JPH05152690A - 単一スペクトルラインレーザ - Google Patents
単一スペクトルラインレーザInfo
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- JPH05152690A JPH05152690A JP4132812A JP13281292A JPH05152690A JP H05152690 A JPH05152690 A JP H05152690A JP 4132812 A JP4132812 A JP 4132812A JP 13281292 A JP13281292 A JP 13281292A JP H05152690 A JPH05152690 A JP H05152690A
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
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- H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
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- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/07—Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
- H01S3/073—Gas lasers comprising separate discharge sections in one cavity, e.g. hybrid lasers
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、空洞の損失を使用しないで不所望
のスペクトルラインを抑制することのできる多スペクト
ルラインレーザを使用して単一スペクトルラインを発生
させるレーザを得ることを目的とする。 【構成】 レーザ空洞を有するレーザと、このレーザ空
洞内に動作するように配置され、それぞれ異なる別個の
組のスペクトルラインを生成する２以上の異なる別個の
利得媒体とを具備し、各利得媒体からのスペクトルライ
ンの少なくとも１つがその全利得を結合し、正確な固定
スペクトルライン周波数でレーザ照射するためにライン
幅内で他方に一致するように重なっていることを特徴と
する。利得媒体には同位体を使用することができる。
のスペクトルラインを抑制することのできる多スペクト
ルラインレーザを使用して単一スペクトルラインを発生
させるレーザを得ることを目的とする。 【構成】 レーザ空洞を有するレーザと、このレーザ空
洞内に動作するように配置され、それぞれ異なる別個の
組のスペクトルラインを生成する２以上の異なる別個の
利得媒体とを具備し、各利得媒体からのスペクトルライ
ンの少なくとも１つがその全利得を結合し、正確な固定
スペクトルライン周波数でレーザ照射するためにライン
幅内で他方に一致するように重なっていることを特徴と
する。利得媒体には同位体を使用することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に単一のスペクトル
ラインレーザ、特に単一のスペクトルライン上で多スペ
クトルラインレーザを強制的に動作させるシステムに関
する。
ラインレーザ、特に単一のスペクトルライン上で多スペ
クトルラインレーザを強制的に動作させるシステムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術では、回折格子、プリズム、吸
収セル、フィルタ、選択性コーティングまたは複屈折材
料を使用することによって光周波数に空洞の損失を過度
に感応させることによって単一のスペクトルラインでレ
ーザを強制的に動作させようとしている。このような従
来技術の試みは全て望ましくない周波数の損失を追加
し、近接した間隔のスペクトルライン間を区別するのた
めに十分な選択を行うことを困難にする。また従来技術
の大部分のシステムは損傷を受け易く、比較的高価であ
り、整列に敏感であり、空洞長を著しく付加し、パスバ
ンドが温度依存性である。また、このようなシステムの
ほとんどは近接した間隔のスペクトルライン間を容易に
区別することができない。
収セル、フィルタ、選択性コーティングまたは複屈折材
料を使用することによって光周波数に空洞の損失を過度
に感応させることによって単一のスペクトルラインでレ
ーザを強制的に動作させようとしている。このような従
来技術の試みは全て望ましくない周波数の損失を追加
し、近接した間隔のスペクトルライン間を区別するのた
めに十分な選択を行うことを困難にする。また従来技術
の大部分のシステムは損傷を受け易く、比較的高価であ
り、整列に敏感であり、空洞長を著しく付加し、パスバ
ンドが温度依存性である。また、このようなシステムの
