JPH05121814A - Laser oscillator using injection method - Google Patents

Laser oscillator using injection method

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JPH05121814A
JPH05121814A JP27804591A JP27804591A JPH05121814A JP H05121814 A JPH05121814 A JP H05121814A JP 27804591 A JP27804591 A JP 27804591A JP 27804591 A JP27804591 A JP 27804591A JP H05121814 A JPH05121814 A JP H05121814A
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JP
Japan
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laser
monitor
laser oscillator
output
light
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Application number
JP27804591A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Sato
健 佐藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide a laser oscillator by using an injection method capable of stably producing a laser beam of high quality and large output having a waveform subjected to injection locking regardless of external influences such as heat and preferably used at general industrial levels. CONSTITUTION:A part of a laser beam 21 from a master laser oscillator 1 is divided to obtain a monitor beam 22 by a dividing means 4. The monitor beam 22 is made incident on a monitor means 9 while periodically blocked by a chopper means 14, and an output monitor signal is generated by a monitor signal generating means 13. By a synchronizing signal generating means 16, a slave laser oscillator 2 is triggered in synchronization with the chopper means 14. A micro-driving means 7 is controlled by a control means 17 on the basis of the output monitor signal, and the resonator length of the slave laser oscillator 2 is adjusted.

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、インジェクション方式
によるレーザ発振器に係り、特にそのレーザ装置の構成
とそれによるインジェクションロック方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an injection type laser oscillator, and more particularly to the structure of a laser device and an injection lock system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、パルス励起レーザ発振器で、
単一周波数となる高品質のレーザ光を得る方法として、
学術分野ではインジェクションロックによる方法が知ら
れている。この方式は、公知の手段により単一周波数で
連続発振するところの駆動側レーザ発振器と従動側レー
ザ発振器を組合せ、駆動側レーザ発振器から弱い種とな
るレーザ光を従動側レーザ発振器に導入し、従動側レー
ザ発振器の強力なレーザ励起領域のゲインを用いて、駆
動側のレーザ光と同質の強力なレーザ光を得る方法であ
る。なお、一般に、学術用語として、駆動側レーザ発振
器をマスターレーザ、また、従動側レーザ発振器をスレ
ーブレーザと称している。そこで、以下の説明では、こ
れらの学術用語を主として使用するものとする。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a pulsed pump laser oscillator,
As a method of obtaining high-quality laser light with a single frequency,
The injection locking method is known in the academic field. In this method, a driving side laser oscillator and a driven side laser oscillator, which continuously oscillate at a single frequency by a known means, are combined, and a weak seed laser beam is introduced from the driving side laser oscillator to the driven side laser oscillator. This is a method of obtaining a strong laser beam of the same quality as the laser beam on the driving side by using the gain of the strong laser excitation region of the side laser oscillator. Generally, as a scientific term, the driving-side laser oscillator is called a master laser, and the driven-side laser oscillator is called a slave laser. Therefore, in the following description, these academic terms will be mainly used.

【0003】図3は、従来の学術研究の分野で用いられ
てきたインジェクション方式によるレーザ発振器の一例
を示す構成図である。以下にはまず、このレーザ発振器
の構成を説明する。図3において、1はマスターレー
ザ、2はスレーブレーザである。マスターレーザ1の発
振縦モードはシングルであり、縦モードを安定化するた
めにスタビライザ3が設けられている。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of an injection type laser oscillator which has been used in the field of conventional academic research. First, the configuration of this laser oscillator will be described below. In FIG. 3, 1 is a master laser and 2 is a slave laser. The oscillation longitudinal mode of the master laser 1 is single, and the stabilizer 3 is provided to stabilize the longitudinal mode.

【0004】スレーブレーザ2は、マスターレーザ1か
ら出射されるレーザ光21の一部を反射してスレーブレ
ーザ2の共振器光軸上に導入するインジェクションミラ
ー4と、共振器を構成する出力ミラー5とリアミラー6
を有している。この場合、インジェクションミラー4
は、マスターレーザ1から出射されるレーザ光21の軸
上に配置されており、また、出力ミラー5とリアミラー
6は、スレーブレーザ2の内部にある強力なレーザ励起
領域を挟んで対向配置されている。
The slave laser 2 reflects a part of the laser light 21 emitted from the master laser 1 and introduces it onto the optical axis of the resonator of the slave laser 2, and an output mirror 5 constituting the resonator. And rear mirror 6
have. In this case, the injection mirror 4
Are arranged on the axis of the laser light 21 emitted from the master laser 1, and the output mirror 5 and the rear mirror 6 are arranged so as to face each other with a strong laser excitation region inside the slave laser 2 interposed therebetween. There is.

