JPH05121816A - Frequency stabilized pulse oscillating laser - Google Patents
Frequency stabilized pulse oscillating laserInfo
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- JPH05121816A JPH05121816A JP27804891A JP27804891A JPH05121816A JP H05121816 A JPH05121816 A JP H05121816A JP 27804891 A JP27804891 A JP 27804891A JP 27804891 A JP27804891 A JP 27804891A JP H05121816 A JPH05121816 A JP H05121816A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、パルス発振レーザ光の
周波数安定化に関するものである。特に、インジェクシ
ョンロック方式で単一周波数発振をするパルス発振レー
ザの周波数安定化に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to frequency stabilization of pulsed laser light. In particular, it relates to frequency stabilization of a pulsed laser that oscillates a single frequency by an injection lock method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】まず、ＴＥＡ ＣＯ2 レーザを例に、イ
ンジェクションロックにより単一周波数発振をさせるパ
ルス発振レーザにおける発振周波数安定化の技術と動作
を図に基づいて説明する。図３は、従来の方法により、
インジェクションロックＴＥＡＣＯ2 レーザの発振周波
数を安定化させる場合の構成図を示したものである。 2. Description of the Related Art First, a technique and operation for stabilizing an oscillation frequency in a pulse oscillation laser that oscillates a single frequency by injection locking will be described with reference to the drawings, taking a TEA CO 2 laser as an example. FIG. 3 shows a conventional method.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration for stabilizing the oscillation frequency of an injection lock TEACO 2 laser.
【０００３】図３において、１はスレーブレーザであ
り、ここでは、ＴＥＡ ＣＯ2 レーザ発振器が使用され
ている。このスレーブレーザ１は、スレーブレーザ共振
器を構成する全反射鏡８と出力鏡１０を有しており、全
反射鏡８には、スレーブレーザ共振器の長さを制御する
ための共振器微動装置１１が設けられており、ここで
は、図３に示すように、ピエゾ素子が用いられている。
図中９は、インジェクションロック動作のマスター光を
スレーブレーザ共振器に入射させるためのインジェクシ
ョンミラーであり、１２は、レーザ媒質ガスを励起する
放電部である。なお、図示していないが、放電部１２に
は、放電のための電源が接続されている。In FIG. 3, reference numeral 1 is a slave laser, in which a TEA CO 2 laser oscillator is used. The slave laser 1 has a total reflection mirror 8 and an output mirror 10 which form a slave laser resonator. The total reflection mirror 8 has a resonator fine movement device for controlling the length of the slave laser resonator. 11, a piezo element is used here, as shown in FIG.
In the figure, 9 is an injection mirror for causing the master light of the injection lock operation to enter the slave laser resonator, and 12 is a discharge part for exciting the laser medium gas. Although not shown, a power source for discharging is connected to the discharging unit 12.
【０００４】一方、２は、インジェクションロック動作
のマスター光を発生させるマスターレーザであり、ここ
では、すでに公知の手段で発振周波数が安定化されてい
るＣＷ発振ＣＯ2 レーザが使用されている。また、１３
は、スレーブレーザ共振器内で多重反射した後、出力鏡
１０から出射されるマスター光の一部を取り出すための
半透過鏡であり、７は取り出されたマスター光の強度を
測定するＣＷ光測定用ディテクタである。さらに、４は
共振器微動装置１１を制御駆動する共振器制御装置であ
る。そして、以上の半透過鏡１３、ＣＷ光測定用ディテ
クタ７、共振器制御装置４、及び共振器微動装置１１に
よって、スレーブレーザ共振器の制御系が形成されてい
る。On the other hand, 2 is a master laser for generating master light for injection lock operation, and here, a CW oscillation CO 2 laser whose oscillation frequency is stabilized by a known means is used. Also, 13
Is a semi-transmissive mirror for extracting a part of the master light emitted from the output mirror 10 after multiple reflection in the slave laser resonator, and 7 is a CW optical measurement for measuring the intensity of the extracted master light. Detector. Further, 4 is a resonator control device for controlling and driving the resonator fine movement device 11. A control system of the slave laser resonator is formed by the above semi-transmissive mirror 13, CW light measuring detector 7, resonator control device 4, and resonator fine movement device 11.
【０００５】次に、インジェクションロック方式による
パルス発振レーザの周波数安定化の動作について簡単に
説明する。図３に示すように、マスターレーザ２からの
出力光（マスター光）はインジェクションミラー９を介
してスレーブレーザ共振器に注入され、単一周波数発振
の基本光となる。ここで、スレーブレーザの発振周波数
を安定化するためには、スレーブレーザ共振器の共振周
波数を、常にマスターレーザ２の発振周波数と同調状態
に保つ必要がある。Next, the frequency stabilizing operation of the pulse oscillation laser by the injection lock system will be briefly described. As shown in FIG. 3, the output light (master light) from the master laser 2 is injected into the slave laser resonator via the injection mirror 9 and becomes the basic light of single frequency oscillation. Here, in order to stabilize the oscillation frequency of the slave laser, the resonance frequency of the slave laser resonator must always be kept in tune with the oscillation frequency of the master laser 2.
