JPH05102579A - ビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる方法 - Google Patents
ビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる方法Info
- Publication number
- JPH05102579A JPH05102579A JP3322288A JP32228891A JPH05102579A JP H05102579 A JPH05102579 A JP H05102579A JP 3322288 A JP3322288 A JP 3322288A JP 32228891 A JP32228891 A JP 32228891A JP H05102579 A JPH05102579 A JP H05102579A
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- JP
- Japan
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- pumping
- laser
- laser beam
- auxiliary
- laser beams
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
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Abstract
(57)【要約】
【発明の名称】 ビーム拡がりの小さいレーザー光
を発生させる方法 〔目的〕大規模で複雑な装置を使用することなくビーム
拡がりの小さいレーザー光を発生させる。 〔構成〕予備ポンピングを行ってレーザー光を発生さ
せ、次に適当な時間差の後、予備ポンピングより強度の
大きい主ポンピングを行ってより強度の大きいレーザー
光を発生させることにより、予備ポンピングで得られる
パルスレーザー光のビーム拡がりの小さい部分で主ポン
ピングで起こる反転分布から誘導放出により予備ポンピ
ングが無い場合のレーザー光よりもビーム拡がりの小さ
いパルスレーザー光を得る。
を発生させる方法 〔目的〕大規模で複雑な装置を使用することなくビーム
拡がりの小さいレーザー光を発生させる。 〔構成〕予備ポンピングを行ってレーザー光を発生さ
せ、次に適当な時間差の後、予備ポンピングより強度の
大きい主ポンピングを行ってより強度の大きいレーザー
光を発生させることにより、予備ポンピングで得られる
パルスレーザー光のビーム拡がりの小さい部分で主ポン
ピングで起こる反転分布から誘導放出により予備ポンピ
ングが無い場合のレーザー光よりもビーム拡がりの小さ
いパルスレーザー光を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビーム拡がりの小さい
レーザー光を発生させる方法に関する。
レーザー光を発生させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、パルスレーザー光のビーム拡がり
を小さく抑える方法としては、不安定共振器や注入同期
方式（インゼクションロッキング方式）がある。不安定
共振器を利用したものは、空間フイルターを共振器内に
設置することによってレーザー光からビーム拡がりの小
さい部分を取り出して増幅するものである。また、注入
同期方式は、２台のレーザー装置を用いて、一方のレー
ザー装置で発生したレーザー光を他方のレーザー装置の
共振器内に注入して、そのレーザー光で誘導放出を起こ
すことによってビーム拡がりの小さいレーザー光を得る
ものである。
を小さく抑える方法としては、不安定共振器や注入同期
方式（インゼクションロッキング方式）がある。不安定
共振器を利用したものは、空間フイルターを共振器内に
設置することによってレーザー光からビーム拡がりの小
さい部分を取り出して増幅するものである。また、注入
同期方式は、２台のレーザー装置を用いて、一方のレー
ザー装置で発生したレーザー光を他方のレーザー装置の
共振器内に注入して、そのレーザー光で誘導放出を起こ
すことによってビーム拡がりの小さいレーザー光を得る
ものである。
【０００３】従って、従来の技術によってビーム拡がり
の小さいレーザー光を得るには、レーザー装置が複数個
必要になったり、複雑な光学システムを設けなければな
らなくなり、装置の規模が大きくなり、かつそれらの操
作及び調整が１台のレーザー光を扱うよりも複雑に成ら
ざるを得なかった。
の小さいレーザー光を得るには、レーザー装置が複数個
必要になったり、複雑な光学システムを設けなければな
らなくなり、装置の規模が大きくなり、かつそれらの操
作及び調整が１台のレーザー光を扱うよりも複雑に成ら
ざるを得なかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術におけるこのような問題点を解決し、より容易にビ
ーム拡がりの小さいパルスレーザー光を発生させる方法
を提供することにある。
技術におけるこのような問題点を解決し、より容易にビ
