JPH04255283A - Two-wavelength oscillation q switch co2 laser device - Google Patents

Two-wavelength oscillation q switch co2 laser device

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JPH04255283A
JPH04255283A JP3657491A JP3657491A JPH04255283A JP H04255283 A JPH04255283 A JP H04255283A JP 3657491 A JP3657491 A JP 3657491A JP 3657491 A JP3657491 A JP 3657491A JP H04255283 A JPH04255283 A JP H04255283A
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Abstract

PURPOSE:To obtain Q switch pulse CO2 laser rays which are coaxially oscillated in two wavelengths in the same discharge excitation space using a single CO2 laser discharge tube. CONSTITUTION:In a Q switch CO2 laser device, a two-color coating mirror 3 which transmits laser rays of first wavelength but reflects laser rays of second wavelength is inserted in a laser resonator which is composed of a total reflection mirror 1 and a partial reflection mirror 2 (output mirror) and oscillates in first wavelength, and a resonator of second wavelength is composed of the mirror 3 concerned and the mirror 2 of the resonator of first frequency, whereby pulse laser rays coaxially oscillated in two wavelengths in the same excitation space can be obtained. Simultaneous irradiation with two-wavelength pulse laser ray required in a photochemical process such as a laser isotope separation process can be realized through a simple method by the use of a single laser oscillator.

Description

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

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はレーザ同位体分離に代表
されるレーザを用いた光化学において要求される、同一
励起空間から同軸状に2波長で発振するパルスCO2 
レーザ光を得るためのQスイッチCO2 レーザ装置に
関する。
[Industrial Application Field] The present invention applies pulsed CO2 coaxially oscillated at two wavelengths from the same excitation space, which is required in photochemistry using a laser, typified by laser isotope separation.
The present invention relates to a Q-switched CO2 laser device for obtaining laser light.

