013A (en) Light source apparatus
WO1986006884A1 (en) Multi-resonator switching laser
Ferguson et al. A subpicosecond dye laser directly pumped by a mode‐locked argon laser
US5218609A (en) Solid laser oscillator
US3978429A (en) Mode-locked laser
JPH04242984A (en) Solid-state laser oscillator
JPH04346484A (en) Pulse laser oscillator
Wright et al. Principles of lasers
Weston et al. Ultrashort pulse active/passive mode-locked Nd: YLF laser
McIntyre et al. Linewidth-determining processes in distributed feedback dye lasers
JP3131079B2 (en) Q switch CO2 laser device
JPH0653577A (en) Variable wavelength solid state laser oscillator
Dienes Mode-locked CW dye lasers
Balle et al. Self-pulsing and instabilities in a unidirectional ring dye laser with intracavity frequency shift
Szabo Repetitive self‐Q‐switching in a continuously pumped ruby laser
WO1997045901A1 (en) Pulsed laser with passive stabilization
Washio et al. A frequency-tunable mode-locked CW Nd: glass laser
Selfridge et al. Synchronously pumped double mode-locking of a rhodamine 6G-Cresyl violet mixture
Dimov et al. Frequency-stable electro-optically Q-switched Nd: YAG laser
US7177338B2 (en) Diode-pumped solid-state laser having a thermal lens inside the resonator
Koechner et al. Mode locking
JPH06169124A (en) Short optical pulse generating device