JPH0558596B2 - - Google Patents

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JPH0558596B2
JPH0558596B2 JP12725085A JP12725085A JPH0558596B2 JP H0558596 B2 JPH0558596 B2 JP H0558596B2 JP 12725085 A JP12725085 A JP 12725085A JP 12725085 A JP12725085 A JP 12725085A JP H0558596 B2 JPH0558596 B2 JP H0558596B2
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dye
wavelength
light
pumping
light wave
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Tatsuo Oomori
Koichi Ono
Shigeto Fujita
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH0558596B2 publication Critical patent/JPH0558596B2/ja
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/022Constructional details of liquid lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/082Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
    • H01S3/0823Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • HELECTRICITY
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    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザ物質として色素を用いた色
素レーザに関し、特に多波長のレーザ発振を行な
うレーザ装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a dye laser using a dye as a laser material, and particularly to a laser device that performs multi-wavelength laser oscillation.

〔従来の技術〕 第6図は例えばオプテイクスコミユニケーシヨ
ンズ1973年第7巻233ページ(Optics
Communications vol7 233(1973))に示された
従来の多波長発振レーザ装置を示す図である。図
において、101はレーザ物質としての色素とそ
の溶媒とからなる色素溶液を収容した色素容器、
102は波長λ′1,λ′2の各レーザ光を出射すると
共に光共振系に用いる出力鏡、103は色素容器
101に対して出力鏡102が配置されている側
とは反対側の位置に配置されたビームスプリツ
タ、104は、ビームスプリツタ103により反
射された光波の内、特定波長の光波を高反射率で
反射されるように配置された回折格子、105
は、ビームスプリツタ103を透過した光波の
内、特定波長の光波を高反射率で反射する位置に
配置された回折格子である。なお、必要に応じ
て、ビームスプリツタ103と回折格子104と
の間およびビームスプリツタ103と回折格子1
05との間に偏光子、NDフイルタもしくはビー
ムエクスバンダーのいずれかを配置する。なお、
色素溶液を含む色素溶容器101、出力鏡10
2、ビームスプリツタ103および回折格子10
4とで波長λ′1の光波用の光共振器が構成され、
色素溶液を含む色素容器101,出力鏡102、
ビームスプリツタ103および回折格子105と
で波長λ′2の光波用の光共振器が構成される。
[Prior art] Figure 6 is shown, for example, in Optics Communication, 1973, Volume 7, page 233 (Optics
1 is a diagram illustrating a conventional multi-wavelength oscillation laser device disclosed in Communications Vol. 7 233 (1973). In the figure, 101 is a dye container containing a dye solution consisting of a dye as a laser substance and its solvent;
102 is an output mirror that emits laser beams of wavelengths λ' 1 and λ' 2 and is used for the optical resonance system; 103 is located at a position opposite to the side on which the output mirror 102 is arranged with respect to the dye container 101; The disposed beam splitter 104 includes a diffraction grating 105 disposed so that a light wave of a specific wavelength among the light waves reflected by the beam splitter 103 is reflected with a high reflectance.
is a diffraction grating placed at a position that reflects a light wave of a specific wavelength among the light waves transmitted through the beam splitter 103 with a high reflectance. In addition, if necessary, the space between the beam splitter 103 and the diffraction grating 104 and between the beam splitter 103 and the diffraction grating 1 may be
Place either a polarizer, ND filter, or beam expander between the 05 and 05. In addition,
A dye solution container 101 containing a dye solution and an output mirror 10
2. Beam splitter 103 and diffraction grating 10
4 constitutes an optical resonator for light waves of wavelength λ' 1 ,
A dye container 101 containing a dye solution, an output mirror 102,
Beam splitter 103 and diffraction grating 105 constitute an optical resonator for light waves with wavelength λ' 2 .