【0005】出力ミラー5またはリアミラー6には、導
入したマスターレーザ1のレーザ光とスレーブレーザ2
の共振器長との縦モードを同調するための共振器長を制
御するピエゾ素子7と、このピエゾ素子7を駆動するピ
エゾドライバ8が設けられている。なお、図中では、ピ
エゾ素子7及びピエゾドライバ8は、一例として、リア
ミラー6側に設けられている。
The output mirror 5 or the rear mirror 6 has a laser beam of the master laser 1 and a slave laser 2 introduced therein.
A piezo element 7 for controlling the cavity length for tuning the longitudinal mode with the cavity length and the piezo driver 8 for driving the piezo element 7 are provided. In the figure, the piezo element 7 and the piezo driver 8 are provided on the rear mirror 6 side as an example.

【0006】一方、マスターレーザ1から出射されるレ
ーザ光21の軸上には、インジェクションミラー4を挟
む形でパワーメータ9が配置されており、インジェクシ
ョンミラー4を透過したレーザ光(モニター光)22を
入射して、マスターレーザ1からのレーザ光21の出力
をモニターするようになっている。また、スレーブレー
ザ2から出射されるレーザ光23の軸上には、レーザ光
を二分割するビームスプリッタ10が配置されている。
On the other hand, on the axis of the laser light 21 emitted from the master laser 1, a power meter 9 is arranged so as to sandwich the injection mirror 4, and a laser light (monitor light) 22 which has passed through the injection mirror 4 is provided. Is input to monitor the output of the laser light 21 from the master laser 1. Further, a beam splitter 10 that divides the laser light into two is arranged on the axis of the laser light 23 emitted from the slave laser 2.

【0007】さらに、ビームスプリッタ10によって反
射される一部のレーザ光24の軸上には、レーザ光の波
形を検出するディテクタ11が配置されている。ディテ
クタ11には、トランジェントレコーダ12が接続され
ている。トランジェントレコーダ12は、ディテクタ1
1によって検出されたレーザ光の波形が、単一周波数に
なっているか、または、マスターレーザとスレーブレー
ザの同調が外れていてビーティング波形となっているか
をモニターする装置である。
Further, a detector 11 for detecting the waveform of the laser light is arranged on the axis of a part of the laser light 24 reflected by the beam splitter 10. The transient recorder 12 is connected to the detector 11. The transient recorder 12 is the detector 1
It is a device that monitors whether the waveform of the laser light detected by 1 has a single frequency or whether the master laser and the slave laser are out of synchronization and has a beating waveform.

【0008】次に、以上のような構成を有するレーザ発
振器の作用について説明する。すなわち、マスターレー
ザ1においては、グレーティングを用いる、エタロンを
用いる等の種々の方法により、微弱ではあるが、非常に
高品質のレーザ光が作り出される。しかし、このような
マスターレーザ1においては、非常に微妙な光学素子が
用いられており、これらの光学素子に大出力のレーザ光
に対する耐力がないため、大きな出力を得ることができ
ない。
Next, the operation of the laser oscillator having the above structure will be described. That is, in the master laser 1, a very high quality laser beam, although weak, is produced by various methods such as using a grating and an etalon. However, in such a master laser 1, a very delicate optical element is used, and since these optical elements do not have resistance to a large-power laser beam, a large output cannot be obtained.

【0009】そこで、図3に示すような構成により、マ
スターレーザ1からの微弱なレーザ光21を、スレーブ
レーザ2に導入することにより、強力なレーザ光23を
得ることができる。すなわち、図3に示すように、マス
ターレーザ1からの微弱なレーザ光21を、インジェク
ションミラー4に入射すると、その一部は、スレーブレ
ーザ2の共振器光軸上に導入される。スレーブレーザ2
内に導入されたレーザ光は、スレーブレーザ2の強力な
レーザ励起領域を通過し、スレーブレーザ2の共振器中
において、その励起領域のゲインによって成長し、強力
なレーザ光23となって外部に出射される。
Therefore, with the configuration as shown in FIG. 3, a weak laser beam 21 from the master laser 1 is introduced into the slave laser 2 to obtain a strong laser beam 23. That is, as shown in FIG. 3, when the weak laser light 21 from the master laser 1 is incident on the injection mirror 4, a part of it is introduced onto the resonator optical axis of the slave laser 2. Slave laser 2
The laser light introduced into the inside passes through the strong laser excitation region of the slave laser 2, grows in the resonator of the slave laser 2 by the gain of the excitation region, and becomes the strong laser light 23 to the outside. Is emitted.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な構成のレーザ発振器において、マスターレーザ1から
の微弱なレーザ光21をスレーブレーザ2に導入し、ス
レーブレーザ2を発振させた場合、マスターレーザ1と
スレーブレーザ2の縦モードは通常合わず、わずかにず
れているため、スレーブレーザ2から出射されるレーザ
光23は、ビーティング波形となる。この波形は、ビー
ムスプリッタ10によって反射された一部のレーザ光2
4をディテクタ11で検出することによって得られ、ト
ランジェントレコーダ12によってモニターされる。
By the way, in the laser oscillator having the above configuration, when the weak laser light 21 from the master laser 1 is introduced into the slave laser 2 and the slave laser 2 is oscillated, Since the longitudinal modes of 1 and the slave laser 2 do not normally match and are slightly deviated, the laser light 23 emitted from the slave laser 2 has a beating waveform. This waveform is a part of the laser light 2 reflected by the beam splitter 10.
4 is detected by the detector 11 and monitored by the transient recorder 12.

