JPH0451579A - 波長可変固体レーザ装置 - 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、例えば分光計測、レーザ化学、レーザレーダ
、レーザ医療などの分野に利用できる波長可変固体レー
ザ装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年、例えば分光計測、レーザ化学、レーザレーダ、レ
ーザ医療などの分野において、例えば、様々な波長の光
を連続的に可変させて未知の物質に照射し、その吸収ス
ペクトルから物質を特定したり、ある波長の光によって
特定の物質の有無や濃度を検知したり、ある波長の光に
より特定の物質どうしだけを化学反応させたい場合等に
レーザ光の波長を任意かつ容易に掃引できる波長可変レ
ーザ発振装置の開発が要望されていた。

そこで、このような要望に応えるため、種々の方式の波
長可変レーザの開発が行われてきた。

例えばレーザ媒質に色素溶液を使用する波長可変色素レ
ーザ装置では発振波長域は広いものの、１種類の色素溶
液で発振可能な波長域が数Ｉｏｎ−と狭く、広範囲に波
長を選択するには１０数種の色素溶液を交換する必要が
あり、煩雑な作業を伴う。また励起光に対するレーザ光
の変換効率の低い色素も多く、高出力化の制限要素とな
っている。

一方、非線形光学結晶を用いたパラメトリック発振器は
、結晶やミラー等の交換が不用であり、非常に広範囲の
波長で容易に発振可能な波長可変レーザであるが一般に
励起光に対する変換効率は低く、そのため高出力化は困
難である。

さらに、近年注目を浴びている振動電子遷移をレーザ遷
移に用いた波長可変固体レーザは、波長が比較的広範囲
（数１００ｎｓ）で可変であり、かつ励起光に対するレ
ーザ光の変換効率が良好で、高出力のレーザ光を得るこ
とができる。

これは、第４図に示すように励起用レーザ発振器ｌで発
振した励起光２をレーザ発振器３へ送り、このレーザ発
振器３において励起光２によって励起された波長可変レ
ーザロッド４から誘導放出光が波長選択素子５を通過し
て一対の共振器ミラー６間で共振されることで、所定波
長のレーザ光７が得られ、そののちレーザ発振器３で得
られた所定波長のレーザ光７を、前記励起用レーザ発振
器ｌで発振された励起光の一部２°で励起したレーザロ
ッド８を通過するレーザ増幅器９に導入してレーザ光７
の出力を増幅させるものである。

なお、この波長可変固体レーザ装置は、波長選択素子５
を操作することにより、レーザ発振器３で発振されたレ
ーザ光７を数ＬＯＯｎｍの範囲で波長変更でき、またこ
の従来例でのレーザ発振器３における励起光２に対する
レーザ光７の変換効率は５０％に至るものも報告されて
おり、波長可変固体レーザ増幅器９によりさらに増幅し
て高出力化させることができる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前述したような第４図に示す波長可変固体レ
ーザ装置では、比較的広範囲での発振波長変更ができる
とともに、高出力のレーザ光７が得られるものの、広範
囲な波長域にわたって所定波長のレーザ光７を発振させ
るには、ある幅以上に波長変更が行われる度に共振器ミ
ラー６を交換して調整を行わねばならず、このために数
組の共振器ミラー６が必要となるとともに、比較的長時
間の共振器ミラー６のセツティング調整が必要となる問
題がある。

本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、広範囲の発
振波長域を得ることができ、かつ励起光に対するレーザ
光の変換効率を高くすることができて高出力のレーザ光
が得られ、またレーザ発振器における共振器ミラーの交
換および共振器ミラーのセツティング調整も不要な波長
可変固体レーザ装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、励起光を発振させる励起用レーザ発振器と、
該励起用レーザ発振器により発振された励起光を基にレ
ーザ光を発振させるパラメトリック発振器と、該パラメ
トリック発振器からのレーザ光を増幅させる波長可変固
体レーザ増幅器とを備えたものである。

［作　　　用］ 本発明の波長可変固体レーザ装置は、励起用レーザ発振
器で発振した励起光を発振波長域の広いパラメトリック
発振器へ送り、そののちパラメトリック発振器において
広い発振波長域内のいずれかの波長のレーザ光を選択し
て外部へ取り出し、次にまたパラメトリック発振器から
取り出された所定波長のレーザ光の出力を、波長可変固
定レーザ増幅器で増幅させる。