【0002】0002

【従来の技術】近年のCO2 レーザ技術の飛躍的な進
歩に伴い、その応用分野は従来の単純な材料加工に留ま
らず新しい分野への展開が図られている。その代表的な
例としては、パルスCO2 レーザ光によるレーザ同位
体分離などの光化学プロセスに用いられる光源、遠赤外
レーザの光励起用の光源などがある。CO2 レーザの
この様な分野への適用においては、一般に赤外多光子励
起過程が用いられることから、対象となる物質は多くの
場合において分子であり、レーザの特性としては高尖頭
出力を有するパルス波形が要求される。更に、物質の励
起準位間隙は高励起準位へ行く程狭くなって行くので、
赤外多光子励起を行う場合、その励起効率は単一波長で
共鳴励起するよりも共鳴波長を含んだ複数波長で励起し
た方が著しく改善されることが知られている。
BACKGROUND OF THE INVENTION With the dramatic progress of CO2 laser technology in recent years, its application fields are not limited to conventional simple material processing, but are expanding into new fields. Typical examples include light sources used in photochemical processes such as laser isotope separation using pulsed CO2 laser light, and light sources for optical excitation of far-infrared lasers. When applying CO2 lasers to such fields, an infrared multiphoton excitation process is generally used, so the target substance is often molecules, and the laser has a high peak output. A pulse waveform is required. Furthermore, the gap between the excited levels of a substance becomes narrower as it goes to higher excited levels, so
When performing infrared multiphoton excitation, it is known that the excitation efficiency is significantly improved by excitation with multiple wavelengths including the resonant wavelength rather than by resonant excitation with a single wavelength.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】このような用途に対応
するCO2 レーザとして、従来から横方向励起大気圧
動作のパルスTEA(Transversely Ex
cited Atmospberic Pressur
e)CO2 レーザがある。単一のTEAレーザ発振器
から複数波長での発振パルスを得る方法として、Sov
.J.Quantum Electronics 誌V
ol.15 No.5 p689−691 (1985
)に、放電励起空間を3箇所に分けて、それぞれの空間
において回折格子によって別々の波長で共振させ、3波
長での発振パルスを得る方法が提案されている。TEA
レーザにおいては、レーザ媒質が大気圧近傍であること
からレーザ媒質相互間の衝突確率が高く、それに起因す
るレーザ励起準位ならびに下準位内での回転準位緩和が
急速に起こり、その時定数は典型的にはレーザパルス幅
の1/10以下である。そのためTEAレーザを用いて
同じ放電励起空間から複数波長発振を得ようとすると、
色素レーザにおける現象と同様に、それぞれの発振波長
間での競合が発生し出力が不安定化するという問題点が
ある。上記の例においてはこの様な問題を回避するため
それぞれの発振波長に対応して別々の放電励起空間を利
用するものとしているわけであるが、この場合放電励起
空間全体を有効に利用することは出来ないため発振効率
が低下すると共に、発振光軸が同一でないという問題点
がある。特開平1−96977号公報には多波長同期型
TEACO2 パルスレーザ発振方法が開示されている
。これは、同一のスイッチング素子で同期された複数の
レーザ励起チャンバー内に組成の異なるレーザガスを入
れ複数波長パルスの発振タイミングを揃えるものであり
、複数波長のレーザパルスを同一のタイミングで得るに
は有効な方法であるが、レーザ励起チャンバーを複数要
するため装置が大型化し、かつ同軸でのレーザ発振光が
得られないという問題点が有る。
[Problems to be Solved by the Invention] Conventionally, as a CO2 laser compatible with such applications, a pulsed TEA (Transversely Ex
Cited Atmospberic Pressur
e) There is a CO2 laser. As a method to obtain oscillation pulses at multiple wavelengths from a single TEA laser oscillator, Sov
.. J. Quantum Electronics Magazine V
ol. 15 No. 5 p689-691 (1985
), a method has been proposed in which a discharge excitation space is divided into three locations and each space is caused to resonate at different wavelengths using a diffraction grating to obtain oscillation pulses at three wavelengths. TEA
In a laser, since the laser medium is at near atmospheric pressure, the probability of collision between the laser media is high, and rotational level relaxation within the laser excitation level and lower level occurs rapidly due to this, and the time constant is It is typically 1/10 or less of the laser pulse width. Therefore, when trying to obtain multiple wavelength oscillation from the same discharge excitation space using a TEA laser,
Similar to the phenomenon in dye lasers, there is a problem in that competition occurs between the respective oscillation wavelengths and the output becomes unstable. In the above example, in order to avoid such problems, separate discharge excitation spaces are used for each oscillation wavelength, but in this case, it is impossible to effectively use the entire discharge excitation space. Since this is not possible, there are problems in that the oscillation efficiency decreases and the oscillation optical axes are not the same. JP-A-1-96977 discloses a multi-wavelength synchronous TEACO2 pulse laser oscillation method. This method aligns the oscillation timing of multiple wavelength pulses by placing laser gases with different compositions in multiple laser excitation chambers that are synchronized by the same switching element, and is effective in obtaining laser pulses of multiple wavelengths at the same timing. However, it requires a plurality of laser excitation chambers, which increases the size of the device, and there are problems in that coaxial laser oscillation light cannot be obtained.

【0004】QスイッチCO2 レーザから複数波長の
パルス発振光を得る構成として、J.Phys.Che
m.誌Vol.18 No.1 p86−94(198
5)に、Qスイッチ装置として回転ミラーを用い、それ
を二つの共振器で共用する構成のものが提案されている
。この方式では、複数波長で時間的に同期されたパルス
発振光を得ることが出来るが、放電チューブが複数必要
になり装置が大型化すること、二つの共振器で一つの回
転ミラーを共有するため、その光軸調整が著しく煩雑に
なり長時間の発振の安定性の確保が困難になること、更
に発振パルスは別々の共振器から得られるため同軸のパ
ルスレーザ光として得られない等の問題点がある。
[0004] As a configuration for obtaining pulse oscillation light of multiple wavelengths from a Q-switch CO2 laser, J. Phys. Che
m. Magazine Vol. 18 No. 1 p86-94 (198
In 5), a configuration has been proposed in which a rotating mirror is used as a Q-switch device and is shared by two resonators. With this method, it is possible to obtain temporally synchronized pulsed light with multiple wavelengths, but it requires multiple discharge tubes, which increases the size of the device, and because two resonators share one rotating mirror. , the optical axis adjustment becomes extremely complicated, making it difficult to ensure long-term oscillation stability, and the oscillation pulses are obtained from separate resonators, so they cannot be obtained as coaxial pulsed laser light. There is.