次に、動作について説明する。ポンピング光源
(不図示)から出力されて光学系(不図示)によ
り絞られたポンピング光106が色素容器101
内の色素溶液の色素を照射する。これにより、色
素は反転分布状態となり、色素から色素特有の特
定長領域の光波が発生する。ここで、回折格子1
04に入射する光波に対し、波長λ′1の光波の反
射率が最大となるように回折格子104を回転調
整する。また、回折格子105に入射する光波に
対し、波長λ′2の光波の反射率が最大となるよう
に回折格子105を回転調整する。波長λ′1の光
波は出力鏡102から回折格子104迄の構成要
素からなる上述の光共振器によりレーザ発振し、
波長λ′2の光波は出力鏡102から回折格子10
5迄の構成要素からなる上述の光共振器によりレ
ーザ発振する。波長λ′1,λ′2の光波の一部は波長
λ′1,λ′2を夫々有するレーザ光として出力鏡10
2から出射する。
Next, the operation will be explained. Pumping light 106 output from a pumping light source (not shown) and focused by an optical system (not shown) is transmitted to the dye container 101.
Irradiate the dye in the dye solution. As a result, the dye enters a population inversion state, and a light wave in a specific long region unique to the dye is generated from the dye. Here, the diffraction grating 1
The diffraction grating 104 is rotated and adjusted so that the reflectance of the light wave with the wavelength λ' 1 is maximized with respect to the light wave incident on the light wave 04. Further, the diffraction grating 105 is rotated and adjusted so that the reflectance of the light wave having the wavelength λ' 2 becomes maximum with respect to the light wave incident on the diffraction grating 105. A light wave with a wavelength λ' 1 is lased by the above-mentioned optical resonator consisting of the components from the output mirror 102 to the diffraction grating 104,
The light wave with wavelength λ' 2 is transmitted from the output mirror 102 to the diffraction grating 10.
Laser oscillation is performed by the above-mentioned optical resonator consisting of up to five components. A part of the light waves with wavelengths λ' 1 and λ' 2 are output to the output mirror 10 as laser beams with wavelengths λ' 1 and λ' 2 , respectively.
It emits from 2.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来の多波長の光波を発振するレーザ装置は以
上のように構成されているので、発振可能な光波
の波長領域が単一の色素容器内の単一の色素によ
つて決定され、その領域は最大80ナノメータ
(80nm)程度(波長λ′1と同λ′2の差が約8nm内)
しか可能でないという欠点があり、又同一色素で
多波長発振させるため、引込み現象等により発振
光波間の相互作用が強く、出力パワー、出力波
形、発振タイミング等を安定にできないなどの欠
点があつた。
Conventional laser devices that emit multi-wavelength light waves are configured as described above, so the wavelength range of light waves that can be oscillated is determined by a single dye in a single dye container, and that range is Maximum about 80 nanometers (80 nm) (difference between wavelength λ' 1 and wavelength λ' 2 is within about 8 nm)
In addition, because multiple wavelengths are oscillated using the same dye, there is strong interaction between the oscillated light waves due to attraction phenomena, etc., and the output power, output waveform, oscillation timing, etc. cannot be stabilized. .

この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、波長間隔が単一溶媒による単
一濃度の単一の色素のボンピングによつて得られ
る光波の波長存在領域を越える波長存在を有し、
各発振光波間の相互作用を弱くして安定的にレー
ザ発振ができるレーザ装置を得ることを目的とす
る。
This invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and the present invention has wavelengths that exceed the wavelength range of light waves obtained by bombing a single dye of a single concentration using a single solvent. has
The object of the present invention is to obtain a laser device that can stably oscillate a laser by weakening the interaction between each oscillating light wave.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るレーザ装置は、複数の色素容器
を直列に間隔をおいて配列し、半透鏡状の出力鏡
を上記色素容器群の1側に設け複数の波長のレー
ザ光を出射すると共にレーザ発振用に用い、特定
波長の光波を選択反射する第1の波長選択手段を
上記色素容器群の他側に配置し、上記出力鏡から
の反射光波を分割するビームスプリツタを上記色
素容器間に配置し、特定波長の光波を選択反射す
る第2の波長選択手段を上記ビームスプリツタに
より反射された光波を入射する位置に配置し、色
素をその溶媒と共に上記色素器内に収容し且つ上
記出力鏡に近い順にポンピングにより短波長の光
波を発生するように配置し、ポンピング手段のポ
ンピング光を上記色素溶液に照射するようにポン
ピング手段を配置したものである。
In the laser device according to the present invention, a plurality of dye containers are arranged in series at intervals, and a semi-transparent mirror-like output mirror is provided on one side of the dye container group to emit laser beams of a plurality of wavelengths and to emit laser light. A first wavelength selection means for selectively reflecting a light wave of a specific wavelength is disposed on the other side of the dye container group, and a beam splitter for splitting the light wave reflected from the output mirror is disposed between the dye containers. A second wavelength selection means for selectively reflecting a light wave of a specific wavelength is disposed at a position where the light wave reflected by the beam splitter is incident, the dye is housed in the dye device together with its solvent, and the output mirror The dye solution is arranged so that short wavelength light waves are generated by pumping in the order of proximity to the dye solution, and the pumping means is arranged so that the dye solution is irradiated with pumping light from the pumping means.

