JPH0666501B2 - Multi-wavelength synchronous pulsed laser oscillation method - Google Patents
Multi-wavelength synchronous pulsed laser oscillation methodInfo
- Publication number
- JPH0666501B2 JPH0666501B2 JP25528287A JP25528287A JPH0666501B2 JP H0666501 B2 JPH0666501 B2 JP H0666501B2 JP 25528287 A JP25528287 A JP 25528287A JP 25528287 A JP25528287 A JP 25528287A JP H0666501 B2 JPH0666501 B2 JP H0666501B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- voltage
- gas
- low
- gain region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
- H01S3/2383—Parallel arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
- H01S3/2383—Parallel arrangements
- H01S3/2391—Parallel arrangements emitting at different wavelengths
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、多波長同期型パルスレーザの発振方法に関
するものである。The present invention relates to a method of oscillating a multi-wavelength synchronization pulsed laser.
第4図は例えば雑誌「OPTICS LETTERS」Vol.10,No12,P6
03(1985)に記載された従来の多波長同期型CO2レーザ
を示す断面構成図であり、(1)はレーザチヤンバー(2)は
高圧レーザ利得領域、(3)は高圧レーザ利得領域(2)を形
成するための励起放電を発生させる主電極対、(4)は主
電極対(3)にパルス高電圧を印加して、そこで放電を起
こすための放電励起回路、(5)は放電励起回路(4)をスイ
ツチングするためのスイツチング素子、(6)は第一の低
圧放電管、(7)はレーザ光を単一縦モード化するための
第一の低圧レーザ利得領域、(8)は第一の低圧レーザ利
得領域(7)を形成するための励起放電を発生させる第一
の低圧電極対、(9)は第二の低圧放電管、(10)は第二の
低圧レーザ利得領域、(11)は第二の低圧電極対、(12)は
レーザ光の波長を選択するための第一の回析格子、(13)
は第二の回析格子、(14)は第一の部分反射鏡、(15)は第
二の部分反射鏡、(16)は第一の回析格子(12)と第一の部
分反射鏡との距離を、レーザ光の波長入に対してλ/10
0程度の精度で厳密に変化させることができる第一のPZT
素子、(17)は第二のPZT素子、(18)は第一の回析格子(1
2)と第一の部分反射鏡(14)により構成される光共振器の
発振光軸(第一の発振光軸)、(19)は第二の回析格子(1
3)と第二の部分反射鏡(15)により構成される光共振器の
発振光軸(第二の発振光軸)、(20)は第二の発振光軸を
曲げるための全反射鏡、(21)は第一の発振光軸に挿入さ
れ、レーザ光を単一横モード化するための第一のアパー
チヤー、(22)は第二のアパーチヤー、(23)は第一のパル
スレーザ光、(24)は第二のパルスレーザ光である。Figure 4 shows, for example, the magazine "OPTICS LETTERS" Vol.10, No12, P6.
FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram showing a conventional multi-wavelength synchronous CO 2 laser described in 03 (1985), where (1) is a laser chamber (2) is a high voltage laser gain region, and (3) is a high voltage laser gain region ( Main electrode pair for generating excited discharge to form 2), (4) is a discharge excitation circuit for applying pulse high voltage to the main electrode pair (3), and causes discharge there, (5) is discharge A switching element for switching the excitation circuit (4), (6) a first low-pressure discharge tube, (7) a first low-voltage laser gain region for making the laser light into a single longitudinal mode, (8) Is a first low voltage electrode pair for generating an excitation discharge for forming a first low voltage laser gain region (7), (9) is a second low voltage discharge tube, (10) is a second low voltage laser gain region , (11) is the second low-voltage electrode pair, (12) is the first diffraction grating for selecting the wavelength of the laser light, (13)
Is the second diffraction grating, (14) is the first partial reflection mirror, (15) is the second partial reflection mirror, and (16) is the first diffraction grating (12) and the first partial reflection mirror. And the distance to the wavelength of laser light is λ / 10
The first PZT that can be changed strictly with an accuracy of about 0
Element, (17) is the second PZT element, (18) is the first diffraction grating (1
The oscillation optical axis (first oscillation optical axis) of the optical resonator composed of 2) and the first partial reflecting mirror (14), (19) is the second diffraction grating (1
The oscillation optical axis (second oscillation optical axis) of the optical resonator configured by 3) and the second partial reflection mirror (15), (20) is a total reflection mirror for bending the second oscillation optical axis, (21) is inserted in the first oscillation optical axis, the first aperture for making the laser light a single transverse mode, (22) is the second aperture, (23) is the first pulsed laser light, (24) is the second pulsed laser light.