ほとんどは近接した間隔のスペクトルライン間を容易に
区別することができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】赤外線二酸化炭素レー
ザに対する特定の従来技術の例として回折格子はスペク
トルラインを選択する唯一の実際的な方法であるが、そ
れは選択されるラインのための空洞に４％の損失を付加
する；多数の構造において隣接したラインを完全に除去
することができない；損傷を受け易い；高価である；回
折格子基体の熱膨脹が回折溝の間隔を変化するときに、
温度を数度変化させるだけで整列が変化してスペクトル
ラインを変化する。
ザに対する特定の従来技術の例として回折格子はスペク
トルラインを選択する唯一の実際的な方法であるが、そ
れは選択されるラインのための空洞に４％の損失を付加
する；多数の構造において隣接したラインを完全に除去
することができない；損傷を受け易い；高価である；回
折格子基体の熱膨脹が回折溝の間隔を変化するときに、
温度を数度変化させるだけで整列が変化してスペクトル
ラインを変化する。
【０００４】本発明は、空洞の損失を修正する標準方式
または従来技術の方法の代わりに媒体の利得を修正する
ことによって単一のスペクトルライン上で多スペクトル
ラインレーザを強制的に動作させる。本発明は実質的に
従来技術の全問題を解決し、欠点による悪影響もほとん
どない。本発明の利点は空洞において使用するために必
要な回折格子、プリズム、吸収セル、フィルタ、選択性
コーティングまたは複屈折材料がないことである。全て
の従来技術の方法は所望の周波数に著しい損失を付加
し、近接した間隔のスペクトルライン間を区別する十分
な選択を行うことが困難である。
または従来技術の方法の代わりに媒体の利得を修正する
ことによって単一のスペクトルライン上で多スペクトル
ラインレーザを強制的に動作させる。本発明は実質的に
従来技術の全問題を解決し、欠点による悪影響もほとん
どない。本発明の利点は空洞において使用するために必
要な回折格子、プリズム、吸収セル、フィルタ、選択性
コーティングまたは複屈折材料がないことである。全て
の従来技術の方法は所望の周波数に著しい損失を付加
し、近接した間隔のスペクトルライン間を区別する十分
な選択を行うことが困難である。
【０００５】
【課題解決のための手段】本発明は所望の周波数に損失
を付加せず、単一のスペクトルラインに対して完全に選
択性であり、損傷を受ける可能性がなく、安価であり、
整列が不要であり、温度に関係しない。いくつかの場
合、本発明のシステムは減少された利得を補償するため
にある付加的な利得長を必要とするが、利得は増加した
フラックスレベルにより飽和し、一方損失はそうではな
いため、減少された利得は等量の増加された損失より良
好な結果を生じる。
を付加せず、単一のスペクトルラインに対して完全に選
択性であり、損傷を受ける可能性がなく、安価であり、
整列が不要であり、温度に関係しない。いくつかの場
合、本発明のシステムは減少された利得を補償するため
にある付加的な利得長を必要とするが、利得は増加した
フラックスレベルにより飽和し、一方損失はそうではな
いため、減少された利得は等量の増加された損失より良
好な結果を生じる。
【０００６】本発明において選択されたスペクトルライ
ンは常に同一である。どのラインが選択されるかは、従
来技術の方法によるりように確実に知ることができる。
本発明はレーザ空洞内において２つ以上の利得媒体を使
用するシステムに関する。各媒体はそれが利得を有する
異なる組のスペクトルライン周波数を生成する。互いの
ライン幅内にある２つ以上の媒体からのスペクトルライ
ンにおける一致が生じる場合がある。これらの一致が生
じない場合、スペクトルラインに対する利得は存在する
個々の媒体の量だけに比例し、しきい値より下である。
一致が生じた場合、合計利得は関連した媒体全てに対す
る利得の合計量に比例し、ラインがレーザ照射する。
ンは常に同一である。どのラインが選択されるかは、従
来技術の方法によるりように確実に知ることができる。
本発明はレーザ空洞内において２つ以上の利得媒体を使
用するシステムに関する。各媒体はそれが利得を有する
異なる組のスペクトルライン周波数を生成する。互いの
ライン幅内にある２つ以上の媒体からのスペクトルライ
ンにおける一致が生じる場合がある。これらの一致が生
じない場合、スペクトルラインに対する利得は存在する
個々の媒体の量だけに比例し、しきい値より下である。
一致が生じた場合、合計利得は関連した媒体全てに対す
る利得の合計量に比例し、ラインがレーザ照射する。
【０００７】本発明の好ましい実施例において、システ
ムは同じタイプであるが異なる同位体を持つ利得媒体を
使用する。多数の（しかし全てではない）場合におい
て、これは媒体の物理的な混合を可能にする。
ムは同じタイプであるが異なる同位体を持つ利得媒体を
使用する。多数の（しかし全てではない）場合におい
て、これは媒体の物理的な混合を可能にする。
