JPH05259586A

JPH05259586A - 色素レーザ装置

Info

Publication number: JPH05259586A
Application number: JP5773692A
Authority: JP
Inventors: Kiwamu Takehisa; 究武久
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1993-10-08

Abstract

(57)【要約】【構成】発振器１中の色素レーザ発振器１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ、及び１１ｄから、それぞれ波長５９７ｎ
ｍ，５８０ｎｍ，５７６ｎｍ、及び６４６ｎｍのレーザ
光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ、及び１０ｄが発振し、四つ
の波長を含んだレーザ光１０ｅが作られる。色素レーザ
増幅器２０ｂと２０ｄの色素溶液には、ローダミン６Ｇ
が用いられ、色素レーザ増幅器２０ａ，２０ｃ及び２０
ｅの色素溶液にはＤＣＭが用いられている。【効果】異なる種類の色素溶液が必要となる程離れた二
つの波長を含んでいても、一本のビームのまま増幅する
ことができるため、増幅後の強いレーザ光をダイクロイ
ックミラーに当てなくても、損失を抑制でき、システム
全体の寿命が延びる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、色素レーザ装置に係
り、特に、多波長のレーザ光を高出力に取り出すための
色素レーザ装置、及びこれを用いたウラン濃縮装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、色素レーザを用いて、複数の波
長を含んだ高出力な一本のレーザビームを発生させるに
は、それぞれの波長で発振させた複数台の色素レーザ発
振増幅器から取り出される複数本のレーザビームをダイ
クロイックミラーを用いてビーム合成を行うが、それら
の波長差がおよそ１００ｎｍ以内であると、ビーム合成
時に損失が高くなる。つまり、接近した二つの波長のレ
ーザ光の一方に対してほぼ透過し、他方に対してほぼ全
反射する様な仕様のダイクロイックミラーを実現するこ
とは困難である。

【０００３】また、増幅器で強められたそれぞれの波長
のレーザ光をダイクロイックミラーに当てるならば、ダ
イクロイックミラーは誘電体多層膜が施されており、耐
光強度が１〜２Ｊ／cm²と低いため、ダメージが生じや
すい。

【０００４】これに対して、色素レーザでは、ビーム径
が約１mm程度と小さいため、レーザ光の強度が高く、さ
らにウラン濃縮用では、平均出力が高いパルス動作であ
るため、増幅器で強められると、レーザ光強度は１Ｊ／
cm²を超えることが多く(例えば、ウラン濃縮用の実験機
である低出力な色素レーザでも、繰返し数が５ｋＨｚで
平均出力が５０Ｗ程度になるため、レーザ光強度は約
１.３Ｊ／cm²に達する。）、ダメージが生じやすくな
る点も問題であった。

【０００５】そこで、レーザ光強度を下げるために、ビ
ーム径を拡げるならば、ビーム拡大器等が必要になり、
しかも大型のダイクロイックミラーが必要になってしま
うことも問題になっていた。

【０００６】これに対して、ダイクロイックミラーを用
いずに、多波長で高出力な一本のレーザビームを効率良
く取り出すことができる色素レーザに、例えば、特開平
2 −313836号公報で示されたものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来装置
では、複数の波長の差は、せいぜい４０ｎｍ以内であ
り、それよりも離れると、全ての波長のレーザ光に対し
て、効率良く増幅できなくなる。そのため、波長差が４
０ｎｍ以上の場合では、やはり別々の色素レーザ発振増
幅器から取り出した後、ダイクロイックミラー等によ
り、ビーム合成を行なっており、合成時に損失を伴うこ
とがあった。

【０００８】特に、ウラン濃縮では、用いられるレーザ
光が四つの波長を含む方式があり、これら四つの波長の
中で最も離れたものの差は、通常４０ｎｍ以上になるた
め、従来装置を四つの波長の全てに適用させることはで
きず、ダイクロイックミラーを用いなければならなかっ
た。

【０００９】さらに、四つの波長の最も離れたものの差
が１００ｎｍ程度になる場合もあるが、その場合は、増
幅器から取り出されたレーザ光をダイクロイックミラー
に当てる時に、前述した様にダイクロイックミラーの耐
久性等に関して問題があった。