【0005】本発明の目的は、レーザ同位体分離などの
光化学分野において要求される高尖頭出力を持った2波
長のパルスCO2 レーザ光を同一の空間から同軸的に
得るために、装置を大型化することなく簡単な構成で、
廉価に、かつ長時間の安定稼働に耐え得る高い信頼性を
持ったQスイッチCO2 レーザ装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to increase the size of the device in order to coaxially obtain pulsed CO2 laser light of two wavelengths with high peak output required in the photochemical field such as laser isotope separation from the same space. With a simple configuration without becoming complicated,
An object of the present invention is to provide a Q-switched CO2 laser device that is inexpensive and has high reliability that can withstand long-term stable operation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、Qスイッチに
よりCO2 レーザよりパルスレーザ光を発生させるた
めの装置において、全反射鏡と、部分反射鏡からなる出
力ミラーで構成される第一の波長で発振するレーザ共振
器内に、第一の波長を透過させ第二の波長を反射させる
波長選択性を有する二色性コーティングを施したミラー
を挿入し、該ミラーと第一の波長の共振器の出力ミラー
で第二の波長の共振器を構成することで、同一励起空間
から同軸的に2波長で発振するパルスレーザ光を取り出
し得るQスイッチCO2 レーザ装置である。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a device for generating pulsed laser light from a CO2 laser using a Q-switch, in which a first wavelength light beam is composed of an output mirror consisting of a total reflection mirror and a partial reflection mirror. A mirror coated with a dichroic coating having wavelength selectivity that transmits a first wavelength and reflects a second wavelength is inserted into a laser resonator that oscillates at This is a Q-switched CO2 laser device that can extract pulsed laser light that coaxially oscillates at two wavelengths from the same excitation space by configuring a second wavelength resonator with an output mirror.

【0007】[0007]