次に動作について説明する。第一の低圧放電管(6)、第
二の低圧放電管(7)に適当な混合比のCO2,N2,H
eからなるレーザガスが、ガス圧力50torr以下の低圧力
で流されている。第一の低圧電極対(8)、第二の低圧電
極対(9)に同時にパルス電圧を印加して、各々の電極間
でパルス放電を行ない、第一の低圧レーザ利得領域
(7)、第二の低圧レーザ利得領域(10)を形成する。この
際、第一,第二の発振光軸(18),(19)に対する第一,第
二の回析格子(12),(13)の角度設定により、第一,第二
の低圧レーザ利得領域(7),(10)の各々においてCO2
レーザの中に存在する多数の発振ラインの中から、特定
の波長の光のみを選択的に増幅することができる。ま
た、第一,第二の回析格子(12),(13)と第一,第二の部
分反射鏡(14),(15)の距離を第一,第二のPZT素子(1
6),(17)の調整により、λ/100のオーダーで厳密に変
化させることにより、特定の単一縦モードでの光を増幅
することができる。第一,第二の低圧レーザ利得が十分
立ち上がつたところで、スイツチング素子(5)にトリガ
ーを送り、放電励起回路(4)を動作させる。これにより
主電極対(3)の間にパルス高電圧が発生する。レーザチ
ヤンバー(1)には通常大気圧、もしくはそれ以上のCO
2,N2,Heからなる混合ガスが入れられており、主
電極対(3)に印加される高電圧により、パルス放電が行
なわれて、高圧レーザ利得領域(2)が形成される。ここ
では第一,第二の低圧レーザ利得領域(7),(10)で発生
した特定のラインの光のみが増幅され、第一,第二の部
分反射鏡(14),(15)から各々波長が異なる、極めてピー
クパワーの高い、第一,第二のパルスレーザ光(23),(2
4)が得られる。これらのレーザ光は光共振器中に設置さ
れている第一,第二のアパーチヤー(21),(22)により単
一横モード化されているとともに、第一,第二の低圧レ
ーザ利得領域(7),(10)の存在により単一縦モード化さ
れており、極めてビーム品質の良いレーザ光である。Next, the operation will be described. The first low pressure discharge tube (6) and the second low pressure discharge tube (7) have an appropriate mixing ratio of CO 2 , N 2 and H.
The laser gas composed of e is flown at a low pressure of 50 torr or less. A pulse voltage is simultaneously applied to the first low-voltage electrode pair (8) and the second low-voltage electrode pair (9) to perform pulse discharge between the respective electrodes, and the first low-voltage laser gain region
(7) A second low-voltage laser gain region (10) is formed. At this time, by setting the angles of the first and second diffraction gratings (12) and (13) with respect to the first and second oscillation optical axes (18) and (19), the first and second low-pressure laser gains are set. CO 2 in each of the areas (7) and (10)
It is possible to selectively amplify only the light of a specific wavelength from the many oscillation lines existing in the laser. Further, the distance between the first and second diffraction gratings (12) and (13) and the first and second partial reflecting mirrors (14) and (15) is set to the first and second PZT elements (1
By adjusting 6) and 17), the light in a specific single longitudinal mode can be amplified by strictly changing it in the order of λ / 100. When the first and second low-voltage laser gains have risen sufficiently, a trigger is sent to the switching element (5) to operate the discharge excitation circuit (4). As a result, a pulsed high voltage is generated between the main electrode pair (3). The laser chamber (1) usually has atmospheric pressure or higher CO
The 2, N 2, H gas mixture has been placed consisting of e, a high voltage applied to the main electrode pairs (3), a pulse discharge is performed, the high-pressure laser gain region (2) is formed. Here, only the light of a specific line generated in the first and second low-voltage laser gain regions (7) and (10) is amplified, and the light is amplified from the first and second partial reflecting mirrors (14) and (15), respectively. First and second pulsed laser light with different wavelengths and extremely high peak power (23), (2
4) is obtained. These laser lights are made into a single transverse mode by the first and second apertures (21) and (22) installed in the optical resonator, and the first and second low-voltage laser gain regions ( Due to the existence of 7) and (10), it is a single longitudinal mode, and the laser beam has extremely good beam quality.