〔作用〕[Effect]

この発明における複数の色素容器内の各色素
は、ポンピングにより発生する励起光の波長領域
の内レーザ発振用波長力短波長側に近い順に出力
鏡に近い位置に配置されているので、後段の色素
による発振光波の波長が前段の色素の光吸収の高
い波長領域より長波長側に存在し、これによつて
発振波を吸収することなく透過できるので発振で
きる光波の多波長の存在領域幅を非常に大きくと
ることができ、発振光波間の相互作用を弱め、安
定に多波長のレーザ発振を可能とする。
In this invention, each of the dyes in the plurality of dye containers is arranged at a position close to the output mirror in the order of short wavelength side of the laser oscillation wavelength within the wavelength range of the excitation light generated by pumping. The wavelength of the oscillated light wave exists on the longer wavelength side than the wavelength range where the light absorption of the dye in the previous stage is high, and as a result, the oscillation wave can be transmitted without being absorbed, which greatly increases the width of the range in which multiple wavelengths of light waves that can be oscillated exist. This enables stable multi-wavelength laser oscillation by weakening the interaction between oscillated light waves.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第1の実施例としては2波長λ′1,λ′2の光波
のレーザ発振の場合を考える。第1図において、
1aは波長λ1の第1光波発生用のレーザ物質とし
ての周知の色素をその溶媒と共に第1色素溶液と
して収容している第1色素容器1bは波長λ2の第
2光波発生用のレーザ物質としての周知の色素を
その溶媒と共に第2色素溶媒として収容している
第2色素容器、これら第1および第2色素容器1
a,1bは直列に間隔をおいて配置されている。
なお、第1のレーザ発振波長λ1は第2のレーザ発
振波長λ2より短かくなる様な組合せの色素が第1
および第2色素容器1a,1bに夫々収容され、
波長λ1と波長λ2との波長差は単一の色素により多
波長レーザが出射するレーザ光間の最大波涛差よ
り大きい。2は第1色素容器1aに対向配置され
た出力鏡で、波長λ1および同λ2を夫々有する第1
および第2光波に対応するレーザ光を出射すると
共にレーザ発振用に用いられ、半透鏡をなして第
1色素容器1aに対向するその反射面は後述の共
振器の軸心3aに対して直角をなしている。3は
第1および第2色素容器1a,1bの間にその反
射面が出力鏡2の反射面に対して向き合つて傾斜
するように配置されたビームスプリツタで、光共
振器の軸心3aにレーザ発振波長λ1の光波用の後
述の光共振器の軸心3bとレーザ発振波長λ2の光
波用の光共振器の軸心3cとに分ける。4はビー
ムスプリツタ3により反射された波長λ1の光波を
選択的に高反射率で入・反射するように配置され
た第1の波長選択手段であつて、この実施例で
は、リトロウ型に第1の回折格子を使用してい
る。5は出力鏡2に反射されてビームスプリツタ
3を透過した波長λ2の光波を高反射率で選択的に
入・反射するように配置された第2の波長選択手
段であつて、この実施例ではリトロウ型に第2の
回折格子を使用している。6a,6bは第1およ
び第2色素容器1aおよび1b内の色素を夫々ポ
ンピングするポンピング光で、ポンピング光6a
は第1色素容器1aに対しては軸心3aと略直角
をなす方向から入射し、ポンピング光6bは第2
色素容器1bに対しては軸心3c略直角をなす方
向から入射している。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As a first example, consider the case of laser oscillation of light waves with two wavelengths λ' 1 and λ' 2 . In Figure 1,
A first dye container 1a contains a well-known dye as a laser material for generating a first light wave of wavelength λ 1 together with its solvent as a first dye solution.A first dye container 1b contains a laser material for generating a second light wave of wavelength λ 2 . a second dye container containing a well-known dye as a second dye solvent together with its solvent, these first and second dye containers 1;
a and 1b are arranged in series at intervals.
Note that the first dye has a combination such that the first laser oscillation wavelength λ 1 is shorter than the second laser oscillation wavelength λ 2 .
and stored in second dye containers 1a and 1b, respectively,
The wavelength difference between wavelength λ 1 and wavelength λ 2 is larger than the maximum wave difference between laser beams emitted by a multi-wavelength laser using a single dye. Reference numeral 2 denotes an output mirror disposed opposite to the first dye container 1a, and a first output mirror having wavelengths λ 1 and λ 2 respectively.
It emits a laser beam corresponding to the second light wave and is used for laser oscillation, and its reflective surface, which forms a semi-transparent mirror and faces the first dye container 1a, is perpendicular to the axis 3a of the resonator, which will be described later. I am doing it. Reference numeral 3 denotes a beam splitter disposed between the first and second dye containers 1a and 1b so that its reflective surface faces and is inclined to the reflective surface of the output mirror 2, and the axis 3a of the optical resonator It is divided into an optical resonator axis 3b for a light wave with a laser oscillation wavelength λ 1 , which will be described later, and an optical resonator axis 3c for a light wave with a laser oscillation wavelength λ 2 , which will be described later. Reference numeral 4 denotes a first wavelength selection means arranged to selectively enter and reflect the light wave of wavelength λ 1 reflected by the beam splitter 3 with a high reflectance, and in this embodiment, it is of the Littrow type. A first diffraction grating is used. Reference numeral 5 denotes a second wavelength selection means arranged to selectively enter and reflect the light wave of wavelength λ 2 reflected by the output mirror 2 and transmitted through the beam splitter 3 with a high reflectance; In the example, a second diffraction grating is used in the Littrow type. Pumping lights 6a and 6b pump the dyes in the first and second dye containers 1a and 1b, respectively;
is incident on the first dye container 1a from a direction substantially perpendicular to the axis 3a, and the pumping light 6b is incident on the second dye container 1a.
The light enters the dye container 1b from a direction substantially perpendicular to the axis 3c.

