JPH05167164A - レーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、音響光学素子を用いてレーザ光の
波長を選択することができるようにしたレーザ発振装置
を提供することを目的とする。 【構成】レーザ放電部１１と、のレーザ放電部１１の一
端側に対向して配置された出力鏡１４と、レーザ放電部
１１の他端側に対向して配置され出力鏡１４とで第１の
光共振器１５を形成する第１の高反射鏡１６と、レーザ
放電部１１から放出されたレーザ光が入射する位置に設
けられた音響光学素子１７と、音響光学素子１７によっ
て波長選択されたレーザ光が入射する位置に配置され出
力鏡１４とで第２の光共振器２１を形成する第２の高反
射鏡１９と、レーザ放電部１１にパルス電圧を印加する
タイミングと音響光学素子１７を駆動して波長選択する
タイミングとを制御するタイミング回路２３とを具備し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレーザ光の発振波長を
選択することができるレーザ発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、ＴＥＡＣＯ₂ レーザなどのレ
ーザ発振装置においては、発振されるレーザ光の波長を
選択することが要求されることがある。そのようなレー
ザ発振装置として従来は、図４乃至図６に示されるよう
な構成のものがある。

【０００３】図４に示されるガスレーザ発振装置は、レ
ーザ媒質が充填されたレーザ放電部１を有する。このレ
ーザ放電部１の一端側には出力鏡２が対向して配置さ
れ、他端側には上記出力鏡２とで光共振器３を形成する
回析格子４が対向して配置されている。

【０００４】上記レーザ放電部１には励起電源部５から
パルス高電圧が印加され、それによって生じる放電でレ
ーザ媒質がパルス励起されてレーザ光Ｌを放出する。レ
ーザ励起部１から放出されたレーザ光Ｌは、上記回析格
子４で波長が選択されるとともに、出力鏡２と回析格子
４とで反射を繰り返して増幅され、上記出力鏡２から発
振されるようになっている。

【０００５】しかしながら、発振されるレーザ光Ｌの波
長を回析格子４を用いて選択する構成によると、レーザ
出力が大きくなってパワー密度が高くなると、上記回析
格子４が熱レーザ光Ｌのによって損傷し易いということ
がある。

【０００６】図５に示される構成は、レーザ放電部１の
他端側に出力鏡２とで光共振器３を形成する高反射鏡６
を配置するとともに、この高反射鏡６とレーザ放電部１
の他端との間にエタロン７を配設し、このエタロン７に
よってレーザ光Ｌの波長を選択するようにしている。

【０００７】しかしながら、エタロン７を用いた場合に
も、レーザ出力が大きくなってパワー密度が高くなる
と、エタロン７が熱的影響によって変形し、安定な動作
が行えなくなるということがあり、またレーザ光Ｌによ
って破損することも発生する。

【０００８】図６は大きなレーザ出力を得るために、図
４に示された構成のレーザ発振装置の出力鏡２側に、増
幅用のレーザ放電部１´を直列に配置し、各レーザ放電
部１、１´に接続された励起電源部５、５´からパルス
高電圧が出力されるタイミングをタイミング回路８によ
って制御する構成となっている。

【０００９】上記構成によれば、出力鏡２から出力され
たレーザ光Ｌがレーザ放電部１´で増幅されるから、レ
ーザ発振装置側の回析格子４にはパワー密度の高いレー
ザ光Ｌが入射することがない。しかしながら、出力鏡２
からレーザ光Ｌが出力されて増幅用のレーザ放電部１´
に入射するタイミングと、上記レーザ放電部１´で励起
用の放電を発生させるタイミングとを高精度に一致させ
なければならず、このように一対のレーザ放電部１、１
´の放電のタイミングを整合させるための制御は非常に
難しい。しかも、増幅用の放電励起部１´を必要とする
ことで、装置が大型化するということもある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のレ
ーザ発振装置においては、出力を大きくすると、波長を
選択する回析格子やエタロンなどの素子が損傷し易いと
いうことがあり、また増幅用のレーザ放電部を用いて高
い出力を得るようにした場合には放電励起のタイミング
を整合させる制御が難しいばかりか、大型化するなどの
ことがあった。