ここでCO2レーザのエネルギー準位について説明す
る。第5図に示すようにCO2分子は対称伸縮ν1、2
重に縮退した屈曲ν2、非対称伸縮ν3の3つの振動モ
ードを有し、そのエネルギー準位は(ν1,ν2 n,
ν3)で表わされる。レーザ発振は2つの異なつた振動
準位に含まれる2つの回転準位間で行なわれる。通常
(00°1)準位を上準位、(10°0)または(02
°0)準位を下準位として10.4μm帯、または9.4μm
帯のレーザ発振が行なわれる。放電により選択的に(0
0°1)準位への励起が行なわれるように、通常N2が
レーザガスに加えられる。これにより放電エネルギーの
うちの80%前後がN2V=1準位への励起に使われ、こ
のエネルギーは振動,振動遷移により速やかにCO2分
子に移乗され、(00°1)準位への選択励起が実現す
る。Here, the energy level of the CO 2 laser will be described. As shown in FIG. 5, the CO 2 molecule has a symmetrical expansion and contraction ν 1 , 2
It has three vibration modes of a degenerate bending ν 2 and an asymmetric expansion and contraction ν 3 , and its energy level is (ν 1 , ν 2 n ,
ν 3 ). The laser oscillation is performed between two rotational levels included in two different vibration levels. Ordinary (00 ° 1) level is upper level, (10 ° 0) or (02
° 0) 10.4 μm band or 9.4 μm with lower level as lower level
Band laser oscillation is performed. Discharge selectively (0
N 2 is usually added to the laser gas so that the excitation to the 0 ° 1) level takes place. As a result, about 80% of the discharge energy is used for excitation to the N 2 V = 1 level, and this energy is rapidly transferred to the CO 2 molecule due to vibration and vibrational transition to the (00 ° 1) level. The selective excitation of is realized.
さて先にも示したように、レーザ発振の遷移は振動−回
転準位間の遷移であり、レーザ発振に関与している(0
0°1),(10°0),(02°0)の各振動準位に
は多数の回転準位が存在している。その様子を第6図に
示す。回転準位の熱緩和時間は振動準位の寿命に比べて
非常に短かく、通常ガス温度Tにてボルツマン分布して
いるとみなせる。上位準位の回転量子数J′、「下位準
位のそれをJとすれば許容される遷移は J′-J=±1 のみである。この時、-1の遷移はp枝、+1の遷移はR枝
と呼ばれている。そして10.4μm帯におけるJ′=2m-1
からJ=2mへの遷移は10p(2m)、J′=2m+1からJ=2m
への遷移は10R(2m)と記述されている(ただしmは正の
整数)。9.4μm帯に対しても同様に9p(2m),9R(2m)と
記述されている。これら9〜11μmの波長領域におい
て発振可能なラインの数は約100本であり、従来例にお
いて示したように、光共振器中に組み込まれた回析格子
によりそのうちの1本が任意に選択できる。As described above, the laser oscillation transition is a transition between vibration and rotation levels and is involved in laser oscillation (0
A large number of rotational levels exist in each vibration level of 0 ° 1), (10 ° 0), and (02 ° 0). This is shown in FIG. The thermal relaxation time of the rotational level is much shorter than the life of the vibrational level, and it can be considered that the thermal relaxation time normally has the Boltzmann distribution at the gas temperature T. Rotational quantum number J ′ of the upper level, “If the lower level is J, the only permissible transitions are J′-J = ± 1. At this time, the transition of -1 is p branch, +1. Is called the R branch, and J '= 2m-1 in the 10.4μm band.
Transition from J to 2m to 10p (2m), J '= 2m + 1 to J = 2m
The transition to is described as 10R (2m) (where m is a positive integer). Similarly, for the 9.4 μm band, it is described as 9p (2m) and 9R (2m). The number of lines capable of oscillating in the wavelength region of 9 to 11 μm is about 100, and one of them can be arbitrarily selected by the diffraction grating incorporated in the optical resonator as shown in the conventional example. .