このように、レーザ発振器としてパラメトリック発振器
を使用しているため、レーザ発振器における共振器ミラ
ーの交換および共振器ミラーのセツティング調整の必要
もなく広範囲の発振波長域を得ることができ、かつパラ
メトリック発振器で選択されたレーザ光を波長可変固定
レーザ増幅器で増幅するため、励起光に対するレーザ光
の変換効率を高くすることができて高出力のレーザ光が
得られる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

図中、第４図に示す物と同一物には同一符号を付する。

本発明の実施例の波長可変固体レーザ装置は、第１図に
示すように励起光２の基となるＹＡＧレーザ基本波１６
を発生させるＹＡＧレーザ発振器１７及びＹＡＧレーザ
基本波１Ｂ　（１０Ｂ４ｎｍ）から励起光２　（５３２
ｎ１）を非線形光学結晶を用いて発生させる第２高調波
発生装！１８からなる励起用レーザ発振器１と、励起光
２で励起しレーザ光７を発振させるパラメトリック発振
器１０と、パラメトリック発振器１０からのレーザ光７
を増幅させる波長可変固体レーザ増幅器１１とを備えて
いる。

パラメトリック発振器１０は、前述したように励起用レ
ーザ発振器１により発振された励起光２で励起してレー
ザ光７を発振させるための発振器で、第２図に示すよう
に一対の共振器ミラー６と、共振器ミラー６間に介在さ
れる温度調整器１２が取り付けられた波長可変な非線形
光学結晶１３と、非線形光学結晶１３により発振された
レーザ光７を励起光と出力光の混合光２１中から分光し
、所定波長を取り出すためのプリズム１４とからなる。

波長可変固体レーザ増幅器１１は、前述したようにパラ
メトリック発振器１０から取り出された所定波長のレー
ザ光７を増幅させるための増幅器で、第３図に示す発振
波長域を有するチタンサファイアからなる第１図に示す
レーザロッド１５を有している。さらに波長可変固体レ
ーザ増幅器１１の出力側には、波長可変固体レーザ増幅
器１１で増幅されたレーザ光７の出力をさらに高めるた
めに、レーザロッド８にチタンサファイアが使用された
第２の波長可変固体レーザ増幅器９が設けられている。

第２高調波発生装置１８で波長変換された励起光２は、
パラメトリック発振器１０と波長可変固体レーザ増幅器
１１及び９が最適な割合で励起されるように例えば５３
２ｎ＊の励起光を任意の反射率で反射するビームスプリ
ッタ−２２を介して前記パラメトリック発振器１０、波
長可変固体レーザ増幅器１１及び９に導かれるようにな
っている。

図中２３は例えば５３２ｎｍの波長の光は全反射し、そ
れ以外は透過させるダイクロイックミラー２４はビーム
ダンパーを示す。

また、第２高調波発生装ｇｔｇと、パラメトリック発振
器ＩＯには、励起光２を所定方向へ反射させる複数の反
射ミラー２０を有する遅延光路１９が設けられている。

次に、本発明の実施例の波長可変固体レーザ装置の作用
を説明する。

本発明の実施例の波長可変固体レーザ装置は、第１図に
示すようにＹＡＧレーザ発振器１７で発振したＹＡＧレ
ーザ基本波１６を第２高調波発生装置１８にて波長変換
し、励起光２を取り出し、そののち取り出された励起光
２を遅延光路１９を介してパラメトリック発振器１０へ
送る。パラメトリック発振器ｌＯでは、第２図に示すよ
うに励起光２　　（５３２ｎ■）が温度調整器１２で温
度調整（１１５ａ２−１　／８００　＋　１　／１５８
８の関係になる）された非線形光学結晶１３を通過する
際、結晶温度をある値に保つと、例えば８００ｎ−と１
５８８ｎ■の２つの波長の光に変換され、さらに変換さ
れた光が一対の共振器ミラー６間で共振し、発振する。

