JPH053360A - Light stabilizer for laser - Google Patents

Light stabilizer for laser

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Publication number
JPH053360A
JPH053360A JP17896391A JP17896391A JPH053360A JP H053360 A JPH053360 A JP H053360A JP 17896391 A JP17896391 A JP 17896391A JP 17896391 A JP17896391 A JP 17896391A JP H053360 A JPH053360 A JP H053360A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
prism
light
laser
intensity
refractive index
Prior art date
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Pending
Application number
JP17896391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoya Nishino
直也 西野
Shuichi Fukuoka
修一 福岡
Masao Kihara
征夫 木原
Akira Sasaki
彰 佐々木
Naoyuki Aoyama
尚之 青山
Kenji Murakami
健司 村上
Kenji Ishikawa
賢司 石川
Takushi Nomura
卓志 野村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shizuoka University NUC
FDK Corp
Original Assignee
Shizuoka University NUC
FDK Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Shizuoka University NUC, FDK Corp filed Critical Shizuoka University NUC
Priority to JP17896391A priority Critical patent/JPH053360A/en
Publication of JPH053360A publication Critical patent/JPH053360A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To attenuate laser light without generating heat and, at the same time, to highly stabilize the light intensity of the laser light by precisely, continuously, and variably adjusting the attenuating quantity. CONSTITUTION:A high-refractive index plate 4 is provided in front of the reflecting surface of a total-reflection prism 2 at a small interval. The small interval is precisely changed by means of a small displacement element 6. Because of the principle of this light stabilizer utilizing evanescent waves produced on the total reflection surface of the prism 2, the light intensity of the laser light is attenuated by leading part of the light energy of the laser light in a different direction. The attenuating quantity is fed back and controlled.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、レーザ発振器からの
レーザ光の強度を精密に調整して安定化するためのレー
ザ用光安定器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser optical stabilizer for precisely adjusting and stabilizing the intensity of laser light from a laser oscillator.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ発振器の出力の安定化や波長の安
定化についてさかんに研究されているが、現状では、波
長を一定に保ったままで出力を任意に変化させることは
困難である。そのため、一定波長のレーザ光の強度を任
意に調整するには、レーザ発振器からのレーザビームを
光減衰器により適宜に減衰させなければならない。
2. Description of the Related Art Although various studies have been made on the stabilization of the output of a laser oscillator and the stabilization of the wavelength, it is currently difficult to arbitrarily change the output while keeping the wavelength constant. Therefore, in order to arbitrarily adjust the intensity of the laser light having a constant wavelength, the laser beam from the laser oscillator must be appropriately attenuated by the optical attenuator.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の光減衰器は、濃
度値(光透過率)を何段階にも調整してあるガラス板か
らなるフィルターを用いている。フィルターでは吸収し
た光のエネルギーが熱に変るので、少し大きな出力のレ
ーザ光を通すと、発熱によりフィルターの濃度値が変化
してしまうし、発熱が大きいとフィルターが破損する。
また、フィルターではレーザ光強度を連続的に変化させ
て調整することはできない。さらに、レーザ発振器の出
力が変動すると、減衰器の出射ビームの強度が変動する
ので、高度な安定化は望めなかった。
The conventional optical attenuator uses a filter made of a glass plate whose density value (light transmittance) is adjusted in multiple stages. Since the energy of the absorbed light changes into heat in the filter, the density value of the filter will change due to heat generation when passing a laser beam with a slightly larger output, and the filter will be damaged if the heat generation is large.
Also, the filter cannot continuously change and adjust the laser light intensity. Further, if the output of the laser oscillator fluctuates, the intensity of the beam emitted from the attenuator also fluctuates, so that high stabilization cannot be expected.

【0004】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、発熱を起こさず、レーザ光
の強度を連続的にしかも精密に減衰させて高度に安定化
させることができるようにしたレーザ用光安定器を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is not to generate heat but to continuously and precisely attenuate the intensity of laser light to highly stabilize it. The present invention is to provide an optical stabilizer for a laser.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明のレーザ用光安
定器は、レーザビームを全反射させて進路を変えるプリ
ズムと、このプリズムの反射面の外側に微小な間隔をお
いて配置された高屈折率プレートと、この高屈折率プレ
ートと前記プリズム表面との前記間隔を微細に変化させ
る微小変位素子と、前記プリズムで反射した出射ビーム
の強度を検出する光検出手段と、検出した光強度と設定
値との偏差に基づいて偏差をゼロにするように前記微小
変位素子を駆動するフィードバック制御手段とを備えた
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A laser optical stabilizer according to the present invention comprises a prism for totally reflecting a laser beam to change its course, and a high pitch disposed outside the reflecting surface of the prism with a minute gap. A refractive index plate, a minute displacement element that minutely changes the distance between the high refractive index plate and the prism surface, a light detection unit that detects the intensity of the outgoing beam reflected by the prism, and the detected light intensity. Feedback control means for driving the minute displacement element so as to make the deviation zero based on the deviation from the set value.