【0011】このようなビーティング波形のレーザ光2
3を、インジェクションロックのかかった波形にするに
は、スレーブレーザ2のピエゾ素子7に、ピエゾドライ
バ8から電圧を印加し、これによってピエゾ素子7を駆
動して、スレーブレーザ2の共振器長を変化させる。そ
の一方で、マスターレーザ1からのレーザ光21の出力
をパワーメータ9でモニターし、その値が極小値になっ
たところでピエゾ素子7を固定する。
A laser beam 2 having such a beating waveform
In order to make the waveform 3 locked with injection, a voltage is applied from the piezo driver 8 to the piezo element 7 of the slave laser 2, and the piezo element 7 is driven by this, and the resonator length of the slave laser 2 is changed. Change. On the other hand, the output of the laser beam 21 from the master laser 1 is monitored by the power meter 9, and the piezo element 7 is fixed when the value reaches a minimum value.

【0012】すなわち、インジェクションロックになる
と、マスターレーザ1の発振周波数とスレーブレーザ2
の縦モード周波数が一致し、干渉が生じ、マスターレー
ザ1のレーザ光21の出力をモニターしているパワーメ
ータ9の数値が減少するため、パワーメータ9の数値が
極小値付近にある場合には、インジェクションロックの
かかっている状態にある。従って、パワーメータ9の値
が極小値になったところで、前記のようにピエゾ素子7
を固定することより、マスターレーザ1とスレーブレー
ザ2の縦モードが一致し、インジェクションロックのか
かった波形を有するレーザ光22が得られる。
That is, when the injection lock occurs, the oscillation frequency of the master laser 1 and the slave laser 2
Since the longitudinal mode frequencies of the two coincide with each other, interference occurs, and the value of the power meter 9 that monitors the output of the laser light 21 of the master laser 1 decreases, so when the value of the power meter 9 is near the minimum value , The injection lock is applied. Therefore, when the value of the power meter 9 reaches the minimum value, as described above, the piezo element 7
By fixing, the laser light 22 having a waveform in which the longitudinal modes of the master laser 1 and the slave laser 2 coincide with each other and the injection lock is applied can be obtained.

【0013】しかしながら、図3のような装置構成にお
いては、マスターレーザ1からの弱いレーザ光を対象と
するパワーメータ9に、スレーブレーザ2からの強力な
パルス光が入射してしまう場合があり、この結果、パワ
ーメータ9を損傷する危険性がある。また、パワーメー
タ9においては、パルス光のような比較的立ち上がりの
早く且つ立ち下がりも早い波形のパワーを忠実に表わす
ことができず、パルス光がノイズのように表現されるた
め、マスターレーザ1からのレーザ光21の出力を正確
にモニターできなくなるという欠点もある。このような
状態で前記の操作を行っても、インジェクションロック
のかかった波形を有するレーザ光を安定して得ることは
できない。
However, in the apparatus configuration as shown in FIG. 3, a strong pulsed light from the slave laser 2 may enter the power meter 9 for the weak laser light from the master laser 1. As a result, there is a risk of damaging the power meter 9. Further, the power meter 9 cannot faithfully represent the power of a waveform such as pulsed light having a relatively fast rise and a quick fall, and the pulsed light is expressed like noise, so the master laser 1 There is also a drawback that the output of the laser beam 21 from the laser cannot be accurately monitored. Even if the above operation is performed in such a state, it is not possible to stably obtain a laser beam having a waveform with an injection lock.

【0014】さらに、前記のような操作を行った後、そ
のままピエゾドライバ8の電圧を固定しておくと、室温
の変化などの外部の影響によって、スレーブレーザ2の
共振器長が変化する。この結果、マスターレーザ1とス
レーブレーザ2の縦モードがずれるため、スレーブレー
ザ2から出射されるレーザ光23が、再びビーティング
波形となってしまう。
Further, if the voltage of the piezo driver 8 is fixed as it is after the above operation, the resonator length of the slave laser 2 changes due to external influences such as a change in room temperature. As a result, the longitudinal modes of the master laser 1 and the slave laser 2 are deviated from each other, so that the laser light 23 emitted from the slave laser 2 has a beating waveform again.