パラメトリック発振器１０から出力される光は励起・出
力混合光２１であるため、このうち、所定波長であるレ
ーザ光７　（例えば８００ｎｍ）のみをプリズム１４で
分光して取り出す。

次にまた、第１図に示すパラメトリック発振器１０から
取り出された所定波長のレーザ光７を、チタンサファイ
アのレーザロッド１５を有し、励起光２で励起されたレ
ーザ光の変換効率の高い波長可変固体レーザ増幅器１１
で増幅し、更に同しく励起光２で励起された第２の波長
可変固体レーザ増幅器９で増幅してレーザ光７の出力を
更に増大させる。

このように、レーザ発振器としてパラメトリック発振器
１０を使用しているため、レーザ発振器における共振器
ミラー６の交換および共振器ミラー６のセツティング調
整の必要もなく広範囲の発振波長域を得ることができ、
かつパラメトリック発振器１０で選択されたレーザ光７
を波長可変固体レーザ増幅器１１で増幅するため、励起
光２に対するレーザ光７の変換効率を高くすることがで
きて高出力のレーザ光７が得られる。

また、波長可変固体レーザ増幅器■１を通過したレーザ
光７をさらに第２の波長可変固体レーザ増幅器９で増幅
するために、より以上の高出力のレーザ光７が得られる
。

以上、本発明の詳細な説明したが、本発明はこの実施例
に限定する必要はなく、要旨を逸脱しない範囲での設計
変更などがあっても本発明に含まれる。

例えば、波長可変固体レーザ増幅器としては、通常の増
幅器のほかに、パラメトリック発振器により発振された
レーザ光を共振器を組み込んだ波長可変固体レーザ発振
器に注入して、最終出力光となるレーザ光を発振させる
ものをも含む。

また、励起用レーザ発振器は、ＹＡＧレーザ発振器に限
定されないとともに、適当な遅延光路を設けた１台のレ
ーザ発振器または適当な電気的同期回路をとって同期さ
せた２台以上のパルスレーザ発振器あるいは連続波レー
ザ発振器であって、もよい。

さらに、パラメトリック発振器に導入される励起用レー
ザ発振器から発振される励起光は、５３２ｎｍの第２高
調波に限定させなくとも、そのほかの波長のものでかま
わない。

さらにまた、実施例のパラメトリック発振器は、非線形
光学結晶を温度調整器によって温度調整して発振波長を
選択させているが、必ずしもこれに限定させなくとも、
例えば非線形光学結晶への励起光の入射角を変更するこ
とで発振波長の選択を行うものでもかまわない。

さらにまた、波長可変固体レーザ増幅器に使用されるレ
ーザロッドとしては、チタンサファイアに限定させなく
ともそのほかのレーザロッドあるいは数種類のレーザー
ロッドでもかまわない。

さらにまた、波長可変固体レーザ増幅器から出力された
レーザ光をさらに増幅させる２段目以降のレーザ増幅器
は、必ずしも必要ではないものの、より以上の高出力の
レーザ光が要求される場合には任意に備え得る。

［発明の効果］ 本発明は、レーザ発振器としてパラメトリック発振器を
使用しているため、レーザ発振器における共振器ミラー
の交換および共振器ミラーのセツティング調整の必要も
なく広範囲の発振波長域を得ることができ、かつパラメ
トリック発振器で選択されたレーザ光を波長可変固体レ
ーザ増幅器で増幅するため、励起光に対するレーザ光の
変換効率を高くすることができて高出力のレーザ光が得
られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の波長可変固体レーザ装置の概
略図、第２図はパラメトリック発振器の概略図、第３図
はチタンサファイアレーザの基本波を示す図、第４図は
従来の波長可変固体レーザ装置の概略図である。 図中、ｌは励起用し〜ザ発振器、２は励起光、７はレー
ザ光、１０はパラメトリック発振器、１１は波長可変固
体レーザ増幅器である。 嫌 −ｋ［ｎｍｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）励起光を発振させる励起用レーザ発振器と、該励起
   用レーザ発振器により発振された励起光を基にレーザ光
   を発振させるパラメトリック発振器と、該パラメトリッ
   ク発振器からのレーザ光を増幅させる波長可変固体レー
   ザ増幅器とを備えたことを特徴とする波長可変固体レー
   ザ装置。