【０００８】本発明のシステムのある適用は、現在非常
に困難な製造方法によってのみ実現可能であり、しかも
あまり信頼性が高くない単一のスペクトルライン上で動
作することを要求されるレーザを伴うことができる。本
発明は不整列および温度変動があっても単一のスペクト
ルライン動作を保証するものである。それはまたレーザ
の費用を大幅に減少する。さらに、このシステムまたは
方法は多数の異なるタイプのレーザに適用可能である。
に困難な製造方法によってのみ実現可能であり、しかも
あまり信頼性が高くない単一のスペクトルライン上で動
作することを要求されるレーザを伴うことができる。本
発明は不整列および温度変動があっても単一のスペクト
ルライン動作を保証するものである。それはまたレーザ
の費用を大幅に減少する。さらに、このシステムまたは
方法は多数の異なるタイプのレーザに適用可能である。
【０００９】選択されたスペクトルラインは多数の可能
なラインの１つではなく、固定されており、それはレー
ダのような送信される絶対周波数を知ることを必要とす
る適用に重要である。例えば、運動目標の速度は式ｖ＝
（１／２）（Δｆ／ｆ）ｃによりドップラーシフトから
計算され、ここで“ｆ”は光の周波数であり、“Δｆ”
はドップラーシフトであり、“ｃ”は光の速度である。
“ｆ”の不確実さは“ｖ”の不確実さになる。二酸化炭
素レーザに対して、スペクトルラインは0.2 ％だけ分離
される。回折格子選択レーザはＰ（18），Ｐ（20）また
はＰ（22）でレーザ照射し、これは約±0.2 ％の速度の
不確実さを提供する。本発明はこのエラーのソースがゼ
ロであるように１つの正確なスペクトルラインで動作す
る。
なラインの１つではなく、固定されており、それはレー
ダのような送信される絶対周波数を知ることを必要とす
る適用に重要である。例えば、運動目標の速度は式ｖ＝
（１／２）（Δｆ／ｆ）ｃによりドップラーシフトから
計算され、ここで“ｆ”は光の周波数であり、“Δｆ”
はドップラーシフトであり、“ｃ”は光の速度である。
“ｆ”の不確実さは“ｖ”の不確実さになる。二酸化炭
素レーザに対して、スペクトルラインは0.2 ％だけ分離
される。回折格子選択レーザはＰ（18），Ｐ（20）また
はＰ（22）でレーザ照射し、これは約±0.2 ％の速度の
不確実さを提供する。本発明はこのエラーのソースがゼ
ロであるように１つの正確なスペクトルラインで動作す
る。
【００１０】本発明のこれらおよび別の目的ならびに利
点は、好ましい実施例のこの詳細な説明、特許請求の範
囲および以下に簡単に示された添付図面を参照すること
によりさらに良く理解されるであろう。
点は、好ましい実施例のこの詳細な説明、特許請求の範
囲および以下に簡単に示された添付図面を参照すること
によりさらに良く理解されるであろう。
【００１１】
【実施例】本発明は、空洞の損失を変化する従来技術の
標準的な方法の代わりに媒体の利得を変化させることに
よって単一のスペクトルラインで多スペクトルラインレ
ーザを強制的に動作させるものである。本発明は所望の
周波数に対して実質的に損失を追加せず、１つの単一の
スペクトルラインに対して完全に選択性であり、損傷を
受けず、比較的廉価であり、整列の必要がなく、温度独
立性である。ほとんどの場合、本発明のシステムは減少
された利得を補償するためにある付加的な利得長を必要
とするが、利得は増加したフラックスレベルにより飽和
するが、損失はそうではないため、減少された利得は等
量の増加された損失より良好な結果を生じる。選択され
たスペクトルラインは常に同じものである。どのライン
が選択されるかは従来技術の方法によるような不明瞭さ
はない。
標準的な方法の代わりに媒体の利得を変化させることに
よって単一のスペクトルラインで多スペクトルラインレ
ーザを強制的に動作させるものである。本発明は所望の
周波数に対して実質的に損失を追加せず、１つの単一の
スペクトルラインに対して完全に選択性であり、損傷を
受けず、比較的廉価であり、整列の必要がなく、温度独
立性である。ほとんどの場合、本発明のシステムは減少
された利得を補償するためにある付加的な利得長を必要
とするが、利得は増加したフラックスレベルにより飽和
するが、損失はそうではないため、減少された利得は等
量の増加された損失より良好な結果を生じる。選択され
たスペクトルラインは常に同じものである。どのライン
が選択されるかは従来技術の方法によるような不明瞭さ
はない。
【００１２】本発明は、１つ以上のタイプの利得媒体が
レーザ空洞内で使用されるレーザシステムを含む。各媒
体はそれが利得を有する異なる別個の組のスペクトルラ
イン周波数を生じ、互いのライン幅内にある２以上の媒
体からのスペクトルラインで一致が発生する場合があ
る。これらの一致が生じない場合、スペクトルラインに
対する利得は存在する個々の媒体の量だけに比例し、し
きい値より下である。一致が生じた場合、合計利得は全
ての関連した媒体に対する利得の合計量に比例し、その
スペクトルラインでレーザ照射が行われる。本発明の最
も有望な実施例において、同じタイプであるが異なる同
位体を持つ利得媒体が使用される。多数の（全てではな
い）場合において、これは媒体を物理的に混合すること
を可能にする。
レーザ空洞内で使用されるレーザシステムを含む。各媒
体はそれが利得を有する異なる別個の組のスペクトルラ
イン周波数を生じ、互いのライン幅内にある２以上の媒
体からのスペクトルラインで一致が発生する場合があ
る。これらの一致が生じない場合、スペクトルラインに
対する利得は存在する個々の媒体の量だけに比例し、し
きい値より下である。一致が生じた場合、合計利得は全
ての関連した媒体に対する利得の合計量に比例し、その
スペクトルラインでレーザ照射が行われる。本発明の最
も有望な実施例において、同じタイプであるが異なる同
位体を持つ利得媒体が使用される。多数の（全てではな
い）場合において、これは媒体を物理的に混合すること
を可能にする。
【００１３】この発明の方法および装置は、民間用、軍
事用および一般的な電子・光システムで利用される多数
のタイプのレーザにおいて使用される。多数のこれらの
レーザは単一のスペクトルラインで動作することが要求
され、現在非常に困難な製造方法によってのみ実現可能
であり、しかもあまり信頼性が高くない。このシステム
は、不整列および温度変動が存在していても単一のスペ
クトルライン動作を保証する。さらに、本発明の方法お
よび装置の使用はレーザの費用を実質的に減少する。本
発明は多数の異なるタイプのレーザに適用可能である。
事用および一般的な電子・光システムで利用される多数
のタイプのレーザにおいて使用される。多数のこれらの
レーザは単一のスペクトルラインで動作することが要求
され、現在非常に困難な製造方法によってのみ実現可能
であり、しかもあまり信頼性が高くない。このシステム
は、不整列および温度変動が存在していても単一のスペ
クトルライン動作を保証する。さらに、本発明の方法お
よび装置の使用はレーザの費用を実質的に減少する。本
発明は多数の異なるタイプのレーザに適用可能である。
【００１４】この発明のシステムにおいて、選択された
スペクトルラインは従来技術のように多数の可能なライ
ンの１つではなく、固定されている。これは例えば送信
された絶対周波数を知ることを要求するレーザのような
多数の適用にとって重要である。例えば、運動目標の速
度は式ｖ＝（１／２）（Δｆ／ｆ）ｃによりドップラー
シフトから計算され、ここで“ｆ”は光の周波数であ
り、“Δｆ”はドップラーシフトであり、“ｃ”は光の
速度である。“ｆ”の不確実さは“ｖ”の不確実さにな
る。通常の二酸化炭素レーザに対して、スペクトルライ
ンは0.2 ％だけ分離される。回折格子選択レーザはＰ
（18），Ｐ（20）またはＰ（22）でレーザ照射し、これ
は約±0.2 ％の速度の不確実さを提供する。しかしなが
ら、本発明はこのエラーのソースが常にゼロであるよう
に１つの正確なスペクトルラインで動作する。
スペクトルラインは従来技術のように多数の可能なライ
ンの１つではなく、固定されている。これは例えば送信
された絶対周波数を知ることを要求するレーザのような
多数の適用にとって重要である。例えば、運動目標の速
度は式ｖ＝（１／２）（Δｆ／ｆ）ｃによりドップラー
シフトから計算され、ここで“ｆ”は光の周波数であ
り、“Δｆ”はドップラーシフトであり、“ｃ”は光の
速度である。“ｆ”の不確実さは“ｖ”の不確実さにな
る。通常の二酸化炭素レーザに対して、スペクトルライ
ンは0.2 ％だけ分離される。回折格子選択レーザはＰ
（18），Ｐ（20）またはＰ（22）でレーザ照射し、これ
は約±0.2 ％の速度の不確実さを提供する。しかしなが
ら、本発明はこのエラーのソースが常にゼロであるよう
に１つの正確なスペクトルラインで動作する。
【００１５】本発明の方法および装置は、システムが種
々の媒体からのスペクトルラインがライン幅内で一致す
るように重なる周波数だけでレーザ照射するように２以
上の利得媒体を使用する。最も有望なものは、同じタイ
プであるが異なる同位体を持つ媒体である。重畳の存在
はレーザのタイプ、利用できる同位体およびライン幅に
依存している。一致したラインはそれぞれ有効な利得、
理想的にほぼ同じ値または大きさの利得を有していなけ
ればならない。ラインが異なる利得を有している場合、
要求された利得長は、単独でレーザ照射せずにできるだ
け高い利得媒体を使用し、その後低い利得の媒体を付加
することによって最小にされることができる。多数のタ
イプの媒体（上位のレーザ照射状態は共通のマニフォー
ルドから得る）において、個々の媒体がしきい値より下
であることは実際に不要である。一致したラインは一致
しないラインよりかなり大きい合計利得を有し、したが
ってレーザ照射が生成される。
々の媒体からのスペクトルラインがライン幅内で一致す
るように重なる周波数だけでレーザ照射するように２以
上の利得媒体を使用する。最も有望なものは、同じタイ
プであるが異なる同位体を持つ媒体である。重畳の存在