【0006】[0006]

【作用】前記のプリズム、光屈折率プレート、微小変位
素子とで光減衰器が構成される。この光減衰器は、全反
射にともなうエバネッセント波の作用を応用している。
周知のように全反射とは、屈折率の高い透明な第一媒質
(前記プリズム)から屈折率の低い透明な第二媒質(空
気)へ光がすすむとき、境界面で光が100%反射する
現象である。
The optical attenuator is composed of the prism, the optical refractive index plate and the minute displacement element. This optical attenuator applies the action of the evanescent wave associated with total internal reflection.
As is well known, the total reflection is 100% of the light reflected by the boundary surface when the light travels from the transparent first medium having a high refractive index (the prism) to the transparent second medium having a low refractive index (air). It is a phenomenon.

【0007】光が全反射した場合、第二媒質中に光がま
ったく入射しないわけではなくて、第二媒質中には境界
面に平行に進み、かつその振幅が境界面からの距離に比
例して指数関数的に急激に減衰する光波が存在する。こ
れはエバネッセント波とよばれる。
When light is totally reflected, it does not mean that the light does not enter the second medium at all, but it travels in the second medium parallel to the boundary surface, and its amplitude is proportional to the distance from the boundary surface. There are light waves that decay exponentially and rapidly. This is called an evanescent wave.

【0008】そこで第二媒質中に高屈折率の第三媒質
(前記高屈折率プレート)を置き、第二媒質のごく薄い
層(前記の微小な間隔)をはさんで第一媒質と対向させ
る。すると、エバネッセント波を介して光のエネルギー
を第三媒質に伝えることができる。この現象は一種のト
ンネル効果として説明され、誘電体光導波路用のプリズ
ム結合器やある種の半透鏡などに利用されている。
Therefore, a third medium having a high refractive index (the high refractive index plate) is placed in the second medium, and is opposed to the first medium with a very thin layer of the second medium (the minute gap) interposed therebetween. .. Then, the energy of light can be transmitted to the third medium via the evanescent wave. This phenomenon is explained as a kind of tunnel effect, and is used in prism couplers for dielectric optical waveguides and certain semi-transparent mirrors.

【0009】つまり境界面で光は100%反射せず、一
部が第三媒質の側に進む。したがって、その分だけ境界
面で反射する光の強度が低下する。そしてエバネッセン
ト波を介して第三媒質に伝わる光のエネルギー量は、第
一媒質と第三媒質との間隔によって変化する。
That is, 100% of the light is not reflected at the boundary surface, and part of the light travels toward the third medium. Therefore, the intensity of the light reflected by the boundary surface is correspondingly reduced. Then, the amount of energy of light transmitted to the third medium via the evanescent wave changes depending on the distance between the first medium and the third medium.

【0010】この発明における光減衰器は以上の原理で
動作する。つまり、レーザ発振器からのレーザビームが
前記プリズムで反射する際に、レーザ光のエネルギーの
一部が反射面から前記高屈折率プレート側へ逃げ、プリ
ズムで反射して利用系へと導かれる出射ビームの強度は
全反射の場合より低下する。高屈折率プレート側へ逃げ
る光のエネルギー量は、前記プレートとプリズムとの微
小な間隔を変えることで変る。したがって、前記微小変
位素子によって前記間隔を制御すれば、出射ビームの強
度、すなわち減衰量を連続的に任意に調整することがで
きる。
The optical attenuator according to the present invention operates on the above principle. That is, when the laser beam from the laser oscillator is reflected by the prism, part of the energy of the laser beam escapes from the reflecting surface to the high refractive index plate side, is reflected by the prism, and is an outgoing beam that is guided to the utilization system. Intensity is lower than that of total reflection. The amount of energy of light that escapes to the high refractive index plate side changes by changing the minute gap between the plate and the prism. Therefore, if the distance is controlled by the minute displacement element, the intensity of the emitted beam, that is, the attenuation amount can be continuously and arbitrarily adjusted.