【００１０】本発明の目的は、ダイクロイックミラーを
用いずに、複数の波長を含む高出力な一本のレーザビー
ムを効率良く損失無く取り出すことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は複数の増幅器を含み、前記増幅器の中のあ
る二つにおいて互いに異なる種類の色素溶液を用いたも
のである。

【００１２】

【作用】前記複数の増幅器において用いられる異なる種
類の色素溶液を、複数の波長のそれぞれに対して、効率
良く増幅することができる種類のものをそれぞれ選ぶこ
とができる。

【００１３】例えば、二つの波長をλ１とλ２（λ１＞
λ２）とし、それぞれの波長で効率良く増幅できる色素
溶液を、それぞれ色素溶液１及び色素溶液２とする。こ
の場合、波長λ１のレーザ光は、色素溶液２が用いられ
た増幅器を通過する際に、吸収を受けて減衰することは
ない。その理由は、色素の強い吸収帯は、一般に誘導放
出が起こる波長帯よりも短波長側に在り、長波長側に
は、強い吸収帯が存在しないからである。

【００１４】これに対して、波長λ２のレーザ光が、色
素溶液１が用いられた増幅器を通過する際には、吸収を
受けて減衰することがある。しかし吸収された波長λ２
のレーザ光は、この色素溶液１を励起する様に働き、こ
の色素溶液１で増幅される波長λ１のレーザ光が、一層
強く増幅されることになる。その結果、取り出される両
方の波長のレーザ光の出力の和はほとんど変化しない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１６】図１は、本発明の一実施例である色素レー
ザ装置１００の説明図である。

【００１７】色素レーザ装置１００は、発振器１と増幅
器２とで構成される。

【００１８】発振器１における色素レーザ発振器１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ、及び１１ｄから、それぞれ波長５
９７ｎｍ，５８０ｎｍ，５７６ｎｍ、及び６４６ｎｍの
レーザ光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ、及び１０ｄが発振し
ている。

【００１９】これらの中で、４番目の波長だけが、他の
三つの波長に比べて長くなっている。そのため、色素レ
ーザ発振器１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて用いられる
色素溶液では、どれもローダミン６Ｇを主成分とした色
素が溶されており、効率良くレーザ発振できる。これに
対して、色素レーザ発振器１１ｄで用いられる色素溶液
では、ＤＣＭを主成分とした色素が溶されており、波長
６４６ｎｍで効率良くレーザ発振できる。

【００２０】つまり、ローダミン６Ｇでは、波長約５７
０ｎｍから６１０ｎｍまでの波長幅約４０ｎｍ以内で誘
導放出断面積が大きく、ＤＣＭでは、波長約６２０ｎｍ
以上から誘導放出断面積が大きくなるからである。

【００２１】これら４本のレーザ光１０ａ，１０ｂ，１
０ｃ、及び１０ｄは、三つのダイクロイックミラー１２
ａ，１２ｂ、及び１２ｃにより、図の様にビーム合成さ
れ、四つの波長を含んだレーザ光１０ｅが作られる。

【００２２】ビーム合成の際に、合成しなかった３本の
レーザ光１０ａ′，１０ｂ′、及び１０ｃ′は、吸収板
１３で止められる。但し、これらのレーザ光は、発振器
から取り出された低出力なものであるため、最終的に取
り出される増幅後のレーザ出力に比べて無視できる。

【００２３】レーザ光１０ｅは、色素レーザ増幅器２０
ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ、及び２０ｅとから構成さ
れる増幅器２に入射する。

【００２４】この増幅器２において、色素レーザ増幅器
２０ｂと２０ｄとには、色素溶液としてローダミン６Ｇ
を主成分とした色素が用いられているが、色素レーザ増
幅器２０ａ，２０ｃ及び２０ｅでは、色素溶液としてＤ
ＣＭを主成分とした色素が用いられている。

【００２５】それにより、レーザ光１０ｅにおける波長
６４６ｎｍの成分のものは、色素レーザ増幅器２０ａ，
２０ｃ及び２０ｅとにおいて、効率良く強められる。し
かしこの波長の成分は、色素レーザ増幅器２０ｂと２０
ｄとでは、ローダミン６Ｇの誘導放出断面積が小さく、
ほとんど強められない。しかし、この波長では、ローダ
ミン６Ｇの吸収断面積も極めて小さく、この波長の成分
のみが大きく減衰することはない。