はレーザのタイプ、利用できる同位体およびライン幅に
依存している。一致したラインはそれぞれ有効な利得、
理想的にほぼ同じ値または大きさの利得を有していなけ
ればならない。ラインが異なる利得を有している場合、
要求された利得長は、単独でレーザ照射せずにできるだ
け高い利得媒体を使用し、その後低い利得の媒体を付加
することによって最小にされることができる。多数のタ
イプの媒体（上位のレーザ照射状態は共通のマニフォー
ルドから得る）において、個々の媒体がしきい値より下
であることは実際に不要である。一致したラインは一致
しないラインよりかなり大きい合計利得を有し、したが
ってレーザ照射が生成される。
【００１６】同位体置換に関して、いくつかの場合には
ポンピング作用が同位体要求に対して行われることがで
きるように異なる同位体の種類に対して分離した利得セ
クションを有していることが必要であり、そうでなけれ
ば同位体置換を阻止する必要がある。
ポンピング作用が同位体要求に対して行われることがで
きるように異なる同位体の種類に対して分離した利得セ
クションを有していることが必要であり、そうでなけれ
ば同位体置換を阻止する必要がある。
【００１７】残りの説明は好ましい実施例の一例として
同位体置換を伴う赤外線二酸化炭素導波管レーザを扱っ
ているが、本発明は多数の異なるタイプのレーザに関す
ることが認識されるであろう。
同位体置換を伴う赤外線二酸化炭素導波管レーザを扱っ
ているが、本発明は多数の異なるタイプのレーザに関す
ることが認識されるであろう。
【００１８】二酸化炭素導波管レーザは通常約100 トル
のガス圧力で動作され、ここで利得ライン幅は約600 Ｍ
Ｈｚの全体幅の半分の高さに圧力拡張される。結果的
に、互いの約200 ＭＨｚ内にある同位体スペクトルライ
ンを配置することだけが必要である。１つの同位体試料
に対するライン間の間隔は約50ＧＨｚである。二酸化炭
素分子は連続的な分解および結合にさらされるため、分
離した利得セクションではなく実際の同位体の混合物が
使用された場合、酸素原子は全て同じ同位体でなければ
ならない。他方、分解／結合現象は酸素同位体の全ての
可能な結合により二酸化炭素分子を生成する。十分なこ
れらの分子タイプがスペクトルラインと一致した場合、
混合された酸素同位体は使用されるが、しかしこのよう
な一致はそれ程好ましくない。異なる酸素同位体を持つ
分子は、それらが物理的に分離した利得セクションに置
かれた場合に使用されることができる。また同じ分子上
に２つの異なる同位体を持つ分子は再結合して同一およ
び異なる酸素の分子の混合物になる。
のガス圧力で動作され、ここで利得ライン幅は約600 Ｍ
Ｈｚの全体幅の半分の高さに圧力拡張される。結果的
に、互いの約200 ＭＨｚ内にある同位体スペクトルライ
ンを配置することだけが必要である。１つの同位体試料
に対するライン間の間隔は約50ＧＨｚである。二酸化炭
素分子は連続的な分解および結合にさらされるため、分
離した利得セクションではなく実際の同位体の混合物が
使用された場合、酸素原子は全て同じ同位体でなければ
ならない。他方、分解／結合現象は酸素同位体の全ての
可能な結合により二酸化炭素分子を生成する。十分なこ
れらの分子タイプがスペクトルラインと一致した場合、
混合された酸素同位体は使用されるが、しかしこのよう
な一致はそれ程好ましくない。異なる酸素同位体を持つ
分子は、それらが物理的に分離した利得セクションに置
かれた場合に使用されることができる。また同じ分子上
に２つの異なる同位体を持つ分子は再結合して同一およ
び異なる酸素の分子の混合物になる。
【００１９】炭素12，13または14は酸素16，17または18
と共に使用されることができる。これらは２つの酸素が
同じ同位体である９タイプの分子および混合酸素同位体
を持つさらに９タイプの分子を提供する。データはこれ
らの18個の可能な分子、７個の同一の酸素を持つものお
よび２個の混合酸素の９個の標準バンドにおける一致を
探索するのに利用される。９個の分子は図１の（ａ）に
おいて識別される。
と共に使用されることができる。これらは２つの酸素が
同じ同位体である９タイプの分子および混合酸素同位体
を持つさらに９タイプの分子を提供する。データはこれ
らの18個の可能な分子、７個の同一の酸素を持つものお
よび２個の混合酸素の９個の標準バンドにおける一致を
探索するのに利用される。９個の分子は図１の（ａ）に
おいて識別される。
【００２０】スペクトルラインが適切な利得を有するよ
うに、 6乃至36の間の低レベル転移のＪ状態の抑制との
一致に対して探索が行われる。図１の（ｂ）は300 ＭＨ
ｚ内の全ての一致のリストを示す。もちろん、このリス
トはデータがさらに有効であるため延長されることがで
きる。またこの領域内の一致したスペクトルラインに対
する探索は、同じスペクトル領域内に存在する熱バンド
ラインおよびシーケンスバンドラインを含む。
うに、 6乃至36の間の低レベル転移のＪ状態の抑制との