ここで各発振ラインにおけるレーザの利得について考え
る。ある発振ラインにおける利得αδJは αδJ=σδJ・ΔNδJ(1) で表わされる。ここで σδJ:誘導放出断面積 ΔNδJ:逆転粒子数密度 Nu:上位準位における振動準位の粒子数密度 Nl:下位順位における振動準位の粒子数密度 ΨJ:回転準位の分布関数 P,K,CHEO(Lasers,Vol.3,MARCEL DEKKER,In
c,New York,1971の著者)によればΨJは次式で与え
られる。Here, the gain of the laser in each oscillation line will be considered. The gain αδJ in a certain oscillation line is αδJ = σδJ · ΔNδJ (1) It is represented by. Here, σδJ: Stimulated emission cross section ΔNδJ: Inverted particle number density Nu: Particle number density of vibrational level in upper level Nl: Particle number density of vibrational level in lower level ΨJ: Distribution function of rotational level P, K , CHEO (Lasers, Vol.3, MARCEL DEKKER, In
c, New York, author of 1971), ΨJ is given by the following equation.
ここで B:回転定数 h:プランク定数 k:ボルツマン定数 C:光速 T:ガス温度 である。(3)式よりCO2の上位準位における回転準位
の分布は第7図のようになる。ただしT=400°Kで
ある。ある温度における最大の粒子数を与える回転量子
数Jmaxは(3)式より次のように与えられる。 Here, B: rotation constant h: Planck's constant k: Boltzmann's constant C: speed of light T: gas temperature. From equation (3), the distribution of rotational levels in the upper level of CO 2 is as shown in Fig. 7. However, T = 400 ° K. The rotational quantum number Jmax that gives the maximum number of particles at a certain temperature is given by the following equation (3).
例えばT=400゜KではJ′max=19である。 For example, at T = 400 ° K, J'max = 19.
回転準位が有する分布により、一定の振動準位間の遷移
においても選択する枝、J値により利得は全く異なる。
また、下位準位の振動準位が異なる10.4μm帯において
も、振動準位に分布する粒子数密度が異なるため、当然
利得が異なることになる。通常のガス温度条件では10P
(20)ライン付近において最も高い利得が得られている。Due to the distribution of the rotational levels, the gain is completely different depending on the selected branch and J value even in the transition between certain vibrational levels.
Further, even in the 10.4 μm band in which the vibration levels of the lower levels are different, the gains are naturally different because the particle number densities distributed in the vibration levels are different. 10P under normal gas temperature conditions
The highest gain is obtained near the (20) line.
さて従来例で示したようなレーザ装置は、ある種の応用
において、波長が異なる二つ以上のレーザ光を同時に照
射する目的で使われている。The laser device shown in the conventional example is used for the purpose of simultaneously irradiating two or more laser beams having different wavelengths in a certain application.
したしながら、従来の多波長同期型パルスレーザ発振方
法では発振波長によりその利得が異なるため、発振のし
きい値に達するまでの時間が異なる。このため第8図に
示すように高利得ラインの方が時間的に先に発振を始
め、低利得ラインとの間に発振の時間遅れΔtが生じ、
二波長同期発振ができないという問題点があつた。これ
を補正するため、低圧利得領域のガス圧力を制御し、こ
れにより高圧利得部におけるレーザ光の立ち上がり時間
を制御することが行なわれている。しかしながら、この
方法では低圧利得部のガス圧力制御を非常に厳密に行な
なわなければならず、また、二つのレーザ光の利得が極
端に異なる時には時間遅れを補正しきれないという問題
点があつた。However, in the conventional multi-wavelength synchronous pulsed laser oscillation method, the gain is different depending on the oscillation wavelength, so that the time until the oscillation threshold is reached is different. Therefore, as shown in FIG. 8, the high gain line starts oscillation earlier in time, and a time delay Δt of oscillation occurs between the high gain line and the low gain line,
There was a problem that the two-wavelength synchronous oscillation was not possible. In order to correct this, the gas pressure in the low pressure gain region is controlled, and thereby the rise time of the laser light in the high voltage gain portion is controlled. However, with this method, the gas pressure in the low-pressure gain section must be controlled very strictly, and the time delay cannot be corrected when the gains of the two laser beams are extremely different. It was
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、異なる発振ラインでの同時発振が可能な、多
波長同期型パルスレーザ発振を実現することを目的とし
ている。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to realize a multi-wavelength synchronous pulse laser oscillation capable of simultaneous oscillation in different oscillation lines.