ーム拡がりの小さいパルスレーザー光を発生させる方法
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願発明者は、この目的
達成のため鋭意研究の結果、１台のレーザー装置におい
て、予備ポンピングにより予備レーザー光を発生させ、
この予備レーザー光を基にビーム拡がりの小さいレーザ
ー光を発生させることに想到し、この知見に基づいて本
願発明のビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる
方法を発明するに至った。
達成のため鋭意研究の結果、１台のレーザー装置におい
て、予備ポンピングにより予備レーザー光を発生させ、
この予備レーザー光を基にビーム拡がりの小さいレーザ
ー光を発生させることに想到し、この知見に基づいて本
願発明のビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる
方法を発明するに至った。
【０００６】すなわち、本発明の方法においては、パル
スレーザー装置において、最初に予備ポンピングを行っ
てレーザー光を発生させ、次に適当な時間差の後、予備
ポンピングより強度の大きい主ポンピングを行って予備
ポンピングのレーザー光で得られるパルスレーザー光よ
り強度の大きいレーザー光を発生させることにより、予
備ポンピングで得られるパルスレーザー光のビーム拡が
りの小さい部分で主ポンピングで起こる反転分布から誘
導放出により予備ポンピングが無い場合のレーザー光よ
りもビーム拡がりの小さいパルスレーザー光が得られ
る。
スレーザー装置において、最初に予備ポンピングを行っ
てレーザー光を発生させ、次に適当な時間差の後、予備
ポンピングより強度の大きい主ポンピングを行って予備
ポンピングのレーザー光で得られるパルスレーザー光よ
り強度の大きいレーザー光を発生させることにより、予
備ポンピングで得られるパルスレーザー光のビーム拡が
りの小さい部分で主ポンピングで起こる反転分布から誘
導放出により予備ポンピングが無い場合のレーザー光よ
りもビーム拡がりの小さいパルスレーザー光が得られ
る。
【０００７】一般に、パルスレーザー光は、レーザー媒
質内でパルス的にポンピング（光励起、電子衝突、放電
等）により反転分布を生成し、発生した光が共振器内を
往復し誘導放出を行うことによりレーザー光が形成され
る。従って、パルスレーザー光のビーム拡がりは、パル
スレーザー光の生成された後、時間の経過とともに小さ
くなる。
質内でパルス的にポンピング（光励起、電子衝突、放電
等）により反転分布を生成し、発生した光が共振器内を
往復し誘導放出を行うことによりレーザー光が形成され
る。従って、パルスレーザー光のビーム拡がりは、パル
スレーザー光の生成された後、時間の経過とともに小さ
くなる。
【０００８】次に、本発明の方法の概要を図面によって
説明する。図１において、１はパルスレーザー装置で、
２個の共振器２、２に挟まれたレーザー媒質３に光励
起、電子衝突（光照射、放電）等により初期ポンピング
Ａを行い予備レーザーパルスを発生させる。この予備ポ
ンピングより適当な時間差の後、主ポンピングＢを行
い、この主ポンピングにより形成される反転分布におい
て予備レーザーパルスのビーム拡がりの小さい部分を用
いて誘導放出を行うことにより、１回のポンピングを行
ってパルスレーザー光を発生させたときよりもビーム拡
がりの小さいパルスレーザー光Ｃを発生させることがで
きる。
説明する。図１において、１はパルスレーザー装置で、
２個の共振器２、２に挟まれたレーザー媒質３に光励
起、電子衝突（光照射、放電）等により初期ポンピング
Ａを行い予備レーザーパルスを発生させる。この予備ポ
ンピングより適当な時間差の後、主ポンピングＢを行
い、この主ポンピングにより形成される反転分布におい
て予備レーザーパルスのビーム拡がりの小さい部分を用
いて誘導放出を行うことにより、１回のポンピングを行
ってパルスレーザー光を発生させたときよりもビーム拡
がりの小さいパルスレーザー光Ｃを発生させることがで
きる。
【０００９】図２は、気体レーザーにおいて予備ポンピ
ングと主ポンピングを行うための二重放電回路の一例を
示す図である。図２において、レーザー管２２に、ＬＣ
共振充電型（チョークコイル１３、チョークコイル１
４、コンデンサー１９、コンデンサー２０）で容量移行
型のパルス放電回路が２系統（レーザー管２２を中心に
して左右の回路）繋がれている。初期放電は、スイッチ
ング素子（サイラトロン）１７がオン（ＯＮ）になる
と、コンデンサー１９に蓄えられていた電荷が回路内に
流れ出しコンデンサー２１に充電され、同時にレーザー
管２２に流れ、管内の原子、分子等を励起し、反転分布
を生成し小さなレーザー発振をおこさせる。この直後ス
イッチ素子（サイラトロン）１８がオンになると、同様
にレーザー管２２に反転分布を形成させる。このとき、
レーザー管２２には種火となる予備のレーザー光が存在
し、これによって誘導放出が起こり、ビーム拡がりが小
さく予備パルスレーザー光よりも主力の大きいレーザー