【０００６】従来、このような同調制御は、スレーブレ
ーザ共振器が同調状態にあるときに出力鏡１０より出射
するマスター光の強度が極大となることを利用して行っ
ている。すなわち、図３に示すように、スレーブレーザ
共振器は、互いに平行に且つ対向して配置された全反射
鏡８と出力鏡１０の二枚の鏡から構成されており、ファ
ブリペロー干渉計を形成している。周知のように、ファ
ブリペロー干渉計は、入射光の周波数ｆ1 と反射鏡間隔
Ｌが、次の式（１）の関係を満足する場合に、同調状態
となり透過率が極大となる。ただし、ここでＭはＬによ
って決まる大きな整数、Ｃは光速である。Conventionally, such tuning control has been performed by utilizing the fact that the intensity of the master light emitted from the output mirror 10 becomes maximum when the slave laser resonator is in the tuning state. That is, as shown in FIG. 3, the slave laser resonator is composed of two mirrors, that is, a total reflection mirror 8 and an output mirror 10 which are arranged in parallel and opposite to each other, and form a Fabry-Perot interferometer. is doing. As is well known, the Fabry-Perot interferometer is in a tuned state and has a maximum transmittance when the frequency f 1 of the incident light and the distance L between the reflecting mirrors satisfy the relationship of the following expression (1). Here, M is a large integer determined by L, and C is the speed of light.
【０００７】 ｆ1 ＝Ｍ・Ｃ／２Ｌ … 式（１） そして、図３において、インジェクションミラー９によ
って反射され、スレーブ共振器内に入射したマスター光
は、全反射鏡８と出射鏡１０とによって形成されるファ
ブリペロー干渉計の中を、インジェクションミラー９で
一部反射されながら、繰返し往復する。そのため、出力
鏡１０から出射するマスター光は、前記の式（１）の関
係が満足されている場合には、繰返し往復による干渉の
結果として、その強度が極大となり、また、式（１）の
関係が満足されてない場合には、マスター光が通過する
光学素子の反射率あるいは透過率を乗じただけの比較的
小さい強度となる。F 1 = M · C / 2L (1) Then, in FIG. 3, the master light reflected by the injection mirror 9 and incident on the slave resonator is reflected by the total reflection mirror 8 and the emission mirror 10. In the formed Fabry-Perot interferometer, it is reciprocated repeatedly while being partially reflected by the injection mirror 9. Therefore, the intensity of the master light emitted from the output mirror 10 becomes maximum as a result of the interference due to repeated round trips when the relationship of the above equation (1) is satisfied. If the relationship is not satisfied, the intensity is relatively small as multiplied by the reflectance or transmittance of the optical element through which the master light passes.
【０００８】従って、従来の技術においては、出力鏡１
０から出射するマスター光の一部を半透過鏡１３によっ
てＣＷ光測定用ディテクタ６に入射させ、その強度を測
定している。そして、ＣＷ光測定用ディテクタ６の出力
信号を共振器制御装置４に供給し、共振器制御装置４の
出力信号によって共振器微動装置１１を駆動し、全反射
鏡８を光軸方向に平行移動させ、共振器の長さを調節す
ることで、同調を図っている。この場合、共振器制御装
置４は、共振器微動装置１１の駆動信号として、結果的
に前記のマスター光強度が常に極大値を保つような信号
を出力するように、公知の技術を用いて構成されてい
る。これらの構成及び方法により、スレーブレーザ共振
器を、マスターレーザ２の発振周波数に対して常に同調
状態に保つことができる。以上が、従来の技術によるパ
ルス発振レーザの周波数安定化方法の基本的内容であ
る。Therefore, in the prior art, the output mirror 1
A part of the master light emitted from 0 is made incident on the CW light measuring detector 6 by the semi-transmissive mirror 13, and the intensity thereof is measured. Then, the output signal of the CW light measuring detector 6 is supplied to the resonator control device 4, the resonator fine movement device 11 is driven by the output signal of the resonator control device 4, and the total reflection mirror 8 is moved in parallel in the optical axis direction. The tuning is performed by adjusting the length of the resonator. In this case, the resonator control device 4 is configured using a known technique so as to output a signal as a drive signal for the resonator fine-motion device 11 so that the master light intensity as a result always maintains a maximum value. Has been done. With these configurations and methods, the slave laser resonator can always be kept in tune with the oscillation frequency of the master laser 2. The above is the basic contents of the frequency stabilization method of the conventional pulsed laser.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術によるパルス発振レーザの周波数安定化方法に
は、次のような問題がある。However, the above-mentioned conventional method for stabilizing the frequency of a pulsed laser has the following problems.
【００１０】すなわち、ＴＥＡ ＣＯ2 レーザのよう
に、高密度で大電力のパルス放電により媒質を励起する
ガスレーザにおいては、放電が起こるとレーザ媒質ガス
の温度や圧力が急激に変化し、その結果屈折率が変わ
り、スレーブレーザ共振器の光学的長さが変化する。し
かも、この変化速度は制御系の応答速度より速いので、
スレーブレーザ共振器は放電と同時に同調状態からずれ
てしまう。このずれ量が小さい場合は、スレーブレーザ
は、マスター光の周波数とわずかに異なる周波数での単
一周波数発振を起こすだけである。そして、ずれ量が一
定であれば、スレーブレーザの発振周波数は安定してい
る。That is, in a gas laser, such as a TEA CO 2 laser, which excites a medium by a high-density and high-power pulse discharge, when the discharge occurs, the temperature and pressure of the laser medium gas rapidly change, resulting in refraction. The rate changes and the optical length of the slave laser cavity changes. Moreover, since the speed of change is faster than the response speed of the control system,
The slave laser resonator shifts from the tuning state at the same time as the discharge. When this amount of deviation is small, the slave laser only oscillates at a single frequency at a frequency slightly different from the frequency of the master light. If the deviation amount is constant, the oscillation frequency of the slave laser is stable.