【0015】本発明は、上記のような従来技術の課題を
解決するために提案されたものであり、その目的は、熱
などの外部影響に拘らず、インジェクションロックのか
かった波形を有する高品質・大出力のレーザ光を安定し
て得ることが可能であり、一般工業レベルでの使用に好
適な、インジェクション方式によるレーザ発振器を得る
ことである。
The present invention was proposed in order to solve the problems of the prior art as described above, and its purpose is to provide a high-quality injection-locked waveform regardless of external influences such as heat. -To obtain a laser oscillator of an injection system, which can stably obtain a high-power laser beam and is suitable for use at a general industrial level.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明のインジェクショ
ン方式によるレーザ発振器は、駆動側レーザ発振器と従
動側レーザ発振器を有し、前記駆動側レーザ発振器から
弱い種となるレーザ光を出射して、この駆動側のレーザ
光を前記従動側レーザ発振器に導入し、前記従動側レー
ザ発振器の強力なレーザ励起領域のゲインを用いて、前
記駆動側のレーザ光と同質の強力なレーザ光を得るよう
に構成された、インジェクション方式によるレーザ発振
器において、前記従動側レーザ発振器の共振器に設けら
れ、その共振器長を調節する微小駆動手段と、前記駆動
側のレーザ光の一部を、モニター光として分割する分割
手段と、前記モニター光を周期的に遮るチョッパー手段
と、前記モニター光を、前記チョッパー手段を介して入
射し、前記駆動側のレーザ光の出力をモニターするモニ
ター手段と、前記モニター手段によってモニターされた
前記駆動側のレーザ光の出力から、前記駆動側のレーザ
光の出力モニター信号を生成するモニター信号生成手段
と、前記チョッパー手段の同期出力信号を、前記従動側
レーザ発振器のトリガー信号として生成する同期信号発
生手段と、前記出力モニター信号を入力し、そのデータ
を基にして前記微小駆動手段を制御する制御手段とを備
えたことを特徴としている。
A laser oscillator according to the injection system of the present invention has a driving side laser oscillator and a driven side laser oscillator, and emits a weak seed laser beam from the driving side laser oscillator. A laser beam on the driving side is introduced into the driven side laser oscillator, and a gain of a strong laser excitation region of the driven side laser oscillator is used to obtain a powerful laser beam of the same quality as the driving side laser beam. In the injection type laser oscillator described above, a minute driving unit provided in the resonator of the driven-side laser oscillator and adjusting the resonator length, and a part of the driving-side laser light are split as monitor light. Splitting means, chopper means for periodically blocking the monitor light, and the monitor light incident through the chopper means, Monitor means for monitoring the output of the laser light, monitor signal generating means for generating an output monitor signal of the drive-side laser light from the output of the drive-side laser light monitored by the monitor means, and the chopper means. Synchronization signal generating means for generating a synchronization output signal of the above as a trigger signal of the driven side laser oscillator, and control means for inputting the output monitor signal and controlling the minute driving means based on the data. It is characterized by

【0017】すなわち、本発明のインジェクション方式
によるレーザ発振器は、マスターレーザからのレーザ光
をチョッパー手段を介してモニター手段に入射し、チョ
ッパー手段に同期してスレーブレーザのトリガーを駆動
すると共に、モニターされたレーザ光の出力を基にした
フィードバック制御によってスレーブレーザの共振器長
を調節するように構成したものである。
That is, in the injection type laser oscillator of the present invention, the laser light from the master laser is incident on the monitor means through the chopper means, the trigger of the slave laser is driven in synchronization with the chopper means, and the laser is monitored. The resonator length of the slave laser is adjusted by feedback control based on the output of the laser light.

【0018】より具体的に、分割手段としては、従来の
技術として前述したように、例えば、マスターレーザか
らのレーザ光をフレーブレーザに導入するインジェクシ
ョンミラーを分割手段として使用することが可能であ
る。また、この他に、ビームスプリッタを使用すること
も可能である。すなわち、この場合には、マスターレー
ザから出射されたレーザ光を一旦ビームスプリッタで分
割し、その一方をスレーブレーザに導入し、他方をモニ
ター光として利用することになる。一方、モニター手段
としては、一般的に、前述したようなパワーメータが使
用される。
More specifically, as the dividing means, as described in the prior art, for example, an injection mirror for introducing the laser beam from the master laser into the flavor laser can be used as the dividing means. In addition to this, it is also possible to use a beam splitter. That is, in this case, the laser light emitted from the master laser is once split by the beam splitter, one of them is introduced into the slave laser, and the other is used as the monitor light. On the other hand, a power meter as described above is generally used as the monitor means.