【００１１】この発明は上記事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、出力を高くしても、波
長を選択する素子が損傷しずらいばかりか、簡単な制御
で確実に波長選択できるようにしたレーザ発振装置を提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、レーザ放電部と、このレーザ放電部の一
端側に対向して配置された出力鏡と、上記レーザ放電部
の他端側に対向して配置され上記出力鏡とで第１の光共
振器を形成する第１の高反射鏡と、上記レーザ放電部か
ら放出されたレーザ光が入射する位置に設けられた音響
光学素子と、この音響光学素子によって波長選択された
レーザ光が入射する位置に配置され上記出力鏡とで第２
の光共振器を形成する第２の高反射鏡と、上記レーザ放
電部にパルス電圧を印加するタイミングと上記音響光学
素子を駆動して波長選択するタイミングとを制御する制
御手段とを具備したことを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、音響光学素子は所定の波長
のレーザ光を選択すると、以後は波長選択素子として機
能せず、単なる光学窓となるから、この音響光学素子が
パワー密度の高いレーザ光の熱影響を受けることがな
い。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を第１図乃至第３
図を参照して説明する。

【００１５】図１はＴＥＡＣＯ₂ レーザなどのガスレー
ザ発振装置を示し、このガスレーザ発振装置は気密容器
からなるレーザ放電部１１を備えている。このレーザ放
電部１１内にはガスレーザ媒質が封入されているととも
に、そのガスレーザ媒質を放電励起するための一対の放
電電極１２が設けられている。この放電電極１２にはパ
ルス高電圧を印加するための励起電源部１３が接続され
ている。

【００１６】上記レーザ放電部１１の光軸Ｏ方向一端側
には出力鏡１４が対向して配設され、他端側には上記出
力鏡１４とで第１の光共振器１５を形成する第１の高反
射鏡１６が反射面１６ａを上記光軸Ｏに対して垂直にし
て配設されている。この第１の高反射鏡１６と上記レー
ザ放電部１１の他端側との間には音響光学素子１７が所
定の角度で傾斜して配設されている。この音響光学素子
１７には、この素子１７に変調信号を印加するドライバ
１８が接続されている。

【００１７】上記音響光学素子１７に変調信号が印加さ
れると、その内部に定在波が立ち、等価的に透過型の回
析格子となるから、上記レーザ放電部１１から放出され
るレーザ光Ｌから所定の波長だけを選択することができ
る。また、上記音響光学素子１７への変調信号の印加を
停止すれば、この音響光学素子１７はレーザ光Ｌを透過
する単なる光学窓となる。

【００１８】上記音響光学素子１７で選択された所定の
波長のレーザ光Ｌが進行する方向には、第２の高反射鏡
１９がその反射面１９ａに上記レーザ光Ｌが垂直に入射
する状態で配設されている。この第２の高反射鏡１９の
反射面１９ａで反射したレーザ光Ｌは上記音響光学素子
１７とレーザ放電部１１を経て上記出力鏡１４へ戻る。
つまり、上記第２の高反射鏡１９と上記出力鏡１４とで
第２の光共振器２１を形成している。なお、上記音響光
学素子１７としては、ＺｎＳｅ板にＰＺＴ素子を取付け
たものが用いられている。

【００１９】上記第２の高反射鏡１９の反射面１９ａ側
には絞り２２が設けられている。この絞り２２は反射面
１９ａに入射するレーザ光Ｌを空間的に制限すること
で、波長の選択精度を高める。

【００２０】上記レーザ放電部１１に接続された励起電
源部１３と上記ドライバ１８とは、タイミング回路２３
を介して制御装置２４に接続されている。この制御装置
２４から出力される駆動信号は、上記タイミング回路２
３でタイミングが整合されて上記励起電源部１３と上記
ドライバ１８とに入力される。

【００２１】つまり、上記タイミング回路２３は、ま
ず、制御装置２４からの指令によって音響光学素子１７
に変調信号を印加する。それによって、音響光学素子１
７が等価的に透過型の回析格子となった時点でレーザ放
電部１１にパルス高電圧を印加する。一対の電極１２間
には、図３に示す波形の放電電流が流れて放電が発生
し、ガスレーザ媒質を放電励起する。そして、同図にＸ
で示す放電電流の値がピークを過ぎた時点で上記音響光
学素子１７への変調信号の印加が停止されるようになっ
ている。

【００２２】上記音響光学素子１７が等価的に透過型の
回析格子となったときの等価的格子定数をｋ、図３に示
すように第１の光共振器１５の光軸Ｏに対する音響光学
素子１７の傾きをａ、第２の高反射鏡１９の上記光軸Ｏ
に対する傾きをｂとすると、第２の光共振器２１は、 λ＝ｋ｛ｓｉｎ(a) ーｓｉｎ(b) ｝ …（１）式 で現される波長λに対して高いＱ値を示す。したがっ
て、第２の光共振器２１は波長λのレーザ光Ｌで発振す
る。