上記のように構成された多波長発振レーザは、
出力鏡2、色素溶液を含む第1色素容器1a,ビ
ームスプリツタ3および回折格子4により波長λ1
の第1の光波発振用光共振器7を構成し、出力鏡
2、色素溶液を含む第1色素容器1a、ビームス
プリツタ3、色素溶液を含む第2色素容器1bお
よび回折格子5により発振波長λ2の第2の光波発
信用光共振器8を構成している。なお、第1の光
波発振用共振器7の軸心は3aと3bとからな
り、第2の光波発振用光共振器8の軸心は3aと
3cとからなる。
The multi-wavelength oscillation laser configured as above is
The output mirror 2, the first dye container 1a containing the dye solution, the beam splitter 3 and the diffraction grating 4
The oscillation wavelength is determined by an output mirror 2, a first dye container 1a containing a dye solution, a beam splitter 3, a second dye container 1b containing a dye solution, and a diffraction grating 5. It constitutes a second optical resonator 8 for emitting light waves of λ 2 . Note that the axis of the first optical resonator 7 for light wave oscillation consists of 3a and 3b, and the axis of the second optical resonator 8 for light wave oscillation consists of 3a and 3c.

第2図は第1図のポンピング光6a,6bを発
生するポンピング手段を示している。第2図Aに
おいて、9はポンピング光6を発生する例えばフ
ラツシユランプ、Qスイツチルビーレーザー、そ
の第2光調波発生源、分子紫外レーザおよび
YAGレーザの第2光調波発生源等のいずれか1
つが用いられるポンピング光源、10はポンピン
グ光源9から出射するポンピング光6をポンピン
グ光6aおよび同6bに分割するビームスプリツ
タ、11ビームスプリツタ10により反射されて
分割されたポンピング光6bをポンピング光6a
と同方向に向ける全反射鏡、12,13はビーム
スプリツタ10を透過したポンピング光6aおよ
び全反射鏡により反射されたポンピング光6bを
夫々線状に集光する円筒レンズである。なお、円
筒レンズ12および同13によるポンピング光6
a,6bの夫々の集光位置に第1図に示した第1
および第2色素容器1a,1b内の色素が配置さ
れている。第2図Bにおいて、9は第1のポンピ
ング光源、14は第2のポンピング光源、15は
第1のポンピング光源9と第2のポンピング光源
とが同期をとつてポンピング光6aおよび同6c
を夫々出射するために利用する同期用の接続線、
12,13は円筒レンズでポンピング光6a,6
cを集光する。この実施例の場合にはポンピング
手段として第2図Aに示したものを用いるが、第
2図Bに示したポンピング手段を第1図に適用す
る場合には、第1図のポンピング光6bをポンピ
ング光6cに置きかえればよい。また、この他に
も第2図Bにおいて、第1および第2のポンピン
グ光源9,14としてヘリカル型フラツシユラン
プを用いる場合には円筒レンズ6a,6cは不要
である。
FIG. 2 shows pumping means for generating the pumping lights 6a, 6b of FIG. In FIG. 2A, reference numeral 9 denotes a flash lamp, a Q-switch chilby laser, a second harmonic generation source thereof, a molecular ultraviolet laser, and the like that generate the pumping light 6.
Any one of the second optical harmonic generation source of YAG laser, etc.
10 is a beam splitter that splits pumping light 6 emitted from pumping light source 9 into pumping light 6a and pumping light 6b; 11 beam splitter 10 splits pumping light 6b reflected by pumping light 6a;
Total reflection mirrors 12 and 13 facing in the same direction are cylindrical lenses that condense the pumping light 6a transmitted through the beam splitter 10 and the pumping light 6b reflected by the total reflection mirror into a linear shape, respectively. In addition, the pumping light 6 by the cylindrical lens 12 and 13
The first light beam shown in FIG.
and the dyes in the second dye containers 1a, 1b are arranged. In FIG. 2B, 9 is a first pumping light source, 14 is a second pumping light source, and 15 is a synchronized pumping light source 9 and 6c.
A synchronization connection line used to emit each
12 and 13 are cylindrical lenses for pumping light 6a and 6
Focus c. In this embodiment, the pumping means shown in FIG. 2A is used, but when the pumping means shown in FIG. 2B is applied to FIG. 1, the pumping light 6b of FIG. It may be replaced with the pumping light 6c. In addition, in FIG. 2B, when helical flash lamps are used as the first and second pumping light sources 9 and 14, the cylindrical lenses 6a and 6c are unnecessary.