一致に対して探索が行われる。図１の（ｂ）は300 ＭＨ
ｚ内の全ての一致のリストを示す。もちろん、このリス
トはデータがさらに有効であるため延長されることがで
きる。またこの領域内の一致したスペクトルラインに対
する探索は、同じスペクトル領域内に存在する熱バンド
ラインおよびシーケンスバンドラインを含む。
【００２１】図１の（ｂ）に対して使用される絶対周波
数データは、この明細書において参考として含まれてい
るL.C.Bradley 、K.L.SoohooおよびC.Freed 氏による文
献（IEEE J.Quant.Elect.QE-2 ，1986年２月，234 頁）
から得られる。
数データは、この明細書において参考として含まれてい
るL.C.Bradley 、K.L.SoohooおよびC.Freed 氏による文
献（IEEE J.Quant.Elect.QE-2 ，1986年２月，234 頁）
から得られる。
【００２２】本発明において、重要なのは同位体の使用
ではなく、互いの動作ライン幅内にあるスペクトルライ
ンの使用であることを認識すべきである。同位体は本発
明の概念に便利な構成というだけである。図１の（ｂ）
に示されているように、同位体は便利であるが、二酸化
炭素レーザシステムにおいてあまり良好に作用しない。
表の上部における最も近い一致には分子の１つが混合酸
素であることが必要である。混合酸素分子がレーザ中に
置かれた場合、それらは16Ｏ12Ｃ18Ｏのような分子の混
合物を形成するために分解し、再結合して約50％の16Ｏ
12Ｃ18Ｏ、25％の16Ｏ12Ｃ16Ｏおよび25％の18Ｏ12Ｃ18
Ｏになる。この再結合は、３つの結果的な分子のうちの
２つが含まれているが、Ｐ（６）は著しく弱いラインで
あり、この選択性を低くするため3.49ＭＨｚの異なるケ
ースに適している。9.87ＭＨｚのケースは、炭素同位体
が置換されて16Ｏ12Ｃ16Ｏおよび16Ｏ12Ｃ18Ｏを形成し
ないように、２つの分離した利得媒体が使用される限り
適切である。24.05 ＭＨｚのケースは最強のライン、Ｉ
−Ｒ（24）およびＩ−Ｐ（27）を有するが、しかしそれ
は再結合される１つの混合された同位体分子16Ｏ12Ｃ18
Ｏを使用する。83.63 ＭＨｚのケースは２つの分離した
利得媒体が使用された場合、おそらく最良の選択であ
り、したがって再結合は全く行われない。Ｉ−Ｒ（12）
およびＩ−Ｒ（18）の両者はかなり良好な利得を有して
いるが、酸素17は著しく高価である。
ではなく、互いの動作ライン幅内にあるスペクトルライ
ンの使用であることを認識すべきである。同位体は本発
明の概念に便利な構成というだけである。図１の（ｂ）
に示されているように、同位体は便利であるが、二酸化
炭素レーザシステムにおいてあまり良好に作用しない。
表の上部における最も近い一致には分子の１つが混合酸
素であることが必要である。混合酸素分子がレーザ中に
置かれた場合、それらは16Ｏ12Ｃ18Ｏのような分子の混
合物を形成するために分解し、再結合して約50％の16Ｏ
12Ｃ18Ｏ、25％の16Ｏ12Ｃ16Ｏおよび25％の18Ｏ12Ｃ18
Ｏになる。この再結合は、３つの結果的な分子のうちの
２つが含まれているが、Ｐ（６）は著しく弱いラインで
あり、この選択性を低くするため3.49ＭＨｚの異なるケ
ースに適している。9.87ＭＨｚのケースは、炭素同位体
が置換されて16Ｏ12Ｃ16Ｏおよび16Ｏ12Ｃ18Ｏを形成し
ないように、２つの分離した利得媒体が使用される限り
適切である。24.05 ＭＨｚのケースは最強のライン、Ｉ
−Ｒ（24）およびＩ−Ｐ（27）を有するが、しかしそれ
は再結合される１つの混合された同位体分子16Ｏ12Ｃ18
Ｏを使用する。83.63 ＭＨｚのケースは２つの分離した
利得媒体が使用された場合、おそらく最良の選択であ
り、したがって再結合は全く行われない。Ｉ−Ｒ（12）
およびＩ−Ｒ（18）の両者はかなり良好な利得を有して
いるが、酸素17は著しく高価である。
【００２３】したがって、本発明のシステムは空洞の損
失を変化させるのではなく、媒体の利得を変化させる手
段を具備した通常のレーザを含んでいる。システムは常
に同じスペクトルラインを選択し、どのラインが選択さ
れたかは明確に知られる。システムは、各媒体が利得を
有する異なる組のスペクトルライン周波数を生じるよう
にレーザ空洞内における１つ以上のタイプの利得媒体の
使用を利用し、互いのライン幅内にある２つ以上の媒体
からのスペクトルラインで一致が生じる場合がある。こ
れらの一致が生じた場合、システムはレーザ照射をす
る。さらに、好ましい実施例において同じタイプである
が、異なる同位体を持つ利得媒体が使用される。本発明
の方法はレーザ空洞内において１つ以上のタイプの利得
媒体を提供し、一致が生じる１つの正確なスペクトルラ
イン周波数だけでレーザ照射する。
失を変化させるのではなく、媒体の利得を変化させる手
段を具備した通常のレーザを含んでいる。システムは常