この発明に係る多波長同期型パルスレーザ発振方法では
高圧レーザガスの入つたレーザチヤンバーを各光共振器
毎に独立のものとし、高圧レーザ利得領域のレーザガス
混合比を各々独立に制御するものである。In the multi-wavelength synchronous pulsed laser oscillation method according to the present invention, the laser chamber containing the high-pressure laser gas is independent for each optical resonator, and the laser gas mixing ratio in the high-voltage laser gain region is independently controlled. .
この発明における多波長同期型パルスレーザ発振方法で
は、各光共振器における高圧レーザ利得領域のガス混合
比を独立に制御することにより、各発振波長におけるレ
ーザ利得を大きく調整することができ、レーザ利得が大
きく異なる波長間の発振に達するまでの時間調整が可能
となる。In the multi-wavelength synchronous pulsed laser oscillation method according to the present invention, the laser gain at each oscillation wavelength can be greatly adjusted by independently controlling the gas mixture ratio of the high-voltage laser gain region in each optical resonator. It is possible to adjust the time until the oscillation between wavelengths greatly different from each other is reached.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、(25)は第二のレーザチヤンバー、(26)は第
二の高圧レーザ利得領域、(27)は第二の主電極対、(28)
は第二の放電励起回路、(29)は第一のレーザガス混合比
調整機構、(30)は第二のレーザガス混合比調整機構であ
る。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First
In the figure, (25) is the second laser chamber, (26) is the second high voltage laser gain region, (27) is the second main electrode pair, (28)
Is a second discharge excitation circuit, (29) is a first laser gas mixing ratio adjusting mechanism, and (30) is a second laser gas mixing ratio adjusting mechanism.
次に上記実施例の動作について説明する。第一,第二の
低圧放電管(6),(9)の動作は従来例と同一である。第
一,第二の低圧レーザ利得が十分立ち上がつたところ
で、スイツチング素子(5)にトリガーを送り、第一の放
電励起回路(4)、第二の放電励起回路(28)を同時に動作
させる。これにより第一の主電極対(3)、第二の主電極
対(27)の間にパルス高電圧が発生する。Next, the operation of the above embodiment will be described. The operations of the first and second low-pressure discharge tubes (6) and (9) are the same as in the conventional example. When the first and second low-voltage laser gains have risen sufficiently, a trigger is sent to the switching element (5) to simultaneously operate the first discharge excitation circuit (4) and the second discharge excitation circuit (28). . As a result, a pulse high voltage is generated between the first main electrode pair (3) and the second main electrode pair (27).
第一のレーザチヤンバー(1)、第二のレーザチヤンバー
(25)には異なる混合比のCO2,N2,Heからなる混
合ガスが、第一,第二のレーザガス混合比調整機構(2
9),(30)により、大気圧前後、もしくはそれ以上の圧力
で入れられている。高電圧の印加により第一の主電極対
(3)、第二の主電極対(27)の間で主放電が発生する。こ
の際二カ所で行なわれる主放電は、一つのスイツチング
素子(5)により動作されるため、スイツチングにともな
らジツターはなく、時間的にほぼ同時放電となる。これ
らの主放電によつて形成される第一の高圧レーザ利得領
域(2)、第二の高圧レーザ利得領域(26)では、第一,第
二の低圧レーザ利得領域(7),(10)で発生した特定のラ
インの光のみが増幅され、第一,第二の部分反射鏡(1
4),(15)から各々波長が異なる、極めてピークパワーの
高い、第一,第二のパルスレーザ光(23),(24)が得られ
る。First Laser Chamber (1), Second Laser Chamber
(25) a gas mixture consisting of CO 2, N 2, H e of different mixing ratios in the first, second laser gas mixture ratio adjusting mechanism (2
According to 9) and (30), the pressure is around atmospheric pressure or higher. The first main electrode pair by applying high voltage
(3) A main discharge occurs between the second main electrode pair (27). At this time, since the main discharges performed at the two places are operated by one switching element (5), there is no jitter associated with the switching, and the discharges are almost simultaneous in time. In the first high voltage laser gain region (2) and the second high voltage laser gain region (26) formed by these main discharges, the first and second low voltage laser gain regions (7), (10) Only the light of a specific line generated in 1 is amplified, and the first and second partial reflectors (1
From 4) and 15), it is possible to obtain the first and second pulsed laser light (23) and (24) having different peak wavelengths and extremely high peak power.