【作用】以下に本発明を詳細に説明する。図3はCO2
 レーザのエネルギ準位を説明するためにそのレーザ励
起準位と下準位のみについて簡略化して示した説明図で
ある。CO2 分子は対称伸縮モードn1 、屈曲モー
ドn2 、非対称伸縮モードn3 の3つの振動モード
を有し、そのエネルギ準位は(n1  n m2  n
3)で表される。CO2 レーザの代表的な発振ライン
である10.4μm帯、9.4μm帯での発振は、(0
  00  1)準位中の回転準位を上準位とし、それ
ぞれ(1  000)準位、(0  20  0)準位
中の回転準位への遷移としてレーザ発振が得られる。そ
れぞれの振動準位には多数の回転準位が存在するため多
数の発振ラインが存在する。ここで回転準位の緩和速度
は振動準位の緩和速度に比べてかなり速く、レーザガス
の圧力に比例して大きくなる。従ってTEAレーザのご
とく大気圧近傍で動作するレーザにおいては、レーザパ
ルスの立ち上がり時点において回転準位間の緩和が起き
るため、単一波長で発振させる際は効率の良い動作とな
るが、同一空間から複数の波長の遷移を得ようとすると
それぞれの遷移間で競合が発生し発振が不安定になる。 しかるにQスイッチ発振に用いられるレーザガス圧力は
数10torr程度である。 この程度の圧力状況においても連続波動作を行おうとす
ると上記と同様な複数の遷移間での競合が発生するが、
典型的なQスイッチパルス幅(100〜300nsec
)の時間幅においては、回転準位緩和は完全には終了し
ないので同一空間から異なる遷移による複数の波長を安
定して取り出すことが可能となる。
[Operation] The present invention will be explained in detail below. Figure 3 shows CO2
FIG. 2 is an explanatory diagram showing only the laser excitation level and lower level in a simplified manner to explain the energy level of the laser. The CO2 molecule has three vibrational modes: symmetric stretching mode n1, bending mode n2, and asymmetric stretching mode n3, and its energy level is (n1 n m2 n
3). Oscillation in the 10.4 μm band and 9.4 μm band, which are typical oscillation lines of CO2 laser, is (0
The rotational level among the 00 1) levels is set as the upper level, and laser oscillation is obtained as a transition to the rotational levels among the (1 000) and (0 20 0) levels, respectively. Since each vibrational level has a large number of rotational levels, a large number of oscillation lines exist. Here, the relaxation speed of the rotational level is considerably faster than the relaxation speed of the vibrational level, and increases in proportion to the pressure of the laser gas. Therefore, in a laser that operates near atmospheric pressure, such as a TEA laser, relaxation between rotational levels occurs at the rise of the laser pulse, which results in efficient operation when oscillating at a single wavelength, but from the same space. If you try to obtain transitions of multiple wavelengths, competition will occur between each transition, making oscillation unstable. However, the laser gas pressure used for Q-switch oscillation is about several tens of torr. If you try to perform continuous wave operation even under pressure conditions of this level, competition between multiple transitions similar to the above will occur.
Typical Q-switch pulse width (100-300nsec
), rotational level relaxation does not complete completely, making it possible to stably extract a plurality of wavelengths due to different transitions from the same space.

【0008】図4は本発明の構成を説明するための模式
図である。同図(a)は、第一の波長(例えば9.4μ
m帯の一つの波長)で発振を得るための共振器構成図で
あり、回折格子1は波長を選択するための全反射鏡とし
て動作し、部分反射鏡からなる出力ミラー2から第一の
波長の発振レーザビーム9が取り出される。同図(b)
は、第二の波長(例えば10.4μm帯の一つの波長)
で発振を得るための共振器構成図であり、第一の波長を
透過させ第二の波長を反射させる波長選択性を有する二
色性コーティングを施したミラー3が第二の波長に対す
る全反射鏡として動作し、部分反射鏡からなる出力ミラ
ー2から第二の波長の発振レーザビーム10が取り出さ
れる。同図(c)は(a),(b)を合成することによ
り本発明の構成を説明した模式図である。第一の波長の
共振においては同図(a)に比べて二色性コーティング
を施したミラー3が挿入されたことになるが、ミラー3
の第一の波長に対する反射率は極力抑えられているので
若干の損失を伴うだけで発振は維持される。第二の波長
の共振においては、同図(b)の共振器構成と全く同じ
であり、かつ前述のごとく第一の波長と競合することも
無いので安定した発振が得られる。以上のごとく二つの
波長に対する共振系は同一の出力ミラー2を共有する構
成となっているので、同一励起空間から同軸的に2波長
で発振するパルスレーザ光9,10を得ることが可能と
なる。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the configuration of the present invention. In the same figure (a), the first wavelength (for example, 9.4μ
This is a configuration diagram of a resonator for obtaining oscillation at one wavelength in the m band.The diffraction grating 1 operates as a total reflection mirror for selecting the wavelength, and the output mirror 2 consisting of a partial reflection mirror selects the first wavelength. The oscillation laser beam 9 is extracted. Same figure (b)
is the second wavelength (for example, one wavelength in the 10.4 μm band)
This is a configuration diagram of a resonator for obtaining oscillation with a mirror 3 coated with a dichroic coating having wavelength selectivity that transmits a first wavelength and reflects a second wavelength as a total reflection mirror for the second wavelength. The oscillation laser beam 10 of the second wavelength is extracted from the output mirror 2 which is a partially reflecting mirror. Figure (c) is a schematic diagram illustrating the configuration of the present invention by combining (a) and (b). In the resonance of the first wavelength, mirror 3 with dichroic coating is inserted compared to that shown in FIG.
Since the reflectance for the first wavelength is suppressed as much as possible, oscillation is maintained with only a slight loss. The resonance of the second wavelength is exactly the same as the resonator configuration shown in FIG. 3(b), and as described above, there is no competition with the first wavelength, so stable oscillation can be obtained. As described above, since the resonant systems for the two wavelengths share the same output mirror 2, it is possible to obtain pulsed laser beams 9 and 10 coaxially oscillated at two wavelengths from the same excitation space. .