光が得られる。この放電が終わった後、コンデンサー１
９および２０にそれぞれチョークコイル１３および１４
を通して電荷が充電され、充電完了後、さらに同じ様に
二重放電を繰り返す。
ングと主ポンピングを行うための二重放電回路の一例を
示す図である。図２において、レーザー管２２に、ＬＣ
共振充電型（チョークコイル１３、チョークコイル１
４、コンデンサー１９、コンデンサー２０）で容量移行
型のパルス放電回路が２系統（レーザー管２２を中心に
して左右の回路）繋がれている。初期放電は、スイッチ
ング素子（サイラトロン）１７がオン（ＯＮ）になる
と、コンデンサー１９に蓄えられていた電荷が回路内に
流れ出しコンデンサー２１に充電され、同時にレーザー
管２２に流れ、管内の原子、分子等を励起し、反転分布
を生成し小さなレーザー発振をおこさせる。この直後ス
イッチ素子（サイラトロン）１８がオンになると、同様
にレーザー管２２に反転分布を形成させる。このとき、
レーザー管２２には種火となる予備のレーザー光が存在
し、これによって誘導放出が起こり、ビーム拡がりが小
さく予備パルスレーザー光よりも主力の大きいレーザー
光が得られる。この放電が終わった後、コンデンサー１
９および２０にそれぞれチョークコイル１３および１４
を通して電荷が充電され、充電完了後、さらに同じ様に
二重放電を繰り返す。
【００１０】
【実施例】銅蒸気レーザーを用いた本発明の方法による
実験結果を図３に示す。図３において、横軸は初期ポン
ピングと主ポンピングが起こる放電の時間差を示す。縦
軸は、発生したパルスレーザー光（図４参照）に含まれ
る回折限界の数倍程度の０．２ｍｒａｄ成分の全パルス
レーザーエネルギーに含まれる割合（％）を示す。この
図においては、横軸の時間差は、０．２ｍｒａｄ成分が
ピークとなる所を０としている。しかし、現実には１０
ｎｓ程度、またはそれ以上の時間差がある。この図で時
間差の増大とともに０．２ｍｒａｄ成分の割合が少なく
なって行って一定値となる。これは、主ポンピングの発
生する時間が遅くなり予備パルスレーザーによる誘導放
射が起こり難くなるためである。やがて予備レーザーパ
ルス光の影響がなくなり一定値になる。これは予備ポン
ピングが無い場合の元の値を示している。
実験結果を図３に示す。図３において、横軸は初期ポン
ピングと主ポンピングが起こる放電の時間差を示す。縦
軸は、発生したパルスレーザー光（図４参照）に含まれ
る回折限界の数倍程度の０．２ｍｒａｄ成分の全パルス
レーザーエネルギーに含まれる割合（％）を示す。この
図においては、横軸の時間差は、０．２ｍｒａｄ成分が
ピークとなる所を０としている。しかし、現実には１０
ｎｓ程度、またはそれ以上の時間差がある。この図で時
間差の増大とともに０．２ｍｒａｄ成分の割合が少なく
なって行って一定値となる。これは、主ポンピングの発
生する時間が遅くなり予備パルスレーザーによる誘導放
射が起こり難くなるためである。やがて予備レーザーパ
ルス光の影響がなくなり一定値になる。これは予備ポン
ピングが無い場合の元の値を示している。
【００１１】図４は、このときのバイプレナー光電管に
よって観測されるレーザー光のパルス波形を示す。波形
Ｐは、そのまま全体のパルスレーザー光を観測したもの
である。波形Ｑは、その全体のパルスレーザー光の中の
０．２ｍｒａｄの波形を観測したものである。ビーム拡
がりが大きい程０．２ｍｒａｄの波形は小さくなり、ビ
ーム拡がりが小さい程全パルス波形の大きさと同様な形
となる。
よって観測されるレーザー光のパルス波形を示す。波形
Ｐは、そのまま全体のパルスレーザー光を観測したもの
である。波形Ｑは、その全体のパルスレーザー光の中の
０．２ｍｒａｄの波形を観測したものである。ビーム拡
がりが大きい程０．２ｍｒａｄの波形は小さくなり、ビ
ーム拡がりが小さい程全パルス波形の大きさと同様な形
となる。
【図１】本発明の方法の概要を説明する図である。
【図２】本発明の二重放電回路の一具体例を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の方法による一実験結果を示す。
【図４】本発明の方法による実験におけるレーザーパル
スの波形を示す。
スの波形を示す。
１ レーザー装置 ２ 共振器 ３ レーザー媒質 Ａ 初期放電 Ｂ 主放電 Ｃ レーザー光 １１ 直流高圧電源 １２ 直流高圧電源 １３ チョークコイル １４ チョークコイル １５ ダイオード １６ ダイオード １７ サイラトロン １８ サイラトロン １９ コンデンサー ２０ コンデンサー ２１ コンデンサー ２２ レーザー管 ２３ 抵抗 Ｐ 全パルス波形 Ｑ ０．２ｍｒａｄ成分の波形
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有沢 孝５ 茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４ 日本原子力研究所 東海研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】パルスレーザー装置において、最初にレー
ザー媒質を光励起、電子衝突等のポンピングにより小さ