第一のレーザチヤンバー(1)、第二のレーザチヤンバー
(25)中のガス混合比は、高利得ライン側のCO2,N2
の絶対量を少なくするように設定している。この時、レ
ーザの上位準位である(00°1)準位に励起される粒
子数密度Nuが減少するため、逆転粒子数密度ΔNδJが
減少し、そのラインにおける利得が低減される。これに
より発振のしきい値に達するまでの利得の立ち上がり時
間が増加し、第2図に示すように低利得ラインとの同時
発振が実現する。第3図はレーザチヤンバー内のガス混
合比の制御を自動的に行う場合のレーザガス混合比制御
機構を示すブロック図であり、図において、(31)(32)は
第一及び第二のレーザ光(23)(24)を検出する光センサ
ー、(33)は二つのレーザ光(23)(24)のピーク値を示す時
間t1,t2を測るデジタイザー、(34)はt1とt2の差Δtを
測る比較器、(35)はガス量とΔtの関係を記憶するメモ
リ(36)のデータをもとに上記比較器(34)で得られたΔt
の値に対するガス量を決定する演算回路、(37)は演算回
路(35)で得られたデータをもとにガスバルブ(38)を駆動
するガス制御回路である。First Laser Chamber (1), Second Laser Chamber
The gas mixture ratio in (25) is CO 2 , N 2 on the high gain line side.
It is set to reduce the absolute amount of. At this time, since the number density Nu of particles excited in the upper level (00 ° 1) of the laser decreases, the inverted particle number density ΔNδJ decreases and the gain in that line is decreased. As a result, the rise time of the gain until the oscillation threshold is reached is increased, and simultaneous oscillation with the low gain line is realized as shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a laser gas mixture ratio control mechanism for automatically controlling the gas mixture ratio in the laser chamber. In the figure, (31) and (32) are the first and second lasers. An optical sensor that detects the light (23) (24), (33) is a digitizer that measures the times t 1 and t 2 showing the peak values of the two laser lights (23) (24), and (34) is t 1 and t A comparator for measuring the difference Δt between 2 and (35) is a Δt obtained by the comparator (34) based on the data in the memory (36) which stores the relationship between the gas amount and Δt.
An arithmetic circuit for determining the amount of gas with respect to the value of (37) is a gas control circuit for driving the gas valve (38) based on the data obtained by the arithmetic circuit (35).
なお、上記実施例では二波長の同時発振について説明し
たが、三カ所以上の独立した高圧レーザチヤンバー内で
同時に主放電を起こしてもよく、この際上記実施例と同
様に各チヤンバー内にガス混合比を制御して三波長以上
の同時発振が実現する。また、上記実施例ではレーザガ
スとしてCO2,N2,Heの3種混合ガスの場合につ
いて説明したが、放電によりCO2ガスが解離するのを
押さえるためにCO,H2,H2O,Xe等のガスが添
加されている場合についても、有効に作用することは言
うまでもない。In the above-mentioned embodiment, the simultaneous oscillation of two wavelengths is explained, but main discharge may occur simultaneously in three or more independent high voltage laser chambers. At this time, gas is generated in each chamber as in the above-mentioned embodiment. By controlling the mixing ratio, simultaneous oscillation of three or more wavelengths is realized. In the above embodiment has been described for the case of three mixed gas of CO 2, N 2, H e as the laser gas, CO in order to suppress the CO 2 gas is dissociated by discharge, H 2, H 2 O, for the case where gas X e or the like is also added, it is needless to say that acts effectively.
また上記実施例では低圧レーザ利得領域の励起放電とし
てパルス放電の場合について説明したが、連続放電でも
よい。Further, in the above-mentioned embodiment, the case of pulse discharge as the excitation discharge in the low-voltage laser gain region has been described, but continuous discharge may be used.
以上のようにこの発明によれば、高圧レーザガスの入つ
たレーザチヤンバーを各光共振器毎に独立のものとし、
高圧レーザ利得領域のレーザガス混合比を各々独立に制
御するようにしたので異なる発振ラインでの同時発振が
可能となり、安定した多波長同期型パルスレーザが得ら
れる効果がある。As described above, according to the present invention, the laser chamber containing the high-pressure laser gas is independent for each optical resonator,
Since the laser gas mixing ratio in the high-voltage laser gain region is controlled independently, simultaneous oscillation in different oscillation lines is possible, and there is an effect that a stable multi-wavelength synchronous pulse laser can be obtained.