【0019】[0019]

【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は次の
通りである。まず、分割手段からのレーザ光(モニター
光)を遮るチョッパー手段の同期出力信号によって、ス
レーブレーザのトリガーを駆動する構成であるため、分
割手段としてインジェクションミラーを使用した場合で
あっても、スレーブレーザからの強力なパルス光のモニ
ター手段への入射を確実に防止することができる。その
ため、パワーメータなどのモニター手段を損傷する危険
性はなく、マスターレーザからのレーザ光の出力を正確
にモニターすることができる。
The operation of the present invention having the above construction is as follows. First, since the slave laser trigger is driven by the synchronous output signal of the chopper means for blocking the laser light (monitor light) from the dividing means, even if the injection mirror is used as the dividing means, the slave laser It is possible to reliably prevent the strong pulsed light from entering the monitor means. Therefore, there is no risk of damaging the monitoring means such as the power meter, and the output of the laser light from the master laser can be accurately monitored.

【0020】従って、本発明においては、このように正
確にモニターされたレーザ光の出力から、モニター信号
生成手段によって、正確な出力モニター信号を生成する
ことができるため、この出力モニター信号のデータを基
にして、制御手段により微小駆動手段を制御し、スレー
ブレーザの共振器長を適切に調節することができる。そ
して、このような操作を行うことにより、インジェクシ
ョンロックのかかった波形を有する高品質・大出力のレ
ーザ光を安定して得ることができる。また、熱などの外
部影響によりスレーブレーザの共振器長が変化しても、
必要に応じて前記の操作を適切に行うことができるた
め、常に、インジェクションロックのかかった波形を有
する高品質・大出力のレーザ光を得ることができる。
Therefore, in the present invention, the output signal of the output monitor signal can be obtained because the output signal of the monitor beam can be accurately generated by the monitor signal generating means from the output of the laser beam accurately monitored. Based on this, the fine driving means can be controlled by the control means, and the resonator length of the slave laser can be adjusted appropriately. By performing such an operation, it is possible to stably obtain a high-quality, high-power laser beam having a waveform locked with injection. Also, even if the cavity length of the slave laser changes due to external influences such as heat,
Since the above operation can be appropriately performed as necessary, it is possible to always obtain a high-quality, high-power laser beam having a waveform locked with injection.

【0021】[0021]

【実施例】以下には、本発明の実施例について、図1及
び図2を参照して説明する。ここで、図1は本発明のイ
ンジェクション方式によるレーザ発振器の一実施例を示
す構成図、図2は図1のレーザ発振器におけるチョッパ
ーの羽とチョッパー回転数検出器(同期信号発生手段)
のレーザ光に対する配置関係を示す説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. Here, FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a laser oscillator according to the injection method of the present invention, and FIG. 2 is a chopper blade and a chopper rotation number detector (synchronization signal generating means) in the laser oscillator of FIG.
It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning relationship with respect to the laser beam.

【0022】まず、図1のレーザ発振器の構成を説明す
る。本実施例においては、マスターレーザ(駆動側レー
ザ発振器)1として、連続発振のCO2 レーザが用いら
れ、スレーブレーザ(従動側レーザ発振器)2として、
パルス発振のTEA CO2 レーザが用いられている。
また、マスターレーザ1は、内部にグレーティングを持
ち、波長選択が行われる。さらに、マスターレーザ1の
発振縦モードはシングルであり、縦モードの安定化機構
としてスタビライザ3が設けられている。
First, the structure of the laser oscillator shown in FIG. 1 will be described. In this embodiment, a continuous oscillation CO 2 laser is used as the master laser (driving side laser oscillator) 1, and a slave laser (driven side laser oscillator) 2 is used as the slave laser (driven side laser oscillator) 2.
A pulsed TEA CO 2 laser is used.
Further, the master laser 1 has a grating inside, and wavelength selection is performed. Further, the master laser 1 has a single oscillation longitudinal mode, and the stabilizer 3 is provided as a longitudinal mode stabilizing mechanism.

【0023】一方、図1と図3を比較すれば明らかなよ
うに、本実施例の基本的な構成は、図3に示した従来技
術と同様である。すなわち、スレーブレーザ2は、マス
ターレーザ1からのレーザ光21を導入するインジェク
ションミラー(分割手段)4と、共振器を構成する出力
ミラー5とリアミラー6を有している。リアミラー6に
は、共振器長を制御するピエゾ素子(微小駆動手段)7
と、このピエゾ素子7を駆動するピエゾドライバ8が設
けられている。さらに、インジェクションミラー4を透
過したレーザ光(モニター光)22の出力をモニターす
るパワーメータ(モニター手段)10と、スレーブレー
ザ2から出射されるレーザ光23を分割するビームスプ
リッタ10が設けられ、レーザ光24の波形を検出する
ディテクタ11、及びトランジェントレコーダ12が設
けられている。
On the other hand, as is clear from comparison between FIGS. 1 and 3, the basic structure of this embodiment is the same as that of the prior art shown in FIG. That is, the slave laser 2 has an injection mirror (splitting means) 4 for introducing the laser light 21 from the master laser 1, an output mirror 5 and a rear mirror 6 which form a resonator. The rear mirror 6 has a piezo element (fine driving means) 7 for controlling the resonator length.
And a piezo driver 8 for driving the piezo element 7. Further, a power meter (monitoring means) 10 for monitoring the output of the laser light (monitor light) 22 transmitted through the injection mirror 4 and a beam splitter 10 for splitting the laser light 23 emitted from the slave laser 2 are provided. A detector 11 for detecting the waveform of the light 24 and a transient recorder 12 are provided.