に同じスペクトルラインを選択し、どのラインが選択さ
れたかは明確に知られる。システムは、各媒体が利得を
有する異なる組のスペクトルライン周波数を生じるよう
にレーザ空洞内における１つ以上のタイプの利得媒体の
使用を利用し、互いのライン幅内にある２つ以上の媒体
からのスペクトルラインで一致が生じる場合がある。こ
れらの一致が生じた場合、システムはレーザ照射をす
る。さらに、好ましい実施例において同じタイプである
が、異なる同位体を持つ利得媒体が使用される。本発明
の方法はレーザ空洞内において１つ以上のタイプの利得
媒体を提供し、一致が生じる１つの正確なスペクトルラ
イン周波数だけでレーザ照射する。
【００２４】当業者は本発明の技術的範囲を逸脱するこ
となく本発明の方法およびシステムの種々の修正、変
更、代替、変化および変形が可能であり、これは添付の
特許請求の範囲によってのみ限定されることを理解する
であろう。
となく本発明の方法およびシステムの種々の修正、変
更、代替、変化および変形が可能であり、これは添付の
特許請求の範囲によってのみ限定されることを理解する
であろう。
【図１】測定が指示された９種類の試料の絶対レーザ照
射周波数から構成された18個の可能なＣＯ2 同位体分子
および９種類の試料の中の300 ＭＨｚ内の全ての一致の
リストを示した図。
射周波数から構成された18個の可能なＣＯ2 同位体分子
および９種類の試料の中の300 ＭＨｚ内の全ての一致の
リストを示した図。
Claims (7)
- 【請求項１】 レーザ空洞に２つ以上の利得媒体を挿入
し、 それら２つ以上の利得媒体からのスペクトルラインが互
いのライン幅内で重なる単一の正確な周波数でレーザ照
射を行うステップを含むことを特徴とする正確に固定さ
れたスペクトルライン周波数を有するレーザビームを生
成する方法。 - 【請求項２】 レーザ空洞に第１の利得媒体を挿入し、
レーザ空洞に第２の異なる別個の媒体を付加するステッ
プを含む請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 レーザ空洞に第１の利得材料を挿入し、
前記レーザ空洞にその同位体を付加するステップを含む
請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 レーザ空洞を有するレーザと、 前記レーザ空洞内に動作するように配置され、それぞれ
異なる別個の組のスペクトルラインを生成する少なくと
も第１および第２の異なる別個の利得媒体とを具備し、 各利得媒体からのスペクトルラインの少なくとも１つが
その全利得を結合し、正確な固定スペクトルライン周波
数でレーザ照射するためにライン幅内で他方に一致する
ように重なっていることを特徴とする単一の正確な固定
スペクトルライン周波数だけでレーザ照射するレーザシ
ステム。 - 【請求項５】 前記第１および第２の異なる別個の利得
媒体は異なるタイプの利得媒体を含んでいる請求項４記
載のレーザシステム。 - 【請求項６】 前記第１および第２の異なる別個の媒体
は少なくとも第１の予め定められた媒体を含み、前記第
２の利得媒体は前記第１の利得媒体の同位体を含んでい
る請求項４記載のレーザシステム。 - 【請求項７】 レーザ空洞と、 前記レーザ空洞内に動作可能に配置され、前記各利得媒
体がそれ自身の分離した別個のスペクトルラインを有す
る少なくとも第１および第２の利得媒体とを具備し、 前記第１の媒体のスペクトルラインの少なくとも１つは
ライン幅内で互いに重なるために前記第２の媒体のスペ
クトルラインの１つと一致し、それによって正確な固定
スペクトルライン周波数でレーザ照射するために全利得
を結合していることを特徴とするレーザシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US706471 | 1991-05-28 | ||
| US07/706,471 US5172387A (en) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | Single spectral line laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152690A true JPH05152690A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=24837722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4132812A Pending JPH05152690A (ja) | 1991-05-28 | 1992-05-25 | 単一スペクトルラインレーザ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5172387A (ja) |
| EP (1) | EP0516312B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05152690A (ja) |