次に、この発明の動作説明をする。ポンピング
光源9から出射したポンピング光6はビームスプ
リツタ10によりポンピング光6a,6bに2分
割される。ポンピング光6aは円筒レンズ12に
より集光されると同時にポンピング光6bは、全
反射鏡11により全反射されて円筒レンズ13に
より集光される。これら集光されたポンピング光
6a,6bが第1および第2色素容器1a,1b
内の各色素を夫々同時に照射する。これにより、
第1および第2色素容器1a,1b内の各色素が
反転分布の状態となり、各色素から励起光が出力
される。第1色素容器1a内の色素からは波長λ1
の第1光波を含む光波が発生し、第2色素容器1
bの色素からは波長λ2の第2光波を含む光波が発
生する。波長λ1の第1光波は回折格子4により選
択反射されて第1光波発振用光共振器7内でレー
ザ発振して、その一部の光は波長λ1のレーザ光と
して出力鏡2から出射する。波長λ2の第2光波は
回折格子5により選択反射されて第2光波発振用
光共振器8内でレーザ発振して、その一部の光は
波長λ2のレーザー光として出力鏡2から出射す
る。
Next, the operation of this invention will be explained. Pumping light 6 emitted from pumping light source 9 is split into two by beam splitter 10 into pumping light 6a and 6b. The pumping light 6a is condensed by the cylindrical lens 12, and at the same time, the pumping light 6b is totally reflected by the total reflection mirror 11 and condensed by the cylindrical lens 13. These concentrated pumping lights 6a, 6b are transmitted to the first and second dye containers 1a, 1b.
irradiate each dye within at the same time. This results in
Each dye in the first and second dye containers 1a and 1b is in a state of population inversion, and excitation light is output from each dye. The wavelength λ 1 from the dye in the first dye container 1a
A light wave including a first light wave of is generated, and the second dye container 1
A light wave including a second light wave of wavelength λ 2 is generated from the dye b. The first light wave with the wavelength λ 1 is selectively reflected by the diffraction grating 4 and oscillated in the first light wave oscillation optical resonator 7, and a part of the light is emitted from the output mirror 2 as a laser beam with the wavelength λ 1 . do. The second light wave with wavelength λ 2 is selectively reflected by the diffraction grating 5 and lased within the second light wave oscillation optical resonator 8, and a part of the light is emitted from the output mirror 2 as a laser beam with wavelength λ 2 . do.

ここで、レーザ物質としての色素の1重項の吸
収スペクトルと螢光スペクトルは一般に第3図に
示したよう特徴を有し、螢光スペクトルのピーク
近辺の波長領域である所のレーザ発振可能な波長
領域より短波長側に吸収スペクトルが存在する。
従つて、第3図に示した光特性が第2色素容器1
b内の色素の特性とすると、第1色素容器1a内
の色素の吸収および螢光特性は第3図の曲線を短
波長側に移動した特性曲線に類似している。よつ
て、第1色素容器1a内の色素の光吸収率の高い
部分の波長領域内に第2色素容器1bの色素の励
起光をレーザ発振させて得る第2光波のレーザ発
振波長λ2が入ることはない。従つて、レーザ発振
波長λ2の第2光波は第1色素容器1a内の色素で
吸収されることなく出力鏡2に達して、一部反射
されて回折格子5との間で第2光波発振用光共振
系をつくり、あたかも第1の色素容器1aが無い
かのように発振動作を行う。
Here, the singlet absorption spectrum and fluorescence spectrum of the dye as a laser substance generally have characteristics as shown in Figure 3, and the wavelength region near the peak of the fluorescence spectrum is the area where laser oscillation is possible. An absorption spectrum exists on the shorter wavelength side of the wavelength region.
Therefore, the optical characteristics shown in FIG.
Assuming the characteristics of the dye in b, the absorption and fluorescence characteristics of the dye in the first dye container 1a are similar to the characteristic curve obtained by shifting the curve in FIG. 3 to the shorter wavelength side. Therefore, the laser oscillation wavelength λ 2 of the second light wave obtained by lasing the excitation light of the dye in the second dye container 1b falls within the wavelength region of the portion of the dye in the first dye container 1a where the light absorption rate is high. Never. Therefore, the second light wave with the laser oscillation wavelength λ 2 reaches the output mirror 2 without being absorbed by the dye in the first dye container 1a, is partially reflected, and oscillates as a second light wave between it and the diffraction grating 5. An optical resonant system is created, and the oscillation operation is performed as if the first dye container 1a were not present.

このように、第1光波と第2光波を夫々別個の
色素容器1a,1b内の夫々の異なる色素から発
生するようにしたので、第1光波の波長λ1と第2
光波の波長λ2との大きくとることができ発振して
いる光波間の相互作用が弱くできる。
In this way, since the first light wave and the second light wave are generated from different dyes in separate dye containers 1a and 1b, the wavelength λ 1 of the first light wave and the second light wave are different from each other.
The wavelength of the light wave λ 2 can be made larger, and the interaction between the oscillating light waves can be weaker.

従つて、出力鏡2を共通にして同一軸心3a上
に異なつた波長の光波を互いに独立に発生できる
光共振系を実現して、安定に多波長のレーザ発振
を行なうことができる。
Therefore, by using the output mirror 2 in common, it is possible to realize an optical resonant system in which light waves of different wavelengths can be generated independently from each other on the same axis 3a, thereby stably performing multi-wavelength laser oscillation.

以上述べたように、第1および第2色素容器1
a,1b内の異なる色素を反転分布状態にしてレ
ーザ発振を行なうので、両波長λ1,λ2間の差が大
きなレーザ光を出力鏡2から同一中心軸上に同時
に出射することができる。
As described above, the first and second dye containers 1
Since laser oscillation is performed with different dyes in a and 1b in a population inversion state, laser beams having a large difference between both wavelengths λ 1 and λ 2 can be simultaneously emitted from the output mirror 2 on the same central axis.

なお、上記実施例では、第1および第2色素容
器1a,1bに異なる色素を入れるものとしてい
るが、同一の色素を入れ、その色素を含む色素容
液の濃度および/または溶媒を異ならしめて第
1、第2の回折格子4,5の回転調整により異な
る波長の波長差の大きな光波のレーザ発進を安定
に起こすこともできる。
In the above embodiment, different dyes are placed in the first and second dye containers 1a and 1b, but it is also possible to place the same dye in the first and second dye containers 1a and 1b, and to make the dye solutions containing the dyes have different concentrations and/or different solvents. 1. By adjusting the rotation of the second diffraction gratings 4 and 5, it is also possible to stably launch light waves of different wavelengths with a large wavelength difference.

また上記実施例では、ビームスプリツタ3によ
り第1のレーザ発振用共振器7の軸心を第2のレ
ーザ発振用共振器8の軸心から分けているが、第
1色素容器1a内の色素のレーザ発振波長領域内
の特定波長の光波に対してビームスプリツタ3の
反斜面の反射率が最大になるように誘電体多層膜
鏡を使用して第1光板と第2光板との分離をより
良くすることもできる。また、ビームスプリツタ
3と回折格子4との間および回折格子5と第2色
素容器1bとの間に図示の一点鎖線で示したよう
に夫々偏光子を入れて回折格子4および同5に第
1光波および第2光波のみを夫々効率よく入射す
るようにしてもよい。また、第2色素容器1bと
回折格子5との間に偏光子を入れる代りにビーム
スプリツタ3の偏光ビームスプリツタにすればよ
い。さらには、偏光子の代りに必要に応じてND
フイルタもしくはビームエクスパンダーを介在さ
せてもよい。
Further, in the above embodiment, the axis of the first laser oscillation resonator 7 is separated from the axis of the second laser oscillation resonator 8 by the beam splitter 3, but the dye in the first dye container 1a is The first light plate and the second light plate are separated using a dielectric multilayer mirror so that the reflectance of the opposite slope of the beam splitter 3 is maximized for light waves of a specific wavelength within the laser oscillation wavelength range. You can also do better. In addition, polarizers are inserted between the beam splitter 3 and the diffraction grating 4 and between the diffraction grating 5 and the second dye container 1b as shown by the dashed lines in the figure. Only one light wave and only the second light wave may be made to enter efficiently. Furthermore, instead of inserting a polarizer between the second dye container 1b and the diffraction grating 5, a polarizing beam splitter of the beam splitter 3 may be used. Furthermore, ND can be used instead of a polarizer if necessary.
A filter or beam expander may be interposed.

第4図は3波長λ1,λ2,λ3の光波のレーザ発振
を行なうレーザ装置の他の実施例である。図にお
いて、1cは波長λ3の第3光波用のレーザ物質と
しての色素をその溶媒と共に第3色素溶媒として
収容している第3色素容器であり、16はビーム
スプリツタ、17は波長λ3の光波を高反射率で選
択的に入・反射する回折格子である。第1色素容
器1a、第2色素容器1b、出力鏡2、ビームス
プリツタ3および回折格子4の構成は第1図と同
構成であり、第2色素容器1bの後方にビームス
プリツタ16、第3色素容器1cおよび回折格子
17が順序で配列されており、ビームスプリンタ
16により反射された波長λ2の第2の光波を入・
反射する位置に回折格子5が配置されている。な
お、波長λ3は波長λ2より短波長である。波長λ1
光波発信用共振器は第1図と同構成であるが、波
長λ2のレーザ発振用光共振器は出力鏡2、第1色
素溶液を含む第1色素容器1a、ビームスプリツ
タ3、第2色素溶液を含む第2色素表容器1b、
ビームスプリツタ16および回折格子5とから構
成され、波長λ3の光波発振用光共振器は第3図の
構成から回折格子4および5を除いた残りの構成
要素から構成されている。レーザ発振を行なう場
合には、ポンピング光6a,6b,6dを第1〜
第3色素容器1a〜1cの各色素に夫々同時に照
射すれば、波長λ1,λ2,λ3の光波が発振して、そ
れらの3種類の波長のレーザ光が出力鏡2から出
射する。
FIG. 4 shows another embodiment of a laser device that performs laser oscillation of light waves of three wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 . In the figure, 1c is a third dye container containing a dye as a laser material for a third light wave of wavelength λ 3 together with its solvent as a third dye solvent, 16 is a beam splitter, and 17 is a laser material for wavelength λ 3 This is a diffraction grating that selectively enters and reflects light waves with high reflectance. The configurations of the first dye container 1a, the second dye container 1b, the output mirror 2, the beam splitter 3, and the diffraction grating 4 are the same as those in FIG. Three dye containers 1c and a diffraction grating 17 are arranged in order, and receive the second light wave of wavelength λ 2 reflected by the beam splinter 16.
A diffraction grating 5 is placed at a position where light is reflected. Note that the wavelength λ 3 is shorter than the wavelength λ 2 . The optical resonator for emitting a light wave at wavelength λ 1 has the same configuration as in FIG. 1, but the optical resonator for laser oscillation at wavelength λ 2 includes an output mirror 2, a first dye container 1a containing a first dye solution, and a beam splitter. 3. second dye table container 1b containing second dye solution;
The optical resonator for oscillating a light wave of wavelength λ 3 , which is composed of a beam splitter 16 and a diffraction grating 5, is composed of the remaining components of the configuration shown in FIG. 3 except for the diffraction gratings 4 and 5. When performing laser oscillation, the pumping lights 6a, 6b, 6d are
When each of the dyes in the third dye containers 1a to 1c is irradiated simultaneously, light waves with wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 are oscillated, and laser beams with these three wavelengths are emitted from the output mirror 2 .