【0024】そして、本実施例においては、以上のよう
な基本的構成に加えて、さらに、次のような構成を有し
ている。すなわち、パワーメータ9に、A/D変換器
(モニター信号生成手段)13が接続され、パワーメー
タ9によってモニターされたマスターレーザ1からのレ
ーザ光21の出力から、出力モニター信号を生成するよ
うになっている。
In addition to the basic structure described above, the present embodiment further has the following structure. That is, an A / D converter (monitor signal generation means) 13 is connected to the power meter 9, and an output monitor signal is generated from the output of the laser light 21 from the master laser 1 monitored by the power meter 9. Is becoming

【0025】また、マスターレーザ1から出射されるレ
ーザ光21の軸上における、インジェクションミラー4
とパワーメータ9との間には、インジェクションミラー
4を透過したレーザ光(モニター光)22を周期的に遮
るためのチョッパー装置(チョッパー手段)14が設け
られている。このチョッパー装置14は、チョッパーの
羽15と、チョッパーの羽15の回転数を制御する装置
本体部と、チョッパーの羽15の回転数に同期して信号
を出すチョッパー回転検出器16からなる。チョッパー
回転数検出器16は、チョッパーの羽15の開閉の同期
出力信号を出力するものであり、スレーブレーザ2の外
部トリガーに接続されている。
The injection mirror 4 on the axis of the laser light 21 emitted from the master laser 1 is also used.
Between the power meter 9 and the power meter 9, there is provided a chopper device (chopper means) 14 for periodically interrupting the laser light (monitor light) 22 transmitted through the injection mirror 4. The chopper device 14 includes a chopper blade 15, a device main body that controls the rotation speed of the chopper blade 15, and a chopper rotation detector 16 that outputs a signal in synchronization with the rotation speed of the chopper blade 15. The chopper rotation speed detector 16 outputs a synchronous output signal for opening / closing the chopper wing 15, and is connected to an external trigger of the slave laser 2.

【0026】なお、チョッパー装置14は、チョッパー
の羽15の一方が、チョッパー回転数検出器16の検出
位置に来た場合に、すなわち、図2に示すように、チョ
ッパーの羽15の片側の先端が、回転軸15aの真下に
配置されたチョッパー回転数検出器16に重なったとき
に、他方のチョッパーの羽15がレーザ光22を遮るよ
うに設定されている。そして、このような状態におい
て、チョッパー回転数検出器16によって同期出力信号
を出力し、この同期出力信号をスレーブレーザ2の外部
トリガーに入力し、スレーブレーザ2を発振させるよう
に設定されている。
The chopper device 14 is such that when one of the chopper wings 15 comes to the detection position of the chopper rotation speed detector 16, that is, as shown in FIG. Is set so that the wing 15 of the other chopper intercepts the laser beam 22 when it overlaps with the chopper rotation speed detector 16 arranged directly below the rotation shaft 15a. Then, in such a state, the chopper rotation number detector 16 outputs a synchronous output signal, and the synchronous output signal is input to an external trigger of the slave laser 2 to oscillate the slave laser 2.

【0027】さらに、図中17は、A/D変換器13に
接続された計算機(制御手段)である。この計算機17
は、A/D変換器11によって生成されたモニター信号
のデータを基にして制御信号を生成し、この制御信号に
より、D/A変換器18を介してピエゾドライバ8を制
御するように設定されている。D/A変換器18は、計
算機17からの制御信号をアナログ信号に変換する機能
を有する。
Further, reference numeral 17 in the drawing denotes a computer (control means) connected to the A / D converter 13. This calculator 17
Generates a control signal based on the data of the monitor signal generated by the A / D converter 11, and is set to control the piezo driver 8 via the D / A converter 18 by this control signal. ing. The D / A converter 18 has a function of converting the control signal from the computer 17 into an analog signal.

【0028】以上のような構成を有する本発明のレーザ
発振器を動作させる際には、以下の操作を行う。すなわ
ち、まず、マスターレーザ1からのレーザ光21を、ス
レーブレーザ2に注入した状態にすると共に、チョッパ
ー装置14を所定の回転数に設定する。
When operating the laser oscillator of the present invention having the above-mentioned structure, the following operation is performed. That is, first, the laser light 21 from the master laser 1 is injected into the slave laser 2, and the chopper device 14 is set to a predetermined rotation speed.