【００１１】これに対し、スレーブレーザ共振器のずれ
量が大きい場合には、スレーブレーザは、インジェクシ
ョンロックのかからないマルチ縦モード発振を起こして
しまい、その発振周波数を安定化することは困難であ
る。この問題は、大出力ＴＥＡＣＯ2 レーザのような高
密度大電力のパルス放電で励起するガスレーザの場合に
特に顕著である。そして、このようなレーザの発振周波
数を、前述した従来方法で安定化することは非常に困難
である。さらに、放電励起のガスレーザに限らず、高密
度の光励起を行う固体レーザにおいても、温度上昇によ
るレーザ媒質の急激な屈折率変化は同じような問題を潜
在的に含んでいる。On the other hand, when the deviation amount of the slave laser resonator is large, the slave laser causes multi-longitudinal mode oscillation without injection lock, and it is difficult to stabilize the oscillation frequency. This problem is particularly remarkable in the case of a gas laser excited by a pulse discharge of high density and high power, such as a high power TEACO 2 laser. Further, it is very difficult to stabilize the oscillation frequency of such a laser by the above-mentioned conventional method. Further, not only the discharge-excited gas laser but also the solid-state laser that performs high-density photoexcitation has the potential that the rapid change in the refractive index of the laser medium due to the temperature rise has a similar problem.
【００１２】本発明の目的は、前述のような従来技術の
課題を解決し、高密度大電力のパルス放電で励起される
ガスレーザや高密度光励起の固体レーザにおいて、レー
ザ媒質を励起することに起因するスレーブレーザ共振器
の光学的長さの変化とは無関係に、そのインジェクショ
ンロック動作における発振周波数を確実に安定化可能
な、優れた周波数安定化パルス発振レーザを提供するこ
とである。The object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to excite a laser medium in a gas laser excited by a high-density and high-power pulse discharge or a high-density photoexcited solid-state laser. An object of the present invention is to provide an excellent frequency-stabilized pulsed laser capable of reliably stabilizing the oscillation frequency in the injection lock operation regardless of the change in the optical length of the slave laser resonator.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明による周波数安定
化パルス発振レーザは、共振器長制御用微動装置を備え
てパルス発振するスレーブレーザと、予め安定化された
発振周波数によってＣＷ発振するマスターレーザと、ミ
ラー間隔制御用微動装置を備え、前記マスターレーザか
らの出力光の一部と前記スレーブレーザからの出力光の
一部とを互いに重ね合わせて入射する比較用ファブリペ
ロー干渉計と、前記比較用ファブリペロー干渉計を通過
した前記スレーブレーザからの出力光の一部を受光し、
その強度を測定するパルス光測定用ディテクタと、前記
比較用ファブリペロー干渉計を通過した前記マスターレ
ーザからの出力光の一部を受光し、その強度を測定する
ＣＷ光測定用ディテクタと、前記ＣＷ光測定用ディテク
タの出力が極大となるように、前記比較用ファブリペロ
ー干渉計の前記ミラー間隔制御用微動装置を制御する比
較用ファブリペロー干渉計制御装置と、前記パルス光測
定用ディテクタの出力が極大となるように、前記スレー
ブレーザの前記共振器長制御用微動装置を制御するスレ
ーブレーザ共振器長制御装置とを備えたことを特徴とし
ている。A frequency-stabilized pulsed laser according to the present invention comprises a slave laser which is equipped with a fine-tuning device for controlling the length of a resonator and which pulse-oscillates, and a master laser which CW-oscillates at a previously stabilized oscillation frequency. And a comparative Fabry-Perot interferometer, which comprises a fine movement device for mirror spacing control, in which a part of the output light from the master laser and a part of the output light from the slave laser are incident on each other in an overlapping manner. For receiving a part of the output light from the slave laser that has passed through the Fabry-Perot interferometer for
A pulse light measuring detector for measuring the intensity thereof, a CW light measuring detector for receiving a part of the output light from the master laser which has passed through the comparative Fabry-Perot interferometer, and measuring the intensity thereof, and the CW. The output of the detector for light measurement is maximized, the output of the detector for measuring the pulsed light and the comparison Fabry-Perot interferometer controller for controlling the fine movement device for mirror spacing control of the Fabry-Perot interferometer for comparison. A slave laser resonator length control device for controlling the resonator length controlling fine movement device of the slave laser is provided so as to be maximized.