【0011】この発明のレーザ用光安定器は、前記の光
減衰器にフィードバック制御系を組合せたもので、出射
ビームの強度が設定値に一致するように、前記微小変位
素子が自動制御される。
In the laser optical stabilizer of the present invention, a feedback control system is combined with the optical attenuator, and the minute displacement element is automatically controlled so that the intensity of the emitted beam matches the set value. ..

【0012】[0012]

【実施例】図1と図2にこの発明の一実施例によるレー
ザ用光安定器の概略構成を示している。まず、光減衰器
の部分について詳しく説明する。
1 and 2 show the schematic construction of an optical stabilizer for a laser according to an embodiment of the present invention. First, the optical attenuator portion will be described in detail.

【0013】入射ビーム1が全反射プリズム2で反射し
て出射ビーム3となる。プリズム2の反射面4の表面に
は、前記高屈折率プレートとしてのガラス板5が接合さ
れている。ガラス板5とプリズム2の接合面の周辺部分
にはごく薄いスペーサが挟み込まれており、ガラス板5
の中央部分とプリズム2の表面との間にはごく僅かな空
隙が保たれている。
The incident beam 1 is reflected by the total reflection prism 2 to become an outgoing beam 3. The glass plate 5 as the high refractive index plate is bonded to the surface of the reflecting surface 4 of the prism 2. A very thin spacer is sandwiched between the glass plate 5 and the prism 2 at the periphery of the joint surface.
There is a very small gap between the center of the prism and the surface of the prism 2.

【0014】ガラス板5とプリズム2の間の微小間隔を
精密に制御するための微小変位素子として、積層タイプ
の圧電アクチュエータ6を用いている。図のように、ガ
ラス板5をカバーするフレーム7をプリズム2と一体的
に固定して、このフレーム7とガラス板5とを柱状の圧
電アクチュエータ6で連結している。圧電アクチュエー
タ6は印加電圧によって寸法(圧電板の積層方向の寸
法)が微細に変化する素子であり、印加電圧をコントロ
ールする駆動回路8と組合せて使用する。
A laminated type piezoelectric actuator 6 is used as a minute displacement element for precisely controlling a minute distance between the glass plate 5 and the prism 2. As shown in the figure, a frame 7 that covers the glass plate 5 is integrally fixed to the prism 2, and the frame 7 and the glass plate 5 are connected by a columnar piezoelectric actuator 6. The piezoelectric actuator 6 is an element whose size (size in the stacking direction of the piezoelectric plates) changes minutely depending on the applied voltage, and is used in combination with the drive circuit 8 that controls the applied voltage.

【0015】圧電アクチュエータ6の印加電圧をコント
ロールすることで、ガラス板5とプリズム2との微小間
隔を調整し、それによって出射ビーム3の強度(光減衰
量)を微細に、かつ連続的に変化させることができる。
By controlling the voltage applied to the piezoelectric actuator 6, the minute gap between the glass plate 5 and the prism 2 is adjusted, whereby the intensity (light attenuation amount) of the outgoing beam 3 is finely and continuously changed. Can be made

【0016】次にフィードバック制御系について説明す
る。プリズム2(光減衰器)からの出射ビーム3の一部
がビームスプリッタ9で分岐されて、光センサ10に受
光される。光センサ10からは出射ビーム3の強度に対
応したレベルの検出信号が出力され、アンプ11を経て
コントローラ12に入力される。コントローラ12は、
光センサ10の出力と設定値とを比較して、その偏差を
ゼロにする方向の制御信号を駆動回路8に与える。駆動
回路8は制御信号に対応した大きさの電圧を圧電アクチ
ュエータ6に印加する。このようにして出射ビーム3の
強度が設定値に一致するように、光減衰量が自動制御さ
れる。
Next, the feedback control system will be described. A part of the outgoing beam 3 from the prism 2 (optical attenuator) is branched by the beam splitter 9 and received by the optical sensor 10. A detection signal of a level corresponding to the intensity of the emitted beam 3 is output from the optical sensor 10, and is input to the controller 12 via the amplifier 11. The controller 12
The output of the optical sensor 10 is compared with the set value, and a control signal in the direction of making the deviation zero is given to the drive circuit 8. The drive circuit 8 applies a voltage having a magnitude corresponding to the control signal to the piezoelectric actuator 6. In this way, the optical attenuation amount is automatically controlled so that the intensity of the outgoing beam 3 matches the set value.