【００２６】また、レーザ光１０ｅにおける波長５９７
ｎｍ，５８０ｎｍ、及び５７６ｎｍの各成分のものは、
ローダミン６Ｇの誘導放出断面積が大きい波長帯に含ま
れるため、色素レーザ増幅器２０ｂと２０ｄとで、効率
良く強められる。ところが、これら三つの波長では、Ｄ
ＣＭの誘導放出断面積が小さいため、色素レーザ増幅器
２０ａ，２０ｃ及び２０ｅでほとんど増幅されず、しか
も多少吸収を受けることもある。

【００２７】しかし、吸収されたレーザ光のエネルギに
より、これらの色素溶液を励起することになり、その結
果、これら色素レーザ増幅器２０ａ，２０ｃ及び２０ｅ
で増幅される波長６４６ｎｍの成分がより強く増幅され
ることになり、最終的に取り出されるレーザ光１０ｆ
は、出力的に低下することはほとんど無い。

【００２８】つまり、多少減衰する恐れのある波長のレ
ーザ光を増幅できる色素溶液が用いられた増幅器に対し
て、供給する励起光を増やす様に分配すれば、この波長
のレーザ出力の減少分を補償できる。

【００２９】この様に、増幅器２では、全体の出力はほ
とんど損失無く、かつ四つの波長の成分全てが増幅され
たレーザ光１０ｆが取り出される。

【００３０】次に図１を用いて、色素レーザ装置１００
をウラン濃縮に用いた実施例を説明する。

【００３１】発振器１で発生される四つの波長の５９７
ｎｍ，５８０ｎｍ，５７６ｎｍ、及び６４６ｎｍは、ウ
ラン原子において、それぞれ基底準位から選択励起準
位，準安定準位から選択励起準位，選択励起準位から中
間準位、及び中間準位から電離準位に対応する波長の組
合せの一例である。

【００３２】つまりここでは、四つの波長を含んだレー
ザ光を発生させて、一般に４波長３段階と呼ばれる方式
で、ウランを濃縮させるための実施例である。

【００３３】増幅器２から取り出される四つの波長を含
んだレーザ光１０ｆを、ウラン蒸気で満たされたウラン
分離チェンバ中に入射させる。その結果、ウラン２３５
を分離し、濃縮することができる。

【００３４】また、増幅器２では、波長６４６ｎｍの成
分を強める色素レーザ増幅器が、２０ａ，２０ｃ及び２
０ｅと段数が多く、さらに、前述した様に、他の三つの
波長の成分のレーザ光の一部が、波長６４６ｎｍの成分
を強めることもあり、その結果、取り出されるレーザ光
１０ｆでは、波長６４６ｎｍの成分のみが他の成分より
もかなり強くなっている。これは、ウランを濃縮する際
に、ウランの中間準位から電離準位に対応した波長のレ
ーザ光が特に高い出力を要求されることに対応できるよ
うにしているためである。

【００３５】また、実用的なウラン濃縮装置では、レー
ザ出力は数十ｋＷ程度にもなるが、この実施例の様に、
ウラン分離チェンバに入射する増幅後のレーザ光はダイ
クロイックミラーに当たらないため、ダメージの問題は
全く無い。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、複数の波長において、
異なる種類の色素溶液が必要となる程離れていても、一
本のビームのまま増幅することができる。

【００３７】また、ウラン濃縮に必要な程高出力なレー
ザ光を発生させる際に、増幅後のレーザ光をダイクロイ
ックミラー等のレーザ光合成素子に当てなくても良いた
め、合成時の損失を抑制できるだけでなく、光学素子を
含めたシステム全体としての寿命が延びる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の色素レーザ装置の説明図。

【符号の説明】１…発振器、２…増幅器、１０ａ，１０ａ′，１０ｂ，
１０ｂ′，１０ｃ，１０ｃ′，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ
…レーザ光、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，11ｄ…色素レー
ザ発振器、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…ダイクロイックミ
ラー、１３…吸収板、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０
ｄ，２０ｅ…色素レーザ増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の増幅器を含む色素レーザにおいて、
前記複数の増幅器の中のある二つにおいて互いに異なる
種類の色素溶液が用いられることを特徴とする色素レー
ザ装置。
【請求項２】請求項１において、前記色素レーザ装置か
ら取り出されるレーザ光をウランの蒸気に照射するウラ
ン濃縮装置。