| DE (1) | DE69209720T2 (ja) |
| IL (1) | IL101668A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5657157A (en) * | 1995-06-23 | 1997-08-12 | Sdl, Inc. | Semiconductor optical amplifying media with reduced self-focusing |
| US6061170A (en) * | 1998-03-16 | 2000-05-09 | Mcdonnell Douglas Corporation | Dual frequency laser amplifier array and operating method therefor |
| JP5069875B2 (ja) * | 2006-06-26 | 2012-11-07 | 富士フイルム株式会社 | レーザ装置および光増幅装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4241319A (en) * | 1979-02-16 | 1980-12-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Dual channel waveguide gas laser |
| US4910746A (en) * | 1984-06-14 | 1990-03-20 | Peter Nicholson | Multiple crystal pumping cavity laser with thermal and mechanical isolation |
| US4860301A (en) * | 1984-06-14 | 1989-08-22 | Peter Nicholson | Multiple crystal pumping cavity laser with thermal and mechanical isolation |
| JPS6182489A (ja) * | 1984-09-29 | 1986-04-26 | Hoya Corp | 固体レ−ザ発振装置 |
| JPS6182488A (ja) * | 1984-09-29 | 1986-04-26 | Hoya Corp | 固体レ−ザ装置 |
| GB8512571D0 (en) * | 1985-05-17 | 1985-06-19 | Barr & Stroud Ltd | Lasers |
| US4942586A (en) * | 1989-04-25 | 1990-07-17 | Intelligent Surgical Lasers Inc. | High power diode pumped laser |
-
1991
- 1991-05-28 US US07/706,471 patent/US5172387A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-04-21 IL IL10166892A patent/IL101668A/en not_active IP Right Cessation
- 1992-05-14 EP EP92304373A patent/EP0516312B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-14 DE DE69209720T patent/DE69209720T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-25 JP JP4132812A patent/JPH05152690A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| IEFE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS=1991 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0516312A3 (en) | 1993-11-24 |
| EP0516312B1 (en) | 1996-04-10 |
| US5172387A (en) | 1992-12-15 |
| DE69209720T2 (de) | 1996-11-28 |
| EP0516312A2 (en) | 1992-12-02 |
| DE69209720D1 (de) | 1996-05-15 |
| IL101668A0 (en) | 1992-12-30 |
| IL101668A (en) | 1995-08-31 |
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