第5図はこの発明の他の実施例で、第1図に示
したレーザ装置と異なる点は、第1図のレーザ装
置は波長λ1用の光波選択手段として回折格子4を
用いているが、第5図では回折格子4の代りにプ
リズム18と全反射鏡19を用いている。プリズ
ム18と全反射鏡19との距離を大きくとれば全
反射鏡19にある程度の幅をもたせることができ
る。この実施例の場合、光波の波長選択にはプリ
ズム18を図示矢印Aの方向に回転して全反射鏡
19に入射する光波の波長を変えるか、プリズム
18を固定して全反射鏡19がプリズム18から
特定波長の光を入射する入射位置に位置させるよ
うに移動すればよい。プリズム18の回転および
全反射鏡19の移動を両方行なうことにより光波
の波長選択が可能なことは勿論である。また、プ
リズムと全反射鏡からなる波長選択手段を回折格
子5の代りに用いることもできる。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, which differs from the laser device shown in FIG. 1 in that the laser device in FIG. 1 uses a diffraction grating 4 as a light wave selection means for wavelength λ 1 . In FIG. 5, a prism 18 and a total reflection mirror 19 are used in place of the diffraction grating 4. By increasing the distance between the prism 18 and the total reflection mirror 19, the total reflection mirror 19 can have a certain width. In this embodiment, the wavelength of the light wave can be selected by rotating the prism 18 in the direction of arrow A shown in the figure to change the wavelength of the light wave incident on the total reflection mirror 19, or by fixing the prism 18 and changing the wavelength of the light wave incident on the total reflection mirror 19. What is necessary is just to move it so that it may be located at the incident position where light of a specific wavelength is incident from 18. Of course, by rotating the prism 18 and moving the total reflection mirror 19, it is possible to select the wavelength of the light wave. Furthermore, a wavelength selection means consisting of a prism and a total reflection mirror can be used instead of the diffraction grating 5.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、レーザ物質
としての各色素溶液を収容した色素容器を複数に
して発振させるように構成したので、多波長発振
できる波長存在領域を大きくできると共に、発振
光波間の相互作用を弱くして安定に多波長のレー
ザ発振ができるものが得られる効果がある。
As described above, according to the present invention, a plurality of dye containers containing each dye solution as a laser material are configured to oscillate, so that the wavelength existence region capable of multi-wavelength oscillation can be enlarged, and the wavelength range between oscillation light waves can be increased. This has the effect of weakening the interaction between the two and allowing stable multi-wavelength laser oscillation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第
2図A,Bは第1図に用いられるポンピング手段
の各実施例を夫々示す構成図、第3図はレーザ発
振可能な色素の吸収スペクトルと光波発生用の螢
光灯スペクトルを示す特性図、第4図は、3波長
のレーザ発振を行なうこの発明の他の実施例を示
す構成図、第5図は、レーザ発振波長に対して選
択性を有する波長選択機構をプリズムと全反射鏡
で行なう他の実施例を示す構成図、第6図は、従
来の多波長発振レーザ装置を示す構成図である。 図において、1a,1bは色素容器、2は出力
鏡、3はビームスプリツタ、4は波長選択手段
(回折格子)、5は波長選択手段(回折格子)、6
a,6bはポンピング光、9はポンピング光源、
10はビームスプリツタ、11は全反射鏡、1
2,13は円筒レンズ。なお、各図中同一符号は
同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIGS. 2A and B are block diagrams showing each embodiment of the pumping means used in FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram showing each embodiment of the pumping means used in FIG. A characteristic diagram showing an absorption spectrum and a fluorescent lamp spectrum for light wave generation. Figure 4 is a block diagram showing another embodiment of the present invention that performs laser oscillation at three wavelengths. FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment in which a wavelength selection mechanism having selectivity is implemented using a prism and a total reflection mirror. FIG. 6 is a block diagram showing a conventional multi-wavelength oscillation laser device. In the figure, 1a and 1b are dye containers, 2 is an output mirror, 3 is a beam splitter, 4 is a wavelength selection means (diffraction grating), 5 is a wavelength selection means (diffraction grating), 6
a, 6b are pumping lights, 9 is a pumping light source,
10 is a beam splitter, 11 is a total reflection mirror, 1
2 and 13 are cylindrical lenses. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 直列に間隔をおいて配列された複数の色素容
器と、この色素容器群の1側に設けられ複数の波
長のレーザ光を出射すると共にレーザ発振用に用
いられる半透鏡状の出力鏡と、上記色素容器群り
他側に設けられ、特定波長の光波を選択反射する
第1の波長選択手段と、上記色素容器間に配置さ
れ上記出力鏡からの反射光波を分割するビームス
プリツタと、このビームスプリツタにより反射さ
れた光波を入射する位置に配置され特定波長の光
波を選択反射する第2の波長選択手段と、上記色
素容器内に収容され且つ上記出力鏡に近い順にポ
ンピングにより、レーザ発振波長の短い光波を発
生する色素とその溶媒とからなる色素溶液と、こ
の色素溶液にポンピング光を照射するように配置
されたポンピング手段とを備えたレーサ装置。 2 上記ビームスプリツタに隣接する上記出力鏡
側に配置された上記色素容器内の色素のポンピン
グにより発生する光波の特定波長の光波に対して
上記ビームスプリツタの反射率を最大にしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレーザ
装置。 3 上記ポンピング手段は上記色素溶液へのポン
ピング光の照射を同時に行なうことを特徴とする
特許請求の範囲第1項又は第2項記載のレーザ装
置。 4 上記ポンピング手段のポンピング光としてフ
ラツシユランプ光を使用することを特徴とする特
許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか1項に
記載のレーザ装置。 5 上記第1の波長選択手段および/または、上
記第2の波長選択手段の少なくとも1つは回折格
子であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のレーザ装置。 6 上記第1の波長選択手段および/または上記
第2の波長選択手段の少なくとも1つはプリブム
と全反射との組合せであることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のレーザ装置。
[Scope of Claims] 1. A plurality of dye containers arranged in series at intervals, and a semi-transparent mirror provided on one side of the group of dye containers and used for emitting laser beams of a plurality of wavelengths and for laser oscillation. a first wavelength selection means provided on the other side of the dye container group for selectively reflecting a light wave of a specific wavelength, and a first wavelength selection means provided between the dye containers to split the light wave reflected from the output mirror. a beam splitter, a second wavelength selection means disposed at a position where the light wave reflected by the beam splitter is incident and selectively reflects light waves of a specific wavelength, and a second wavelength selection means housed in the dye container and close to the output mirror. A laser device comprising a dye solution consisting of a dye and its solvent that generates a light wave with a short laser oscillation wavelength by pumping in order, and a pumping means arranged to irradiate the dye solution with pumping light. 2. A reflectance of the beam splitter is maximized for a light wave of a specific wavelength generated by pumping the dye in the dye container disposed on the output mirror side adjacent to the beam splitter. A laser device according to claim 1. 3. The laser device according to claim 1 or 2, wherein the pumping means simultaneously irradiates the dye solution with pumping light. 4. The laser device according to any one of claims 1 to 3, wherein flash lamp light is used as pumping light for the pumping means. 5. The laser device according to claim 1, wherein at least one of the first wavelength selection means and/or the second wavelength selection means is a diffraction grating. 6. The laser device according to claim 1, wherein at least one of the first wavelength selection means and/or the second wavelength selection means is a combination of pribum and total reflection.
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