JPH06232488A - 高速波長掃引装置 - Google Patents

高速波長掃引装置

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JPH06232488A
JPH06232488A JP1556493A JP1556493A JPH06232488A JP H06232488 A JPH06232488 A JP H06232488A JP 1556493 A JP1556493 A JP 1556493A JP 1556493 A JP1556493 A JP 1556493A JP H06232488 A JPH06232488 A JP H06232488A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速波長掃引量を大きくできると共に、出射
ビームのパターンの品質を正常に維持することができる
高速波長掃引装置を得る。 【構成】 光学窓9を有し、液体絶縁媒質10で充填さ
れた密封容器8と、この密封容器10内に保持された電
気光学結晶1と、この電気光学結晶1に高周波の電界を
印加する高電圧変調電源と備え、電気光学結晶1に光学
窓9を通して電界と直交するように周波数掃引光を入出
射する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高速波長掃引装置に
関し、特に例えばレーザーを用いて超微細構造を有する
同位体を効率良く励起することができる高速波長掃引装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は例えば(社)日本原子学会「19
91春の年会」G32(343ページ)で報告された従
来の高速波長掃引装置を示す断面図である。図4におい
て、1は電気光学結晶、2は入射レーザー光、3は波長
掃引されたレーザー光、4は高電圧変調電源である。
【0003】次に動作について説明する。電気光学結晶
1に高電圧変調電源4によって正弦波が印加されると、
入射レーザー光2の周波数は下記の(1)式によって変
調される。
【0004】 Δω=−ner33/πλ・L/d・dV(t)/dt ・・・(1)
【0005】従って、電気光学結晶1に高圧変調電圧を
印加することにより、波長掃引が行われる。ここで、Δ
ωは光周波数の変化量、neは電気光学結晶1の異常光
線に対する屈折率、r33は電気光学結晶1の電気光学定
数、λは入射レーザー光の波長、Lは電気光学結晶1を
通過するレーザー光の距離、dは電極間距離、V(tは
電気光学結晶1に印加される電圧)、tは時間である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の高速波長掃引装
置は以上のように構成されているので、気中耐電圧以上
に印加電圧を大きくすることができず、掃引周波数を大
きくできない欠点があり、また、電極を電気光学結晶に
塗布したままでは電界集中により、大きな印加電圧を加
えられなかったり、更に、屈折率の局所変化によってレ
ーザー光の波面が変化し、出射ビームの品質低下を招い
たり、また、強いレーザー光によって屈折率の局所変化
が残り、レーザービームのパターンが変化するなどの問
題点があった。
【0007】この発明はこのような問題点を解決するた
めになされたもので、高速波長掃引量を大きくできると
共に、出射ビームのパターンの品質を正常に維持するこ
とのできる高速波長掃引装置を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る高速波長掃引装置は、光学窓を有し、液体絶縁媒質で
充填された密封容器と、この密封容器内に保持された電
気光学結晶と、この電気光学結晶に高周波の電界を印加
する高電圧変調電源とを備え、上記電気光学結晶に上記
光学窓を通して電界と直交するように周波数掃引光を入
出射するようにしたものである。
【0009】また、請求項2記載の発明に係る高速波長
掃引装置は、光学窓を有し、液体絶縁媒質で充填された
密封容器と、この密封容器内に保持された電気光学結晶
と、この電気光学結晶の主表面に対向して設けられた平
等電界電極手段と、この平等電界電極手段を介して上記
電気光学結晶に高周波の電界を印加する高電圧変調電源
とを備え、上記電気光学結晶に上記光学窓を通して電界
と直交するように周波数掃引光を入出射するようにした
ものである。
【0010】また、請求項3記載の発明に係る高速波長
掃引装置は、光学窓を有し、液体絶縁媒質で充填された