【0009】次に、二色性ミラーコーティングについて
説明する。図5は、ZnSe基板にコーティングを施す
ことで、10.6μm近傍で高反射率を有し9.5μm
近傍で高透過率を実現するべく設計したミラーの光透過
率の波長依存性の計算値を示したものである。図から明
らかなごとく第一の波長に相当する9.5μmでは99
%以上の透過率が実現可能であり、第二の波長に相当す
る10.6μmでは90%以上の反射率を持たせること
ができる。この設計においては、第二の波長に対する反
射率はこの程度が限界であった。これは第二の波長の発
振において二色性ミラー3から回折格子1の方へ10%
以下の損失があることを意味するが、一般のCO2レー
ザにおける出力ミラー2の透過率(30%〜70%)に
比べると充分に低い損失であるので、第二の波長の発振
の阻害要因にはならない。
Next, dichroic mirror coating will be explained. Figure 5 shows that by coating the ZnSe substrate, it has a high reflectance near 10.6 μm and a thickness of 9.5 μm.
This figure shows the calculated value of the wavelength dependence of the light transmittance of a mirror designed to achieve high transmittance in the vicinity. As is clear from the figure, at 9.5 μm, which corresponds to the first wavelength, 99
It is possible to achieve a transmittance of 90% or more, and a reflectance of 90% or more at 10.6 μm corresponding to the second wavelength. In this design, the reflectance for the second wavelength was limited to this level. This is 10% from the dichroic mirror 3 to the diffraction grating 1 in the oscillation of the second wavelength.
This means that there is the following loss, but this loss is sufficiently low compared to the transmittance of the output mirror 2 (30% to 70%) in a general CO2 laser, so it is a factor that inhibits the oscillation of the second wavelength. Must not be.

【0010】なお図4においては第一の波長に対する全
反射鏡として回折格子1を使用する例を示したが、二色
性ミラー3の第一の波長近傍における透過特性が図5に
示したごとく急峻な場合には、金属ミラーもしくはコー
ティングが施されたミラー等の波長選択性を持たない単
純な全反射ミラーで置き換えることも可能である。また
、図5においては二つの波長として10.6μmと9.
5μmの値を選択した例を示したが、二色性ミラーのコ
ーティングが実現できる領域においてどの様な組合せを
とることも可能であることは言うまでもない。Qスイッ
チ装置としては、レーザパルス幅をなるべく短くするた
めQスイッチング速度が速く、耐久性が高く、共振器ア
ライメントの長時間安定性が確保できるのが良いことか
ら、回転チョッパー方式が最も好ましいが、一般に用い
られているCdTe等の電気光学効果を利用した素子、
回転ミラー、ファブリペロエタロンのいずれであっても
よい。更に、放電励起源としては、一般に用いられてい
る直流電源、高周波交流電源のいずれでもよく、放電形
態としてはQスイッチパルス幅を短くするという観点で
Qスイッチに同期されたパルス放電が好ましいが、連続
波放電であってもよい。
Although FIG. 4 shows an example in which the diffraction grating 1 is used as a total reflection mirror for the first wavelength, the transmission characteristics of the dichroic mirror 3 in the vicinity of the first wavelength are as shown in FIG. In steep cases, it is also possible to replace it with a simple total reflection mirror without wavelength selectivity, such as a metal mirror or a coated mirror. In addition, in FIG. 5, the two wavelengths are 10.6 μm and 9.6 μm.
Although an example has been shown in which a value of 5 μm is selected, it goes without saying that any combination can be used within the range where dichroic mirror coating can be realized. As a Q-switch device, a rotary chopper type is most preferable because it has a fast Q-switching speed to shorten the laser pulse width as much as possible, is highly durable, and can ensure long-term stability of resonator alignment. Elements that utilize electro-optic effects such as commonly used CdTe,
It may be either a rotating mirror or a Fabry-Perot etalon. Furthermore, the discharge excitation source may be either a commonly used DC power supply or a high frequency AC power supply, and the discharge form is preferably a pulse discharge synchronized with the Q switch from the viewpoint of shortening the Q switch pulse width. Continuous wave discharge may also be used.