第1図はこの発明の一実施例に係る多波長同期型パルス
レーザを示す断面構成図、第2図はこの発明の一実施例
に係る二つのレーザ光の時間的関係を示す波形図、第3
図はこの発明の他の実施例に係るレーザガス混合比制御
機構を示すブロツク図、第4図は従来の多波長同期型C
O2レーザを示す断面構成図、第5図はCO2レーザの
エネルギー準位を説明する説明図、第6図はCO2レー
ザの発振ラインを説明する説明図、第7図は回転準位の
分布を示す分布図、及び第8図は従来の多波長同期型パ
ルスレーザ発振方法により得られる二つのレーザ光の時
間的関係を示す波形図である。 図において、(1)は第一のレーザチヤンバー、(2)は第一
の高圧レーザ利得領域、(7)は第一の低圧レーザ利得領
域、(7)は第一の低圧レーザ利得領域、(10)は第二の低
圧レーザ利得領域、(12)は第一の回析格子、(13)は第二
の回析格子、(14)は第一の部分反射鏡、(15)は第二の部
分反射鏡、(23)は第一のレーザ光、(24)は第二のレーザ
光、(25)は第二のレーザチヤンバー、(26)は第二の高圧
レーザ利得領域、(29)は第一のレーザガス混合比制御機
構、(30)は第二のレーザガス混合比制御機構である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。FIG. 1 is a sectional configuration diagram showing a multi-wavelength synchronous pulse laser according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram showing a temporal relationship between two laser beams according to an embodiment of the present invention. Three
FIG. 4 is a block diagram showing a laser gas mixing ratio control mechanism according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a conventional multi-wavelength synchronization type C
O 2 cross-sectional view showing a laser, FIG. 5 is an explanatory view illustrating the energy level of the CO 2 laser, Fig. 6 is an explanatory view for explaining the oscillation lines of the CO 2 laser, Fig. 7 is rotational levels of FIG. 8 is a distribution diagram showing a distribution, and FIG. 8 is a waveform diagram showing a temporal relationship between two laser lights obtained by the conventional multi-wavelength synchronous pulsed laser oscillation method. In the figure, (1) is the first laser chamber, (2) is the first high-voltage laser gain region, (7) is the first low-voltage laser gain region, (7) is the first low-voltage laser gain region, (10) is the second low-voltage laser gain region, (12) is the first diffraction grating, (13) is the second diffraction grating, (14) is the first partial reflecting mirror, and (15) is the first Second partial reflection mirror, (23) a first laser beam, (24) a second laser beam, (25) a second laser chamber, (26) a second high-voltage laser gain region, ( 29) is a first laser gas mixture ratio control mechanism, and (30) is a second laser gas mixture ratio control mechanism. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 難波 進 埼玉県和光市広沢2番1号 理化学研究所 内 (72)発明者 佐藤 行雄 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内 (72)発明者 喜多 秀樹 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社伊丹製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Susumu Namba 2-1, Hirosawa, Wako-shi, Saitama, RIKEN (72) Inventor Yukio Sato 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki-shi, Hyogo Sanryo Electric Co., Ltd. Company Applied Equipment Laboratory (72) Inventor Hideki Kita 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City, Hyogo Sanryo Electric Co., Ltd. Itami Works
Claims (3)
ーザガスが入れられたレーザチヤンバー、上記レーザチ
ヤンバー内において行なわれるパルス放電により形成さ
れる高圧レーザ利得領域、50torr以下のレーザガスが入
れられた複数個の低圧放電管、上記低圧放電管中で行な
われる連続、もしくはパルス放電により形成される低圧
レーザ利得領域、及び上記高圧レーザ利得領域と上記低
圧レーザ利得領域を挾んで相対向するように設置された
部分反射鏡と回析格子から構成される複数組の光共振器
を備え、上記各光共振器から異なる波長の単一縦モード
のレーザ光を取り出す多波長同期型パルスレーザ発振方
法において、上記レーザチヤンバーは、上記各光共振器
毎に上記レーザガス混合比が異なる独立した高圧レーザ
利得領域を有する複数のレーザチヤンバーよりなり、上
記高圧レーザ利得領域のガス混合比の調整により、異な
る発振波長間での時間的同期をとることを特徴とする多
波長同期型パルスレーザ発振方法。1. A laser chamber filled with a laser gas having a pressure of about atmospheric pressure or higher, a high-voltage laser gain region formed by pulse discharge performed in the laser chamber, and a laser gas of 50 torr or less. A plurality of low-voltage discharge tubes, a low-voltage laser gain region formed by continuous or pulse discharge performed in the low-pressure discharge tube, and a high-voltage laser gain region and the low-voltage laser gain region so as to face each other. In a multi-wavelength synchronous pulsed laser oscillation method comprising a plurality of sets of optical resonators composed of a partially reflecting mirror and a diffraction grating installed, and extracting laser light of a single longitudinal mode of different wavelengths from each of the optical resonators. The laser chamber has a plurality of independent high-pressure laser gain regions having different laser gas mixing ratios for each optical resonator. Laser Chillan consists bar, by adjusting the gas mixing ratio of the high-pressure laser gain region, multi-wavelength-locked pulsed laser oscillator wherein the taking time synchronization between different oscillation wavelengths.