密封容器と、この密封容器内に保持された電気光学結晶
と、この電気光学結晶の主表面に対向して設けられた平
等電界電極手段と、この平等電界電極手段を加圧する加
圧手段と、上記平等電界電極手段を介して上記電気光学
結晶に高周波の電界を印加する高電圧変調電源とを備
え、上記電気光学結晶に上記光学窓を通して電界と直交
するように周波数掃引光を入出射するようにしたもので
ある。
【0011】また、請求項4記載の発明に係る高速波長
掃引装置は、請求項1ないし請求項3のいずれか1つに
おいて、液体絶縁媒質に絶絶耐圧の高いガスを溶解させ
たものである。
【0012】更に、請求項5記載の発明に係る高速波長
掃引装置は、請求項1ないし請求項3のいずれか1つに
おいて、液体絶縁媒質に帯電防止材を添加したものであ
る。
【0013】
【作用】請求項1記載の発明においては、光学窓を有
し、液体絶縁媒質で充填された密封容器内に電気光学結
晶を保持し、この電気光学結晶に光学窓を通して電界と
直交するように周波数掃引光を入出射する。これによ
り、高速波長掃引量を大きくできると共に、出射ビーム
のパターンの品質を正常に維持することができる。
【0014】また、請求項2記載の発明においては、光
学窓を有し、液体絶縁媒質で充填された密封容器内に保
持された電気光学結晶の主表面に対向して設けられた平
等電界電極手段を設け、この平等電界電極手段を介して
電気光学結晶に光学窓を通して電界と直交するように周
波数掃引光を入出射する。これにより、絶縁耐圧が高
く、且つ、均一な高電界が印加され、波長掃引量を大き
くできる。
【0015】また、請求項3記載の発明においては、光
学窓を有し、液体絶縁媒質で充填された密封容器内に保
持された電気光学結晶の主表面に対向して設けられた平
等電界電極手段を加圧する加圧手段を設ける。これによ
り、電気光学結晶に均一に圧力がかかり、不均一な応力
分布をなり、ビームの透過波面の変形を防止できる。
【0016】また、請求項4記載の発明においては、密
封容器内に充填されている液体絶縁媒質に絶絶耐圧の高
いガスを溶解させる。これにより、絶縁耐圧の高いガス
によって高電圧を印加しても電極間に液体絶縁媒体の流
れがなくなり、ビームプロファイルを正常に維持するこ
とができる。
【0017】更に、請求項5記載の発明においては、密
封容器内に充填されている液体絶縁媒質に帯電防止材を
添加する。これにより、電気光学結晶に帯電する電荷が
スムーズに解消し、屈折率の歪が減少して透過波面の劣
化がなくなる。
【0018】
【実施例】実施例1.以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図1はこの発明の一実施例を示す断面
図、図2は図1のA−A線断面図であり、図において、
図4と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明
は省略する。1は例えば光学グレードLiTa03結晶
などの電気光学結晶、2は入射レーザー光、3は高速波
長掃引されたレーザー光、5a,5bはそれぞれ電気光
学結晶1の両面(最先端面を除く)に全面金を蒸着又は
塗布した導電性電極、6a,6bはそれぞれ電気光学結
晶1を保持し、且つ、それぞれ導電性電極5a,5bに
電圧を印加する平等電界電極、7a,7bはそれぞれ平
等電界電極6に高圧変調電源(図示せず)からの電圧を
印加する支持導体、8はレーザー光2を通過させるため
の光学窓としての窓9a,9bを有する密封容器、10
は密封容器8に充填された例えばフロリナートFC75
等の液体絶縁媒質、11a,11bは密封を行うOリン
グシール、12は密封容器8を支持するための支柱、1
3は入射したレーザー光2を電気光学結晶1の最良位置
に導光する光学ステージである。
【0019】すなわち、この図に示すように、光学ステ
ージ13に支柱12を植立させ、更に支柱12の先端に
密封容器8を取り付ける。そして密封容器8は、その内
部に、その両端面に導電性電極5a及び5bを蒸着した
電気光学結晶1を平等電界電極6a及び6bで挟持させ
たものを配置し、更にこれらを支持導体7a及び7bで
支持し、この支持導体7a及び7bと密封容器8の接合
部分をそれぞれOリングシール11a〜11dで密封さ
せ、液体絶縁媒質10を充填し、窓9a及び9bと密封
容器8の各接合部分をOリングシール11e〜11hで
密封して構成する。
【0020】次に動作について説明する。図に示すよう
に、図示しない光源からのレーザー光2が窓9aを介し
て密封容器8内部に入射すると、レーザー光2は充填さ