【0011】[0011]

【実施例】図1に本発明に係わる2波長発振Qスイッチ
CO2 レーザ装置の一実施例を示す。放電チューブ4
は、高速軸流型高周波交流放電タイプのものであり、C
O2 ,N2 ,Heの混合ガスからなる全圧50to
rrのレーザガスが図示されないルーツブロワーによっ
て200m/secの線速度でレーザ光軸方向に循環す
る。放電チューブの内径は18mmであり、グロー放電
は光軸と直交方向で起こり、放電注入電力の最大値は1
0kW、放電パルス変調の最大繰り返し周波数は10k
Hzである。2枚の集光レンズ6は、波長10μm帯で
広帯域の無反射コートが施された焦点距離200mmの
ZnSe製レンズであり、共焦点条件で設置されテレス
コープとして動作する。回転チョッパー7は、Qスイッ
チ装置であり直径160mmの円板の周上に幅2mmの
切り欠きを12個有し、最大回転速度70,000rp
mで回転するものであり、前記テレスコープの共焦点位
置に設置されている。 ZnSe全透過ウィンドウ5は低圧レーザガスと大気と
を遮断するために設けられた窓材であり波長10μm帯
で広帯域の無反射コートが施されている。回折格子1は
150本/mmでブレーズされたものであり、出力ミラ
ー2との間で波長9.54μm(9P(18))で共振
するように調整されている。出力ミラー2は、波長9.
54μm、10.6μmの双方で35%の反射率を有す
るものである。二色性ミラー3は第5図に示された設計
の下に製作されたZnSeミラーであり、波長9.54
μmでの透過率は95%、波長10.6μmでの反射率
は92%のものである。二色性ミラー3は低圧レーザガ
スと大気とを遮断するための窓材を兼ねて放電チューブ
4の端面に設置され、その角度は出力ミラー2を基準と
して波長10.6μm(10P(20))で共振するよ
うに調整されている。以上の構成においてパルス繰り返
し周波数10kHz でQスイッチ発振を行った結果、
9P(18)、10P(20)の二本の発振ラインでほ
ぼ同じ出力比を持ったレーザパルスが安定に、全エネル
ギ40mJ、パルス半値幅100nsecで得られた。 図2に本発明に係わる2波長発振QスイッチCO2 レ
ーザ装置のその他の実施例を示す。この実施例において
は、図1の回折格子1を金コートを施した銅ミラー8に
変更し、その他の構成は図1と全く同じものである。こ
の構成でパルス繰り返し周波数10kHz でQスイッ
チ発振を行った結果、第一の波長が9Pブランチにおけ
る最も遷移確率の大きい9P(20)、(9.55μm
)にシフトしたが、回折格子による損失が無くなった結
果、9P(20)、10P(20)の二本の発振ライン
でほぼ同じ出力比を持ったレーザパルスが安定に、全エ
ネルギ50mJ、パルス半値幅100nsecで得られ
た。
Embodiment FIG. 1 shows an embodiment of a two-wavelength oscillation Q-switched CO2 laser device according to the present invention. discharge tube 4
is a high-speed axial flow high-frequency AC discharge type, and C
A total pressure of 50 ton consisting of a mixed gas of O2, N2, and He
rr laser gas is circulated in the laser optical axis direction at a linear velocity of 200 m/sec by a roots blower (not shown). The inner diameter of the discharge tube is 18 mm, glow discharge occurs in a direction perpendicular to the optical axis, and the maximum value of discharge injection power is 1.
0kW, maximum repetition frequency of discharge pulse modulation is 10k
It is Hz. The two condensing lenses 6 are ZnSe lenses with a focal length of 200 mm and coated with a broadband anti-reflection coating in the wavelength band of 10 μm, and are installed under confocal conditions to operate as a telescope. The rotary chopper 7 is a Q-switch device that has 12 notches with a width of 2 mm on the circumference of a disc with a diameter of 160 mm, and has a maximum rotation speed of 70,000 rpm.
It rotates at m and is installed at the confocal position of the telescope. The ZnSe all-transmissive window 5 is a window material provided to block the low-pressure laser gas from the atmosphere, and is coated with a broadband anti-reflection coating in the wavelength band of 10 μm. The diffraction grating 1 is blazed at 150 gratings/mm, and is adjusted to resonate with the output mirror 2 at a wavelength of 9.54 μm (9P(18)). The output mirror 2 has a wavelength of 9.
It has a reflectance of 35% at both 54 μm and 10.6 μm. The dichroic mirror 3 is a ZnSe mirror manufactured based on the design shown in FIG.
The transmittance at μm is 95%, and the reflectance at a wavelength of 10.6 μm is 92%. The dichroic mirror 3 is installed on the end face of the discharge tube 4 and also serves as a window material to block the low-pressure laser gas from the atmosphere. tuned to resonate. As a result of performing Q-switch oscillation at a pulse repetition frequency of 10kHz in the above configuration,
Laser pulses with approximately the same output ratio were stably obtained with the two oscillation lines of 9P (18) and 10P (20) with a total energy of 40 mJ and a pulse width at half maximum of 100 nsec. FIG. 2 shows another embodiment of the two-wavelength oscillation Q-switched CO2 laser device according to the present invention. In this embodiment, the diffraction grating 1 in FIG. 1 is replaced with a copper mirror 8 coated with gold, and the other configurations are exactly the same as in FIG. 1. As a result of performing Q-switch oscillation at a pulse repetition frequency of 10 kHz with this configuration, the first wavelength is 9P (20), (9.55 μm), which has the highest transition probability in the 9P branch.
), but as a result of eliminating the loss due to the diffraction grating, the laser pulse with almost the same output ratio in the two oscillation lines of 9P (20) and 10P (20) is stable, with a total energy of 50 mJ and a pulse half It was obtained with a value width of 100 nsec.

【0012】0012

【発明の効果】以上説明したように、本発明の2波長発
振QスイッチCO2レーザ装置によれば、単一のレーザ
放電チューブを用い簡便な構成にて、2波長のCO2 
レーザパルスを同一の放電励起空間を用い同軸的に取り
出すことができるので、廉価に高性能で高信頼性を持っ
た発振装置を構築できる利点を有する。
Effects of the Invention As explained above, according to the two-wavelength oscillation Q-switched CO2 laser device of the present invention, a single laser discharge tube is used and a simple configuration is used to generate two wavelengths of CO2.
Since laser pulses can be extracted coaxially using the same discharge excitation space, there is an advantage that an oscillation device with high performance and high reliability can be constructed at low cost.

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

【図1】本発明の2波長発振QスイッチCO2 レーザ
装置の一実施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a two-wavelength oscillation Q-switched CO2 laser device of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention.

【図3】CO2 レーザのエネルギ準位を説明するため
の模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the energy level of a CO2 laser.

【図4】本発明の構成を説明するための模式図で(a)
は第一の波長の発振のための共振器構成図、(b)は第
二の波長の発振のための共振器構成図、(c)は(a)
、(b)を合成した構成図を示したものである。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the configuration of the present invention (a)
is a resonator configuration diagram for oscillation of the first wavelength, (b) is a resonator configuration diagram for oscillation of the second wavelength, and (c) is a configuration diagram of the resonator for oscillation of the second wavelength.
, (b) is shown.

【図5】二色性コーティングミラーの光透過率の波長依
存性を計算した結果を示した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the results of calculating the wavelength dependence of the light transmittance of a dichroic coated mirror.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    回折格子 2    出力ミラー 3    二色性コーティングミラー 4    放電チューブ 5    全透過ウィンドウ 6    集光レンズ 7    回転チョッパー 8    全反射金属ミラー 9    第一の波長のレーザビーム 1 Diffraction grating 2 Output mirror 3 Dichroic coating mirror 4 Discharge tube 5 Fully transparent window 6. Condensing lens 7 Rotating chopper 8 Total reflection metal mirror 9 Laser beam of first wavelength

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  QスイッチによりCO2 レーザより
パルスレーザ光を発生させるための装置において、全反
射鏡と、部分反射鏡からなる出力ミラーで構成される第
一の波長で発振するレーザ共振器内に、第一の波長を透
過させ第二の波長を反射させる波長選択性を有する二色
性コーティングを施したミラーを挿入し、該ミラーと第
一の波長の共振器の出力ミラーで第二の波長の共振器を
構成することで、同一励起空間から同軸的に2波長で発
振するパルスレーザ光を得ることを特徴とする2波長発
振QスイッチCO2 レーザ装置。
Claim 1: A device for generating pulsed laser light from a CO2 laser using a Q-switch, in which a laser resonator that oscillates at a first wavelength is comprised of an output mirror consisting of a total reflection mirror and a partial reflection mirror. , a mirror coated with a dichroic coating having wavelength selectivity that transmits a first wavelength and reflects a second wavelength is inserted, and the output mirror of the resonator for the first wavelength transmits the second wavelength. A dual-wavelength oscillation Q-switched CO2 laser device characterized in that it obtains pulsed laser light coaxially oscillated at two wavelengths from the same excitation space by configuring a resonator.
【請求項2】  第一の波長の共振器の全反射鏡が回折
格子である請求項1記載の2波長発振QスイッチCO2
 レーザ装置。
2. The two-wavelength oscillation Q-switch CO2 according to claim 1, wherein the total reflection mirror of the first wavelength resonator is a diffraction grating.
laser equipment.
【請求項3】  第一の波長の共振器の全反射鏡が金属
ミラーもしくはコーティングが施されたミラーである請
求項1記載の2波長発振QスイッチCO2 レーザ装置
3. The two-wavelength oscillation Q-switched CO2 laser device according to claim 1, wherein the total reflection mirror of the first wavelength resonator is a metal mirror or a coated mirror.
【請求項4】  レーザ共振器内に置かれるQスイッチ
装置が回転チョッパー、電気光学素子、回転ミラー、フ
ァブリペロエタロンのいずれかである請求項1記載の2
波長発振QスイッチCO2 レーザ装置。
4. The Q-switch device placed in the laser resonator is any one of a rotating chopper, an electro-optical element, a rotating mirror, and a Fabry-Perot etalon.
Wavelength oscillation Q-switch CO2 laser device.
【請求項5】  CO2 レーザの放電励起に用いる電
源が直流もしくは交流電源であり、放電形態が連続波状
もしくはQスイッチに同期されたパルス放電のいずれか
である請求項1記載の2波長発振QスイッチCO2 レ
ーザ装置。
5. The two-wavelength oscillation Q-switch according to claim 1, wherein the power source used to excite the discharge of the CO2 laser is a DC or AC power source, and the discharge form is either continuous wave or pulsed discharge synchronized with the Q-switch. CO2 laser equipment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07283465A (en) * 1994-04-12 1995-10-27 Nippon Steel Corp Q-switched co2 laser
JP6652684B1 (en) * 2018-10-10 2020-02-26 三菱電機株式会社 Laser device

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