【００１４】より具体的に、本発明による周波数安定化
パルス発振レーザの基本的な構成について、図１を参照
して説明する。図１に示すように、本発明においては、
スレーブレーザ１とマスターレーザ２の他に、新たに、
制御系中に、誤差検出を目的として、比較用ファブリペ
ロー干渉計（比較干渉計）３を設ける。また、この比較
用ファブリペロー干渉計３に、マスターレーザからの出
力光の一部と、スレーブレーザからの出力光の一部を入
射させ、通過させた後に、それぞれ、ＣＷ光測定用ディ
テクタ（Ｄｃ）７とパルス光測定用ディテクタ（Ｄｐ）
６によって、各々の強度を測定する。そして、比較用フ
ァブリペロー干渉計制御装置（比較干渉計制御装置）５
によって、ＣＷ光測定用ディテクタ（Ｄｃ）７の出力が
極大となるように、比較干渉計３のミラー間隔制御用微
動装置（図示せず）を制御する。さらに、スレーブレー
ザ共振器長制御装置（共振器制御装置）４によって、パ
ルス光測定用ディテクタ（Ｄｐ）６の出力が極大となる
ように、スレーブレーザ１の共振器長制御用微動装置
（図示せず）を制御する。More specifically, the basic structure of the frequency stabilized pulsed laser according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, in the present invention,
In addition to the slave laser 1 and the master laser 2,
A Fabry-Perot interferometer for comparison (comparative interferometer) 3 is provided in the control system for the purpose of error detection. Further, a part of the output light from the master laser and a part of the output light from the slave laser are made incident on and passed through the comparison Fabry-Perot interferometer 3, and then the detectors for measuring CW light (Dc ) 7 and detector for pulsed light measurement (Dp)
6. Measure each intensity according to 6. And the Fabry-Perot interferometer controller for comparison (comparative interferometer controller) 5
In this way, the mirror spacing control fine movement device (not shown) of the comparison interferometer 3 is controlled so that the output of the CW light measurement detector (Dc) 7 becomes maximum. Further, the slave laser resonator length control device (resonator control device) 4 causes the output of the pulse light measuring detector (Dp) 6 to be maximized, and the fine adjustment device for resonator length control of the slave laser 1 (not shown). Control).
【００１５】[0015]
【作用】以上のような構成を有する本発明の周波数安定
化パルス発振レーザにおいては、比較用ファブリペロー
干渉計制御装置によって、ＣＷ光測定用ディテクタの出
力が極大となるように、比較干渉計のミラー間隔制御用
微動装置を制御することで、比較干渉計をマスター光の
周波数に同調させることができる。そして、このような
同調状態で、スレーブレーザ共振器長制御装置によっ
て、パルス光測定用ディテクタの出力が極大となるよう
に、スレーブレーザの共振器長制御用微動装置を制御す
ることで、スレーブレーザの発振周波数を比較干渉計に
同調させることができる。従って、結果的に、スレーブ
レーザ光の周波数をマスター光の周波数に合致させるこ
とができる。In the frequency-stabilized pulsed laser of the present invention having the above-described structure, the comparison Fabry-Perot interferometer controller controls the comparison interferometer so that the output of the CW light measuring detector becomes maximum. The comparative interferometer can be tuned to the frequency of the master light by controlling the fine movement device for mirror interval control. Then, in such a tuning state, the slave laser resonator length control device controls the slave laser resonator length control fine control device so that the output of the pulsed light measurement detector becomes maximum, thereby making the slave laser The oscillation frequency of can be tuned to the comparison interferometer. Therefore, as a result, the frequency of the slave laser light can be matched with the frequency of the master light.
【００１６】すなわち、図１に示すように、マスターレ
ーザ２の出力光の一部は、比較干渉計３に入射し透過し
た後、ＣＷ光測定用ディテクタ（Ｄｐ）７によってその
強度が測定される。このＣＷ光測定用ディテクタ（Ｄ
ｐ）７の出力信号は、比較干渉計制御装置５に供給さ
れ、比較干渉計制御装置５は、ＣＷ光測定用ディテクタ
（Ｄｐ）７の出力信号が最大になるように、比較干渉計
３の鏡面間隔を制御する。That is, as shown in FIG. 1, a part of the output light of the master laser 2 is incident on the comparison interferometer 3 and transmitted therethrough, and then the intensity thereof is measured by the CW light measuring detector (Dp) 7. .. This CW light measurement detector (D
The output signal of the comparison interferometer 3 is supplied to the comparison interferometer control device 5, and the comparison interferometer control device 5 outputs the output signal of the detector (Dp) 7 for measuring CW light to the maximum of the comparison interferometer 3. Controls mirror spacing.
【００１７】ところで、ファブリペロー干渉計は、前述
したように、式（１）を満足している場合に同調状態に
あり、透過は極大となる。このことを利用して、比較干
渉計制御装置５はＣＷ光測定用ディテクタ（Ｄｐ）７の
出力信号が極大になるように鏡面間隔を制御することに
よって、比較干渉計３をマスター光の周波数に対して常
に同調状態に保つことができる。As described above, the Fabry-Perot interferometer is in the tuning state when the expression (1) is satisfied, and the transmission becomes maximum. Utilizing this, the comparison interferometer control device 5 controls the comparison interferometer 3 to the frequency of the master light by controlling the mirror surface interval so that the output signal of the CW light measurement detector (Dp) 7 becomes maximum. On the other hand, it can always be kept in tune.