れている液体絶縁媒質10を介して電気光学結晶1内を
通過し、再び液体絶縁媒質10及び窓9bを介して外に
出射される。電気光学結晶1の両端の導電性電極5a及
び5bには図示しない高電圧変調電源から支持導体7a
及び7bを介して正弦波の高電圧が印加されているの
で、レーザー光2は変調され、従って、窓9bから出射
されるレーザー光3は波長掃引されたものとなる。
【0021】従来の高速波長掃引装置においては、電気
光学結晶1に印加される電圧は、空気の絶縁破壊強さ
(約3kV/mm)によって決定され、例えばLiTa
3結晶の絶縁破壊強さ(20kV/mm以上)よりは
るかに低い電界強度しか印加できず、そのため波長掃引
量が小さくなる欠点があったが、絶縁破壊強さが電気光
学結晶と同等以上のフロリナートFC75を液体絶縁媒
質として用いることにより、大きな印加電圧を電気光学
結晶1に対して印加できることになり、これによって波
長掃引量を大幅に向上することができる。また、導電性
電極5のみでは先端部で電界集中により、絶縁破壊が低
い電圧値で生じたが、いわゆる近似ロゴウスキー電極形
状の平等電界電極6を組み合わせることにより、絶縁破
壊電圧が高く、再現性も良好となる。また、増幅するこ
とによって波長掃引レーザー光の強度を大幅に強くした
レーザー光を得ることができる。
【0022】以上のことを実施した結果、従来における
波長掃引量を1GHzから7GHz迄大幅に向上させる
ことができた。また、電気光学結晶1に印加する電界が
電界集中から平等電界になり、電気光学結晶1内での屈
折率分布も均一になり、出射レーザービーム3のビーム
プロファイル(空間的強度分布)の劣化が小さくなる。
【0023】実施例2.尚、液体絶縁媒質10に高絶縁
性のフッ素系絶縁液体例えば6フッ化硫黄(SF6)ガ
スを溶解させた後、密封容器8を密閉するようにしても
良い。この場合、印加電圧4kV/mm以上で観察され
た平等電界電極6a及び6b間の気泡を含む流れが少な
くとも8kV/mmでも観察されなくなり、出射レーザ
ー光3が気泡等で散乱されなくなり、高電界印加時にお
けるビーム品質を維持することができる。
【0024】実施例3.また、上記実施例1において
は、液体絶縁媒質10としてフロリナートFC75を用
いた例を説明したが、レーザー光の吸収が小さく、絶縁
破壊強さが大きい物質、例えばアルキルベンゼン絶縁油
等の炭化水素系絶縁液体を使用しても上記実施例1と同
様の効果を得ることができる。
【0025】実施例4.また、上記実施例3において
は、液体絶縁媒質10としてアルキルベンゼン絶縁油を
使用した例について説明したが、このアルキルベンゼン
絶縁油にナカラテスク社製の1,2,3ーベンゾトリア
ゾールを20ppm添加するようにしても良い。この場
合帯電防止材を添加した装置は入射ビーム強度を1.5
倍強くしても出射ビームのプロファイルを正常に維持す
ることができる。
【0026】実施例5.図3は凹型導体15に加圧手段
としての例えばバネ14を介して支持導体7を取り付け
た構成を示す断面図である。このように構成した場合
は、電気光学結晶1に取付時の無理な応力が加わらなく
なり、応力歪による入射レーザー光2の波面の変形を防
止でき、ビームの品質を正常に維持することができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によ
れば、光学窓を有し、液体絶縁媒質で充填された密封容
器と、この密封容器内に保持された電気光学結晶と、こ
の電気光学結晶に高周波の電界を印加する高電圧変調電
源とを備え、上記電気光学結晶に上記光学窓を通して電
界と直交するように周波数掃引光を入出射するようにし
たので、高速波長掃引量を大きくできると共に、出射ビ
ームのパターンの品質を正常に維持することができると
いう効果がある。
【0028】また、請求項2記載の発明によれば、光学
窓を有し、液体絶縁媒質で充填された密封容器と、この
密封容器内に保持された電気光学結晶と、この電気光学
結晶の主表面に対向して設けられた平等電界電極手段
と、この平等電界電極手段を介して上記電気光学結晶に
高周波の電界を印加する高電圧変調電源とを備え、上記
電気光学結晶に上記光学窓を通して電界と直交するよう
に周波数掃引光を入出射するようにしたので、絶縁耐圧
が高く、且つ、均一な高電界が印加され、高速波長掃引
量を更に大きくできると共に、出射ビームのパターンの
品質を正常に維持することができという効果がある。
【0029】また、請求項3記載の発明によれば、光学