【0029】安定的にインジェクションロックのかかっ
た波形にするには、最初、計算機17の指令により、ピ
エゾドライバ8の印加電圧を0から6V変化させる。こ
れは、ピエゾ素子7の移動量が、レーザ波長の半波長分
以上移動したことに相当する。そして、このように、ピ
エゾドライバ8の印加電圧を変化させる一方で、インジ
ェクションミラー4を透過したレーザ光22をチョッパ
ー装置14で周期的に遮りながらパワーメータ9に入射
することにより、パワーメータ9によってマスターレー
ザ1からのレーザ光21の出力をモニターし、A/D変
換器13によって出力モニター信号を生成して、計算機
17にデータを送る。計算機17は、出力値が極小値に
なったところのピエゾ素子7の移動量を計算して、制御
信号を生成し、ピエゾドライバ8を介してピエゾ素子7
を微量分だけ変化させ、常に出力値が極小値になるよう
に、ピエゾ素子7の移動量を制御する。
In order to obtain a stable injection-locked waveform, the applied voltage of the piezo driver 8 is first changed from 0 to 6 V by a command from the computer 17. This corresponds to the amount of movement of the piezo element 7 having moved by more than a half wavelength of the laser wavelength. As described above, while the applied voltage of the piezo driver 8 is changed, the laser light 22 transmitted through the injection mirror 4 is incident on the power meter 9 while being periodically blocked by the chopper device 14, so that the power meter 9 causes The output of the laser beam 21 from the master laser 1 is monitored, an output monitor signal is generated by the A / D converter 13, and the data is sent to the computer 17. The calculator 17 calculates the amount of movement of the piezo element 7 when the output value becomes a minimum value, generates a control signal, and outputs the control signal via the piezo driver 8.
Is changed by a small amount, and the movement amount of the piezo element 7 is controlled so that the output value is always the minimum value.

【0030】この場合、本実施例においては、チョッパ
ー装置14のチョッパー羽15の位置に同期して、すな
わち、レーザ光を遮っている状態でスレーブレーザ2の
外部トリガーを駆動するように構成しているため、パワ
ーメータ9には、スレーブレーザ2の強力なパルス光が
入射することがない。そのため、パワーメータ9を損傷
する危険性はなく、パワーメータ9によって、マスター
レーザ1からのレーザ光21の出力を正確にモニターす
ることができる。
In this case, in this embodiment, the external trigger of the slave laser 2 is driven in synchronization with the position of the chopper blades 15 of the chopper device 14, that is, in the state where the laser light is blocked. Therefore, the powerful pulsed light of the slave laser 2 does not enter the power meter 9. Therefore, there is no risk of damaging the power meter 9, and the output of the laser light 21 from the master laser 1 can be accurately monitored by the power meter 9.

【0031】従って、本実施例においては、パワーメー
タ9によって正確にモニターされたレーザ光の出力か
ら、A/D変換器11によって正確な出力モニター信号
が生成されるため、計算機17は、この正確な出力モニ
ター信号のデータを基にして、ピエゾ素子7を制御し、
スレーブレーザ2の共振器長を適切に調節することがで
きる。そして、このような操作を行うことにより、イン
ジェクションロックのかかった波形を有する高品質・大
出力のレーザ光を安定して得ることができる。また、熱
などの外部影響によりスレーブレーザの共振器長が変化
しても、必要に応じて前記の操作を適切に行うことがで
きるため、常に、インジェクションロックのかかった波
形を有する高品質・大出力のレーザ光を得ることができ
る。
Therefore, in the present embodiment, the output of the laser beam accurately monitored by the power meter 9 produces an accurate output monitor signal by the A / D converter 11, so that the computer 17 calculates the accurate output monitor signal. Control the piezo element 7 based on the output monitor signal data,
The cavity length of the slave laser 2 can be adjusted appropriately. By performing such an operation, it is possible to stably obtain a high-quality, high-power laser beam having a waveform locked with injection. In addition, even if the cavity length of the slave laser changes due to external influences such as heat, the above operation can be appropriately performed as necessary, so that high-quality, large-sized waveforms with injection locked waveforms are always available. Output laser light can be obtained.

【0032】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、例えば、マスターレーザ1のレーザ光2
1の強さを計測するのに、インジェクションミラー4を
透過したレーザ光22を計測する代わりに、レーザ光2
1をビームスプリッタで分けて、その一方をモニター光
とし、このモニター光によって、マスターレーザ1のレ
ーザ光の出力を計測する構成も可能である。また、ピエ
ゾ素子7をリアミラー6に設置する代わりに、出力ミラ
ー5に設置する構成も可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the laser beam 2 of the master laser 1 is used.
In order to measure the intensity of 1 instead of measuring the laser beam 22 that has passed through the injection mirror 4,
A configuration is also possible in which 1 is divided by a beam splitter, one of them is used as monitor light, and the output of the laser light of the master laser 1 is measured by this monitor light. Further, instead of installing the piezo element 7 on the rear mirror 6, it is possible to install it on the output mirror 5.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱などの外部影響に拘らず、インジェクションロックの
かかった波形を有する高品質・大出力のレーザ光を安定
して得ることが可能であり、一般工業レベルでの使用に
好適な、インジェクション方式によるレーザ発振器を得
ることができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to stably obtain a high-quality, high-power laser beam having an injection-locked waveform regardless of external influences such as heat, and is an injection-type laser suitable for use at a general industrial level. An oscillator can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のインジェクション方式によるレーザ発
振器の一実施例を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a laser oscillator by an injection method of the present invention.

【図2】図1のレーザ発振器におけるチョッパーの羽と
チョッパー回転数検出器(同期信号発生手段)のレーザ
光に対する配置関係を示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an arrangement relationship of a chopper blade and a chopper rotation speed detector (synchronization signal generating means) with respect to laser light in the laser oscillator of FIG.

【図3】従来から用いられてきたインジェクション方式
によるレーザ発振器の一例を示す構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a conventionally used injection type laser oscillator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マスターレーザ(駆動側レーザ発振器) 2…スレーブレーザ(従動側レーザ発振器) 3…スタビライザ 4…インジェクションミラー(分割手段) 5…出力ミラー 6…リアミラー 7…ピエゾ素子(微小駆動手段) 8…ピエゾドライバ 9…パワーメータ(モニター手段) 10…ビームスプリッタ 11…ディテクタ 12…トランジェントレコーダ 13…A/D変換器(モニター信号生成手段) 14…チョッパー装置(チョッパー手段) 15…チョッパーの羽 16…チョッパー回転数検出器(同期信号発生手段) 17…計算機(制御手段) 18…D/A変換器 21〜24…レーザ光 1 ... Master laser (driving side laser oscillator) 2 ... Slave laser (driven side laser oscillator) 3 ... Stabilizer 4 ... Injection mirror (splitting means) 5 ... Output mirror 6 ... Rear mirror 7 ... Piezo element (fine driving means) 8 ... Piezo Driver 9 ... Power meter (monitoring means) 10 ... Beam splitter 11 ... Detector 12 ... Transient recorder 13 ... A / D converter (monitor signal generating means) 14 ... Chopper device (chopper means) 15 ... Chopper wings 16 ... Chopper rotation Number detector (synchronization signal generating means) 17 ... Calculator (control means) 18 ... D / A converter 21-24 ... Laser light

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動側レーザ発振器と従動側レーザ発振
器を有し、前記駆動側レーザ発振器から弱い種となるレ
ーザ光を出射して、この駆動側のレーザ光を前記従動側
レーザ発振器に導入し、前記従動側レーザ発振器の強力
なレーザ励起領域のゲインを用いて、前記駆動側のレー
ザ光と同質の強力なレーザ光を得るように構成された、
インジェクション方式によるレーザ発振器において、 前記従動側レーザ発振器の共振器に設けられ、その共振
器長を調節する微小駆動手段と、 前記駆動側のレーザ光の一部を、モニター光として分割
する分割手段と、 前記モニター光を周期的に遮るチョッパー手段と、 前記モニター光を、前記チョッパー手段を介して入射
し、前記駆動側のレーザ光の出力をモニターするモニタ
ー手段と、 前記モニター手段によってモニターされた前記駆動側の
レーザ光の出力から、前記駆動側のレーザ光の出力モニ
ター信号を生成するモニター信号生成手段と、 前記チョッパー手段の同期出力信号を、前記従動側レー
ザ発振器のトリガー信号として生成する同期信号発生手
段と、 前記出力モニター信号を入力し、そのデータを基にして
前記微小駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを
特徴とするインジェクション方式によるレーザ発振器。
1. A driving-side laser oscillator and a driven-side laser oscillator are provided, wherein the driving-side laser oscillator emits laser light that is a weak seed, and the driving-side laser light is introduced into the driven-side laser oscillator. , Configured to obtain a strong laser beam of the same quality as the laser beam on the driving side by using a gain of a strong laser excitation region of the driven-side laser oscillator,
In the injection-type laser oscillator, a minute driving unit provided in the resonator of the driven-side laser oscillator and adjusting the resonator length thereof, and a dividing unit for dividing a part of the driving-side laser light as monitor light. A chopper means for periodically interrupting the monitor light; a monitor means for injecting the monitor light through the chopper means to monitor an output of the laser light on the driving side; and a monitor means monitored by the monitor means. From the output of the laser light on the driving side, a monitor signal generating means for generating an output monitor signal of the laser light on the driving side, and a synchronous output signal of the chopper means, a synchronizing signal for generating the trigger signal of the driven side laser oscillator. Generating means and the output monitor signal are input, and the minute driving means is based on the data. And a control means for controlling the laser.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023158260A1 (en) * 2022-02-17 2023-08-24 한국광기술원 Dual wavelength laser system and control method therefor

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