【００１８】次に、スレーブレーザ１の出力光の一部
は、比較干渉計３に入射した後、パルス光測定用ディテ
クタ（Ｄｃ）６によってその強度が測定される。このパ
ルス光測定用ディテクタ（Ｄｃ）６の出力信号は、共振
器制御装置４に供給され、共振器制御装置４はパルス光
測定用ディテクタ（Ｄｃ）６の出力信号が極大となるよ
うに、スレーブレーザ共振器の長さを制御する。この場
合も、上記と同じ原理により、スレーブレーザ出力光の
周波数が比較干渉計に対して同調状態にあれば透過率が
極大となる。従って、比較干渉計３を透過するスレーブ
レーザ光の強度が極大となるようにスレーブレーザ共振
器の長さを制御することにより、スレーブレーザ１の発
振周波数を比較干渉計３に同調させることができる。Next, a part of the output light of the slave laser 1 is incident on the comparison interferometer 3 and then its intensity is measured by the pulse light measuring detector (Dc) 6. The output signal of the pulse light measurement detector (Dc) 6 is supplied to the resonator control device 4, and the resonator control device 4 slaves the output signal of the pulse light measurement detector (Dc) 6 to a maximum. Controls the length of the laser cavity. Also in this case, if the frequency of the slave laser output light is in a tuned state with respect to the comparative interferometer, the transmittance becomes maximum according to the same principle as above. Therefore, the oscillation frequency of the slave laser 1 can be tuned to the comparative interferometer 3 by controlling the length of the slave laser resonator so that the intensity of the slave laser light passing through the comparative interferometer 3 is maximized. ..
【００１９】この場合、比較干渉計３は前述したよう
に、マスター光の周波数にすでに同調しているため、結
果的に、スレーブレーザ出力光の周波数をマスター光の
周波数に合致させることができる。以上のことを要約す
れば、本発明の構成とすることにより、比較干渉計３を
仲介としてマスターレーザ２の発振周波数にスレーブレ
ーザ１の発振周波数を合致させることができる。In this case, since the comparison interferometer 3 is already tuned to the frequency of the master light as described above, as a result, the frequency of the slave laser output light can be matched with the frequency of the master light. To summarize the above, with the configuration of the present invention, the oscillation frequency of the slave laser 1 can be matched with the oscillation frequency of the master laser 2 through the comparison interferometer 3.
【００２０】[0020]
【実施例】以下には、本発明を、インジェクションロッ
ク動作のＴＥＡ ＣＯ2 レーザに適用した場合の実施例
について、図２を参照して説明する。図２に示すよう
に、本実施例の主要構成要素は、ＴＥＡ ＣＯ2 レーザ
であるスレーブレーザ１、周波数安定化ＣＷ発振ＣＯ2
レーザであるマスターレーザ２、比較ファブリペロー干
渉計（比較干渉計）３、パルス光測定用ディテクタ（Ｄ
ｃ）６、ＣＷ光測定用ディテクタ（Ｄｃ）７、比較用フ
ァブリペロー干渉計制御装置（比較干渉計制御装置）
５、スレーブレーザ共振器長制御装置（共振器長制御装
置）４、比較干渉計のミラー間隔制御用微動装置（比較
干渉計微動装置）１７、共振器長制御用微動装置（共振
器微動装置）１１である。EXAMPLE An example in which the present invention is applied to a TEA CO 2 laser having an injection lock operation will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the main components of this embodiment are a slave laser 1 which is a TEA CO 2 laser, a frequency-stabilized CW oscillation CO 2
Master laser 2 which is a laser, comparative Fabry-Perot interferometer (comparative interferometer) 3, detector for pulsed light measurement (D
c) 6, CW light measuring detector (Dc) 7, comparative Fabry-Perot interferometer controller (comparative interferometer controller)
5, slave laser resonator length control device (resonator length control device) 4, fine movement device for comparative mirror spacing control (comparison interferometer fine movement device) 17, fine movement device for resonator length control (resonator fine movement device) Eleven.
【００２１】そして、図２に示すように、本実施例のス
レーブレーザ１は、前記の従来技術と同様の構成を有し
ている。すなわち、スレーブレーザ共振器を構成する全
反射鏡８と出力鏡１０を有しており、全反射鏡８には、
スレーブレーザ共振器の長さを制御するための共振器微
動装置１１が設けられており、ここでは、図２に示すよ
うに、ピエゾ素子が用いられている。また、スレーブレ
ーザ１は、インジェクションロック動作のマスター光を
スレーブレーザ共振器に入射させるためのインジェクシ
ョンミラー９、及びレーザ媒質ガスを励起する放電部１
２を有している。なお、図示していないが、放電部１２
には、放電のための電源が接続されている。一方、マス
ターレーザ２も、前記の従来技術と同様に、すでに公知
の手段出発振周波数が安定化されているＣＷ発振ＣＯ2
レーザである。このマスターレーザ２の内部構造は図示
していない。As shown in FIG. 2, the slave laser 1 of this embodiment has the same structure as that of the above-mentioned prior art. That is, it has a total reflection mirror 8 and an output mirror 10 which form a slave laser resonator, and the total reflection mirror 8 includes:
A resonator fine-moving device 11 for controlling the length of the slave laser resonator is provided, and a piezo element is used here as shown in FIG. Further, the slave laser 1 includes an injection mirror 9 for causing the master light of the injection lock operation to enter the slave laser resonator, and a discharge unit 1 for exciting the laser medium gas.