【００２３】このような構成のガスレーザ発振装置にお
いて、選択された所定の波長のレーザ光Ｌを発振させる
場合にはつぎのように行われる。まず、制御装置２４か
ら駆動信号が出力されると、タイミング回路２３を経て
ドライバ１８を駆動する。このドライバ１８からは音響
光学素子１７に変調信号が印加される。それによって、
音響光学素子１７は等価的に透過型の回析格子となる。

【００２４】音響光学素子１７が等価的に透過型の回析
格子となった時点で、上記タイミング回路２３を経て放
電電源部１３が駆動され、一対の放電電極１２間に放電
電流が流れてガスレーザ媒質が励起される。それによっ
て、レーザ放電部１１で発生したレーザ光Ｌは、上記音
響光学素子１７を通過し、その回析効果で所定の波長の
レーザ光Ｌが絞り２２を介して第２の高反射鏡１９に入
射する。

【００２５】第２の高反射鏡１９の反射面１９ａで反射
した所定の波長のレーザ光Ｌは、音響光学素子１７、レ
ーザ放電部１１を通って出力鏡１４に至り、その反射面
１４ａで反射する。

【００２６】このように、音響光学素子１７で所定のレ
ーザ光Ｌが選択された時点、つまり図４にｘで示すタイ
ミングで上記音響光学素子１７に印加された変調信号が
解除される。それによって、音響光学素子１７は単なる
光学窓となるから、選択された波長レーザ光Ｌは出力鏡
１４と第１の高反射鏡１６とで反射を繰り返して増幅さ
れ、上記出力鏡１４から発振される。

【００２７】このとき、音響光学素子１７は、レーザ放
電部１１で増幅される前のレーザ光Ｌに対して単なる光
学窓として機能するだけである。そのため、音響光学素
子１７は、パワー密度の高いレーザ光Ｌの熱影響を受け
ることがないから、レーザ出力が大きな場合であって
も、上記音響光学素子１７が熱によって損傷することが
ない。

【００２８】なお、この発明は上記一実施例に限定され
ず、たとえば音響光学素子はレーザ放電部の窓に一体的
に形成するようにしてもよい。つまり、レーザ放電部の
窓にＰＺＴ素子を装着し、そこに変調信号を印加するよ
うにしてもよい。また、第２の光共振器の光路の音響光
学素子と第２の高反射鏡との間に部分に、たとえばエタ
ロンなどの他の波長選択素子を設けるようにしてもよ
い。また、第２の光共振器で選択されるレーザ光の波長
は、音響光学素子の傾き角度を変えることによって任意
に変更できる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、音響光学
素子を駆動して透過型の回析格子として機能させ、第２
の光共振器で所定の波長のレーザ光を選択したならば、
上記音響光学素子の駆動を停止し、これを単なる光学窓
とすることで第１の光共振器で選択された波長のレーザ
光を増幅するようにした。

【００３０】そのため、出力の大きなレーザ光の波長を
選択する場合であっても、上記音響光学素子がパワー密
度の高いレーザ光の熱影響を受けて損傷するということ
がない。また、音響光学素子を駆動するタイミングは、
レーザ放電部にパルス高電圧を印加するタイミングに合
せればよいから、その制御が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概略的構成図。

【図２】音響光学素子によって得られる波長を説明する
ための説明図。

【図３】一対の放電電極に流れる放電電流の波形図。

【図４】従来例を示すレーザ発振装置の構成図。

【図５】他の従来例を示すレーザ発振装置の構成図。

【図６】さらに他の従来例を示すレーザ発振装置の構成
図。

【符号の説明】

１１…レーザ放電部、１４…出力鏡、１５…第１の光共
振器、１６…第１の高反射鏡、１７…音響光学素子、１
９…第２の高反射鏡、２１…第２の光共振器、２３…タ
イミング回路（制御手段）、２４…制御装置（制御手
段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ放電部と、このレーザ放電部の一
   端側に対向して配置された出力鏡と、上記レーザ放電部
   の他端側に対向して配置され上記出力鏡とで第１の光共
   振器を形成する第１の高反射鏡と、上記レーザ放電部か
   ら放出されたレーザ光が入射する位置に設けられた音響
   光学素子と、この音響光学素子によって波長選択された
   レーザ光が入射する位置に配置され上記出力鏡とで第２
   の光共振器を形成する第２の高反射鏡と、上記レーザ放
   電部にパルス電圧を印加するタイミングと上記音響光学
   素子を駆動して波長選択するタイミングとを制御する制
   御手段とを具備したことを特徴とするレーザ発振装置。