な予備のレーザー光を発生させ、次に適当な時間差の
後、最初のポンピングよりも強度の大きいポンピングを
行って予備のレーザー光よりも強度の大きなレーザー光
を発生せることにより、予備ポンピングで得られるパル
スレーザー光のビーム拡がりの小さい部分で後のポンピ
ングで起こる反転分布から最初の予備ポンピングが無い
場合よりもビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させ
ることから成るビーム拡がりの小さいレーザー光を発生
させる方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3322288A JP2712066B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | ビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる方法 |
| US07/955,431 US5287379A (en) | 1991-10-02 | 1992-10-02 | Method of producing a small beam expansion of laser light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3322288A JP2712066B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | ビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102579A true JPH05102579A (ja) | 1993-04-23 |
| JP2712066B2 JP2712066B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=18141965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3322288A Expired - Lifetime JP2712066B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | ビーム拡がりの小さいレーザー光を発生させる方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5287379A (ja) |
| JP (1) | JP2712066B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007043915A1 (de) * | 2007-09-14 | 2009-03-19 | Robert Bosch Gmbh | Lasereinrichtung und Betriebsverfahren hierfür |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH022188A (ja) * | 1988-06-13 | 1990-01-08 | Shimadzu Corp | エキシマレーザ装置 |
| JPH0384981A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-10 | Toshiba Corp | 狭帯域発振レーザ装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4606034A (en) * | 1985-02-19 | 1986-08-12 | Board Of Trustees, University Of Illinois | Enhanced laser power output |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP3322288A patent/JP2712066B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-10-02 US US07/955,431 patent/US5287379A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH022188A (ja) * | 1988-06-13 | 1990-01-08 | Shimadzu Corp | エキシマレーザ装置 |
| JPH0384981A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-10 | Toshiba Corp | 狭帯域発振レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2712066B2 (ja) | 1998-02-10 |
| US5287379A (en) | 1994-02-15 |
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