Have two. Although not shown, the discharge unit 12
A power supply for discharging is connected to. On the other hand, the master laser 2 is also a CW oscillation CO 2 whose already-known oscillation frequency has been stabilized, as in the above-mentioned prior art.
It is a laser. The internal structure of this master laser 2 is not shown.
【００２２】さらに、本発明の特徴に従って設けられた
比較干渉計３は、互いに平行に且つ間隔を隔てて対向し
て配置された二枚の干渉計ミラー１６と、その一方のミ
ラーを光軸方向に平行移動するように設けられた比較干
渉計微動装置１７を有している。また、図中１３は、ス
レーブレーザ出力光の一部を取出すための半透過鏡、１
４は光路を曲げるための反射鏡である。１５はマスター
光の一部を取出し、スレーブレーザ光の一部を透過させ
るための半透過鏡である。１８は比較干渉計を透過した
光を二つに分けるための半透過鏡である。なお、パルス
光測定用ディテクタ（Ｄｃ）６、ＣＷ光測定用ディテク
タ（Ｄｃ）７、比較干渉計制御装置５、及び共振器長制
御装置４の配置構成は、図１に示した基本構成と同様で
ある。Further, the comparison interferometer 3 provided in accordance with the features of the present invention has two interferometer mirrors 16 arranged parallel to each other and facing each other with a space therebetween, and one of the mirrors 16 is arranged in the optical axis direction. It has a comparative interferometer fine movement device 17 provided so as to be moved in parallel. Reference numeral 13 in the drawing denotes a semi-transmissive mirror for extracting a part of the slave laser output light,
Reference numeral 4 is a reflecting mirror for bending the optical path. Reference numeral 15 is a semi-transmissive mirror for extracting a part of the master light and transmitting a part of the slave laser light. Reference numeral 18 is a semi-transmissive mirror for dividing the light transmitted through the comparative interferometer into two. The arrangement configuration of the pulse light measurement detector (Dc) 6, the CW light measurement detector (Dc) 7, the comparative interferometer control device 5, and the resonator length control device 4 is the same as the basic configuration shown in FIG. Is.
【００２３】以上のような構成を有する本実施例の作用
を以下に説明する。まず、マスターレーザ２の出力光
（マスター光）は、半透過鏡１５によって二つに分けら
れ、その一部が比較干渉計３に入射し、残りはインジェ
クションミラー９を介してスレーブレーザ共振器内に注
入され、インジェクションロック動作の基本光となる。
このうち、比較干渉計３に入射した光は、二枚の干渉計
ミラー１６の間で多重反射を繰返した後、出射して、半
透過鏡１８でその一部が反射され、ＣＷ光測定用ディテ
クタ（Ｄｐ）７に達する。The operation of this embodiment having the above structure will be described below. First, the output light (master light) of the master laser 2 is divided into two by the semi-transmissive mirror 15, a part of which is incident on the comparison interferometer 3, and the rest is injected through the injection mirror 9 into the slave laser resonator. It becomes the basic light of injection lock operation.
Of these, the light incident on the comparative interferometer 3 is repeatedly reflected multiple times between the two interferometer mirrors 16 and then emitted, and a part of the light is reflected by the semi-transmissive mirror 18 for CW light measurement. Reach detector (Dp) 7.
【００２４】そして、ＣＷ光測定用ディテクタ（Ｄｐ）
７の出力信号は、比較干渉計制御装置５に供給され、比
較干渉計制御装置５はこの信号が最大になるように、比
較干渉計微動装置１７へ駆動信号を送り、干渉計ミラー
１６の間隔を制御する。これは、前述したように、ファ
ブリペロー干渉計ミラーの反射面間隔Ｌと入射光の周波
数ｆ1 が、前記の式（１）を満足して同調状態にある
と、出射光の強度が極大になるという原理に基づくもの
である。この場合、比較干渉計３は、スレーブレーザ１
と異なり、内部に放電のような媒質の光学的性質を変化
させるものがない。従って、以上のような同調制御によ
り、比較干渉計３を、入射光すなわちマスター光に対し
て常に同調状態に保つことができる。Then, a CW light measurement detector (Dp)
The output signal of 7 is supplied to the comparison interferometer control device 5, and the comparison interferometer control device 5 sends a drive signal to the comparison interferometer fine movement device 17 so that this signal becomes maximum, and the distance between the interferometer mirrors 16 is increased. To control. This is because, as described above, when the reflection surface distance L of the Fabry-Perot interferometer mirror and the frequency f 1 of the incident light satisfy the above equation (1) and are in a tuned state, the intensity of the emitted light is maximized. It is based on the principle of becoming. In this case, the comparison interferometer 3 uses the slave laser 1
Unlike, there is nothing inside that changes the optical properties of the medium, such as discharge. Therefore, by the above tuning control, the comparison interferometer 3 can always be kept in a tuning state with respect to the incident light, that is, the master light.
【００２５】また、このような同調状態にある比較干渉
計３に対して、スレーブレーザ出力光の一部が、半透過
鏡１３，反射鏡１４によってマスター光と重ね合わせら
れた状態で入射する。上記と同様に、このスレーブレー
ザ出力光も干渉計ミラー１６の間で多重反射を繰返した
後、出射して、パルス光測定用ディテクタ（Ｄｃ）６に
達する。Further, a part of the slave laser output light is incident on the comparison interferometer 3 in such a tuned state in a state of being superposed on the master light by the semi-transmissive mirror 13 and the reflecting mirror 14. Similarly to the above, the slave laser output light also repeats multiple reflections between the interferometer mirrors 16 and then exits to reach the pulse light measuring detector (Dc) 6.
【００２６】そして、パルス光測定用ディテクタ（Ｄ
ｃ）６の出力信号は、共振器制御装置４に供給される。
共振器制御装置４は、この信号が極大になるように、共
振器微動装置１１へ駆動信号を送り、スレーブレーザ共
振器の全反射鏡８と出力鏡１０との間隔を制御する。こ
のことは、スレーブレーザ１の発振周波数を比較干渉計
３に対して同調させることに他ならない。しかも、この
時点において、比較干渉計３は、すでにマスターレーザ
２の発振周波数に同調しているので、以上のようなスレ
ーブレーザ１の同調制御により、スレーブレーザ１の発
振周波数をマスターレーザ２の発振周波数に同調させる
ことができる。Then, the detector for measuring the pulsed light (D
The output signal of c) 6 is supplied to the resonator control device 4.
The resonator control device 4 sends a drive signal to the resonator fine movement device 11 so as to maximize this signal, and controls the distance between the total reflection mirror 8 and the output mirror 10 of the slave laser resonator. This is nothing but tuning the oscillation frequency of the slave laser 1 with respect to the comparison interferometer 3. Moreover, since the comparison interferometer 3 is already tuned to the oscillation frequency of the master laser 2 at this point, the oscillation frequency of the slave laser 1 is oscillated by the oscillation of the master laser 2 by the tuning control of the slave laser 1 as described above. Can be tuned to frequency.
【００２７】ところで、本実施例においては、上記のよ
うに重ね合わせられた光に対して、ＣＷ光測定用ディテ
クタ（Ｄｐ）７は、マスター光のみを測定し、パルス光
測定用ディテクタ（Ｄｃ）６は、スレーブレーザ光のみ
を測定しなければならない。このような選択的な測定
は、各光の比較干渉計への入射強度、各ディテクタの感
度を適切に選ぶなどの公知の技術によって容易に実現可
能である。By the way, in this embodiment, the CW light measuring detector (Dp) 7 measures only the master light with respect to the superimposed light as described above, and the pulse light measuring detector (Dc). 6 must measure only the slave laser light. Such selective measurement can be easily realized by a known technique such as appropriately selecting the incident intensity of each light on the comparison interferometer and the sensitivity of each detector.
【００２８】以上説明してきたことを総括すれば、本実
施例による同調制御は、基準値と制御量の比較を、スレ
ーブレーザ１及びマスターレーザ２とは独立して別に設
けた比較用ファブリペロー干渉計３で行っている。しか
も、放電の影響を受けた結果のスレーブレーザ発振周波
数そのものを、基準となるマスターレーザ発振周波数と
比較している。これらの結果として、スレーブレーザの
放電とは無関係に、確実に発振周波数を安定化すること
ができる。In summary of what has been described above, in the tuning control according to the present embodiment, the comparison between the reference value and the control amount is performed independently of the slave laser 1 and the master laser 2 and the comparison Fabry-Perot interference is provided. There are 3 in total. Moreover, the slave laser oscillation frequency itself as a result of the influence of the discharge is compared with the reference master laser oscillation frequency. As a result, the oscillation frequency can be reliably stabilized regardless of the discharge of the slave laser.
【００２９】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、各構成要素の具体的な構成は、適宜変更
可能である。例えば、微動装置として、ピエゾ素子以外
の手段を使用することも可能である。また、本発明は、
放電励起のガスレーザに限らず、高密度の光励起による
固体レーザにもそのまま利用可能である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and the concrete constitution of each constituent element can be appropriately changed. For example, it is possible to use means other than the piezo element as the fine movement device. Further, the present invention is
The present invention can be applied not only to a discharge-excited gas laser but also to a solid-state laser excited by high-density light.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、インジェクションロック方式で動作するレーザの発
振周波数安定化制御にあたって、スレーブレーザ，マス
ターレーザとは別に設置した比較ファブリペロー干渉計
を仲介として、マスターレーザの発振周波数とスレーブ
レーザーの発振周波数とが合致しているか否かを判定で
きる。従って、高密度大電力のパルス放電で励起される
ガスレーザや高密度光励起の固体レーザにおいて、レー
ザ媒質を励起することに起因するスレーブレーザ共振器
の光学的長さの変化とは無関係に、そのインジェクショ
ンロック動作における発振周波数を確実に安定化可能
な、優れた周波数安定化パルス発振レーザを提供するこ
とができる。As described above, in the present invention, in controlling the oscillation frequency stabilization of the laser operating in the injection lock system, the comparison Fabry-Perot interferometer installed separately from the slave laser and the master laser is used as an intermediary. It is possible to determine whether the oscillation frequency of the master laser and the oscillation frequency of the slave laser match. Therefore, in a gas laser excited by a high-density and high-power pulse discharge or a solid-state laser excited by high-density light, its injection is irrespective of the change in the optical length of the slave laser resonator caused by exciting the laser medium. It is possible to provide an excellent frequency-stabilized pulsed laser capable of reliably stabilizing the oscillation frequency in the lock operation.
【図１】本発明による周波数安定化パルス発振レーザの
基本的構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a frequency-stabilized pulsed laser according to the present invention.
【図２】本発明による周波数安定化パルス発振レーザの
一実施例を示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of a frequency-stabilized pulsed laser according to the present invention.
【図３】従来の技術によりインジェクションロックレー
ザの発振周波数を安定化する場合の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram in the case of stabilizing the oscillation frequency of an injection lock laser by a conventional technique.
１…スレーブレーザ ２…マスターレーザ ３…比較干渉計（比較用ファブリペロー干渉計） ４…共振器制御装置（スレーブレーザ共振器長制御装
置） ５…比較干渉計制御装置（比較用ファブリペロー干渉計
制御装置） ６…パルス光測定用ディテクタ（Ｄｐ） ７…ＣＷ光測定用ディテクタ（Ｄｃ） ８…全反射鏡 ９…インジェクションミラー １０…出力鏡 １１…共振器微動装置（共振器長制御用微動装置） １２…放電部 １３，１５，１８…半透過鏡 １４…反射鏡 １６…干渉計ミラー １７…比較干渉計微動装置1 ... Slave laser 2 ... Master laser 3 ... Comparison interferometer (Comparison Fabry-Perot interferometer) 4 ... Resonator controller (slave laser cavity length controller) 5 ... Comparison interferometer controller (Comparison Fabry-Perot interferometer) Control device) 6 ... Detector for pulsed light measurement (Dp) 7 ... Detector for CW light measurement (Dc) 8 ... Total reflection mirror 9 ... Injection mirror 10 ... Output mirror 11 ... Resonator fine movement device (resonator length control fine movement device) ) 12 ... Discharging part 13, 15, 18 ... Semi-transmissive mirror 14 ... Reflective mirror 16 ... Interferometer mirror 17 ... Comparative interferometer fine movement device
Claims (1)
発振するスレーブレーザと、 予め安定化された発振周波数によってＣＷ発振するマス
ターレーザと、 ミラー間隔制御用微動装置を備え、前記マスターレーザ
からの出力光の一部と前記スレーブレーザからの出力光
の一部とを互いに重ね合わせて入射する比較用ファブリ
ペロー干渉計と、 前記比較用ファブリペロー干渉計を通過した前記スレー
ブレーザからの出力光の一部を受光し、その強度を測定
するパルス光測定用ディテクタと、 前記比較用ファブリペロー干渉計を通過した前記マスタ
ーレーザからの出力光の一部を受光し、その強度を測定
するＣＷ光測定用ディテクタと、 前記ＣＷ光測定用ディテクタの出力が極大となるよう
に、前記比較用ファブリペロー干渉計の前記ミラー間隔
制御用微動装置を制御する比較用ファブリペロー干渉計
制御装置と、 前記パルス光測定用ディテクタの出力が極大となるよう
に、前記スレーブレーザの前記共振器長制御用微動装置
を制御するスレーブレーザ共振器長制御装置とを備えた
ことを特徴とする周波数安定化パルス発振レーザ。1. A slave laser for oscillating pulses by providing a resonator length control fine movement device, a master laser for CW oscillation at a pre-stabilized oscillation frequency, and a mirror interval control fine movement device for moving from the master laser. A part of the output light from the slave laser and a part of the output light from the slave laser are overlapped with each other for comparison, and the output light from the slave laser that has passed through the comparison Fabry-Perot interferometer CW light that receives a part of the output light from the master laser that has passed through the comparison Fabry-Perot interferometer and that measures the intensity of the pulsed light. Between the measurement detector and the mirror of the comparative Fabry-Perot interferometer so that the outputs of the CW light measurement detector are maximized. A comparison Fabry-Perot interferometer controller for controlling the fine moving device for control, and a slave laser resonance for controlling the fine moving device for controlling the cavity length of the slave laser so that the output of the detector for measuring pulsed light is maximized. A frequency-stabilized pulsed laser, comprising a device length controller.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27804891A JPH05121816A (en) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | Frequency stabilized pulse oscillating laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27804891A JPH05121816A (en) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | Frequency stabilized pulse oscillating laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121816A true JPH05121816A (en) | 1993-05-18 |
Family
ID=17591930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27804891A Pending JPH05121816A (en) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | Frequency stabilized pulse oscillating laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05121816A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005251810A (en) * | 2004-03-01 | 2005-09-15 | Campus Create Co Ltd | Laser light generator |
| WO2007047705A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-26 | Coherent, Inc. | Injection locking q-switched and q-switched cavity dumped co2 lasers for extreme uv generation |
-
1991
- 1991-10-24 JP JP27804891A patent/JPH05121816A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005251810A (en) * | 2004-03-01 | 2005-09-15 | Campus Create Co Ltd | Laser light generator |
| WO2007047705A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-26 | Coherent, Inc. | Injection locking q-switched and q-switched cavity dumped co2 lasers for extreme uv generation |
| US7327769B2 (en) | 2005-10-18 | 2008-02-05 | Coherent, Inc. | Injection locking Q-switched and Q-switched cavity dumped CO2 lasers for extreme UV generation |
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