窓を有し、液体絶縁媒質で充填された密封容器と、この
密封容器内に保持された電気光学結晶と、この電気光学
結晶の主表面に対向して設けられた平等電界電極手段
と、この平等電界電極手段を加圧する加圧手段と、上記
平等電界電極手段を介して上記電気光学結晶に高周波の
電界を印加する高電圧変調電源とを備え、上記電気光学
結晶に上記光学窓を通して電界と直交するように周波数
掃引光を入出射するようにしたので、絶縁耐圧が高く、
且つ、均一な高電界が印加され、高速波長掃引量を更に
大きくできると共に、出射ビームのパターンの品質を正
常に維持することができ、しかも電気光学結晶に均一に
圧力がかかり、不均一な応力分布をなくしてビームの透
過波面の変形を防止できるという効果がある。
【0030】また、請求項4記載の発明によれば、請求
項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の高速波長掃
引装置において、液体絶縁媒質に絶絶耐圧の高いガスを
溶解させたので、更に、絶縁耐圧の高いガスによって高
電圧を印加しても電極間に液体絶縁媒体の流れがなくな
り、ビームプロファイルを正常に維持することができる
という効果がある。
【0031】更に、請求項5記載の発明によれば、請求
項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の高速波長掃
引装置において、液体絶縁媒質に帯電防止材を添加した
ので、更に、電気光学結晶に帯電する電荷がスムーズに
解消され、屈折率の歪が減少して、透過波面の劣化がな
くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による高速波長掃引装置の一実施例を
示す断面図である。
【図2】この発明による高速波長掃引装置の図1のA−
A線断面図である。
【図3】この発明による高速波長掃引装置の他の実施例
を示す断面図である。
【図4】従来の高速波長掃引装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 電気光学結晶 2 入射レーザー光 3 高速波長掃引されたレーザー光 4 高圧変調電源 5 導電性電極 6 平等電界電極 7 支持導体 8 密封容器 9 窓 10 液体絶縁媒質 11 Oリングシール 12 支柱 13 ステージ 14 バネ 15 凹型導体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学窓を有し、液体絶縁媒質で充填され
    た密封容器と、 この密封容器内に保持された電気光学結晶と、 この電気光学結晶に高周波の電界を印加する高電圧変調
    電源とを備え、上記電気光学結晶に上記光学窓を通して
    電界と直交するように周波数掃引光を入出射するように
    したことを特徴とする高速波長掃引装置。
  2. 【請求項2】 光学窓を有し、液体絶縁媒質で充填され
    た密封容器と、 この密封容器内に保持された電気光学結晶と、 この電気光学結晶の主表面に対向して設けられた平等電
    界電極手段と、 この平等電界電極手段を介して上記電気光学結晶に高周
    波の電界を印加する高電圧変調電源とを備え、上記電気
    光学結晶に上記光学窓を通して電界と直交するように周
    波数掃引光を入出射するようにしたことを特徴とする高
    速波長掃引装置。
  3. 【請求項3】 光学窓を有し、液体絶縁媒質で充填され
    た密封容器と、 この密封容器内に保持された電気光学結晶と、 この電気光学結晶の主表面に対向して設けられた平等電
    界電極手段と、 この平等電界電極手段を加圧する加圧手段と、 上記平等電界電極手段を介して上記電気光学結晶に高周
    波の電界を印加する高電圧変調電源とを備え、上記電気
    光学結晶に上記光学窓を通して電界と直交するように周
    波数掃引光を入出射するようにしたことを特徴とする高
    速波長掃引装置。
  4. 【請求項4】 上記液体絶縁媒質に絶絶耐圧の高いガス
    を溶解させたことを特徴とする請求項1ないし請求項3
    のいずれか1つに記載の高速波長掃引装置。
  5. 【請求項5】 上記液体絶縁媒質に帯電防止材を添加し
    たことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか
    1つに記載の高速波長掃引装置。
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