【0017】[0017]

【発明の効果】この発明のレーザ用光安定器は、全反射
面に生じる前述のエバネッセント波を利用した原理によ
り、光エネルギーの一部を別の方向に逃すことで主光路
の光強度を減衰させるので、光エネルギーを吸収して減
衰させるフィルターと異なり、発熱はほとんど起こら
ず、大出力のレーザビームにも問題なく対応する。ま
た、微小変位素子を電気的に制御することで、光減衰量
を精密に、かつ連続的に可変調整することができる。こ
の光減衰量をフィードバック制御することで、きわめて
高精度に安定化されたレーザビームを得ることができ
る。
The laser optical stabilizer of the present invention attenuates the light intensity of the main optical path by letting a part of the light energy escape to another direction by the principle of utilizing the above-mentioned evanescent wave generated on the total reflection surface. Therefore, unlike a filter that absorbs and attenuates light energy, almost no heat is generated and a high-power laser beam can be handled without any problem. Further, by electrically controlling the minute displacement element, the light attenuation amount can be precisely and continuously variably adjusted. By performing feedback control of this optical attenuation amount, it is possible to obtain a laser beam that is stabilized with extremely high precision.

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

【図1】この発明の一実施例によるレーザ用光安定器の
概略構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical stabilizer for a laser according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上実施例における光減衰器の斜視図FIG. 2 is a perspective view of an optical attenuator according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入射ビーム 2 全反射プリズム 3 出射ビーム 5 ガラス板(高屈折率プレート) 6 圧電アクチュエータ(微小変位素子) 8 駆動回路 9 ビームスプリッタ 10 光センサ 11 コントローラ 1 incident beam 2 total reflection prism 3 outgoing beam 5 glass plate (high refractive index plate) 6 piezoelectric actuator (small displacement element) 8 drive circuit 9 beam splitter 10 optical sensor 11 controller

フロントページの続き (72)発明者 木原 征夫 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 佐々木 彰 静岡県静岡市大谷836番地 静岡大学内 (72)発明者 青山 尚之 静岡県静岡市大谷836番地 静岡大学内 (72)発明者 村上 健司 静岡県静岡市大谷836番地 静岡大学内 (72)発明者 石川 賢司 静岡県静岡市大谷836番地 静岡大学内 (72)発明者 野村 卓志 静岡県静岡市大谷836番地 静岡大学内Front Page Continuation (72) Inventor Seio Kihara 5-36-11 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Fuji Electric Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Akira Sasaki 836 Otani, Shizuoka City, Shizuoka Prefecture Shizuoka University (72) Inventor Naoyuki Aoyama 836 Otani, Shizuoka City, Shizuoka Prefecture Shizuoka University (72) Inventor Kenji Murakami 836 Otani Shizuoka City, Shizuoka Prefecture Shizuoka University (72) Inventor Kenji Ishikawa 836 Otani Shizuoka City, Shizuoka Prefecture (72) Invention Person Takashi Nomura 836 Otani, Shizuoka City, Shizuoka Prefecture Shizuoka University

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 レーザビームを全反射させて進路を変え
るプリズムと、このプリズムの反射面の外側に微小な間
隔をおいて配置された高屈折率プレートと、この高屈折
率プレートと前記プリズム表面との前記間隔を微細に変
化させる微小変位素子と、前記プリズムで反射した出射
ビームの強度を検出する光検出手段と、検出した光強度
と設定値との偏差に基づいて偏差をゼロにするように前
記微小変位素子を駆動するフィードバック制御手段とを
備えたレーザ用光安定器。
Claim: What is claimed is: 1. A prism for totally reflecting a laser beam to change its path, a high refractive index plate arranged at a minute interval outside the reflecting surface of the prism, and this high refractive index. Based on the deviation between the detected light intensity and the set value, a minute displacement element that minutely changes the interval between the rate plate and the prism surface, a light detection unit that detects the intensity of the outgoing beam reflected by the prism. An optical stabilizer for a laser, comprising a feedback control means for driving the minute displacement element so that the deviation becomes zero.
JP17896391A 1991-06-25 1991-06-25 Light stabilizer for laser Pending JPH053360A (en)

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JP17896391A JPH053360A (en) 1991-06-25 1991-06-25 Light stabilizer for laser

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JPH053360A true JPH053360A (en) 1993-01-08

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07148434A (en) * 1993-07-12 1995-06-13 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Photocatalyst and water cleaning method using the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07148434A (en) * 1993-07-12 1995-06-13 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Photocatalyst and water cleaning method using the same

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