る3種混合ガスであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の多波長同期型パルスレーザ発振方法。2. A laser gas CO 2, N 2 and multi-wavelength-locked pulsed laser oscillator method of Claims preceding claim, which is a 3-component mixture gas of H e.
Xeを含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項、ま
たは第2項記載の多波長同期型パルスレーザ発振方法。3. The multi-wavelength synchronous pulsed laser oscillation method according to claim 1 or 2 , wherein the laser gas contains CO, H 2 , H 2 O, or X e .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25528287A JPH0666501B2 (en) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | Multi-wavelength synchronous pulsed laser oscillation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25528287A JPH0666501B2 (en) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | Multi-wavelength synchronous pulsed laser oscillation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0196977A JPH0196977A (en) | 1989-04-14 |
JPH0666501B2 true JPH0666501B2 (en) | 1994-08-24 |
Family
ID=17276589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25528287A Expired - Fee Related JPH0666501B2 (en) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | Multi-wavelength synchronous pulsed laser oscillation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0666501B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7518787B2 (en) * | 2006-06-14 | 2009-04-14 | Cymer, Inc. | Drive laser for EUV light source |
JP7121383B2 (en) * | 2018-04-25 | 2022-08-18 | 精電舎電子工業株式会社 | Gas laser oscillation method, and gas laser oscillation device, laser welding device, and laser processing device using this method |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP25528287A patent/JPH0666501B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0196977A (en) | 1989-04-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1021856B1 (en) | Narrow band excimer laser | |
US5856991A (en) | Very narrow band laser | |
US20060209916A1 (en) | Very high repetition rate narrow band gas discharge laser system | |
US4438514A (en) | Sure-start waveguide laser | |
WO1998048494A1 (en) | VERY NARROW BAND KrF LASER | |
US5719896A (en) | Low cost corona pre-ionizer for a laser | |
US5434881A (en) | Diffusion-cooled CO2 stripline laser having reduced ignition voltage | |
US4817096A (en) | Multiple wavelength excimer laser | |
JPH0666501B2 (en) | Multi-wavelength synchronous pulsed laser oscillation method | |
US4507788A (en) | Multiple pulse tea laser | |
US4126833A (en) | High repetition rate metal halide laser | |
US4426706A (en) | Molecular excimer gas UV preionized transverse discharge laser tube assembly | |
US4239995A (en) | Metal vapor Raman frequency shifter | |
US6671302B2 (en) | Device for self-initiated UV pre-ionization of a repetitively pulsed gas laser | |
JPH01185984A (en) | Pulse laser oscillator | |
Fox | A double‐electrode‐pair‐pulsed laser | |
RU2107977C1 (en) | Electrooptic laser unit with gas cross feed | |
JPS6257117B2 (en) | ||
JPH01192183A (en) | Pulse gas laser device | |
JPH08335741A (en) | Laser output control method | |
KR20020022136A (en) | Molecular fluorine laser with spectral linewidth of less than 1pm | |
KR20010031030A (en) | Narrow band excimer laser | |
JPH02222183A (en) | Pulse laser oscillator | |
RU2146409C1 (en) | Transverse-flow electrooptical laser unit | |
JPS631086A (en) | Gas laser oscillator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |