JPH0745894A - 波長可変レーザ装置 - Google Patents
波長可変レーザ装置Info
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- JPH0745894A JPH0745894A JP18511593A JP18511593A JPH0745894A JP H0745894 A JPH0745894 A JP H0745894A JP 18511593 A JP18511593 A JP 18511593A JP 18511593 A JP18511593 A JP 18511593A JP H0745894 A JPH0745894 A JP H0745894A
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- electro
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- crystal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速に波長切替が可能であるとともにノイズ
の少ない波長可変レーザ装置を提供する。 【構成】 励起光源１００から出力された励起光がレー
ザ媒質３００に照射されると、広い波長範囲に渡った蛍
光が発生する。この蛍光の一部はアパーチャ４１０を介
して、電圧印加によって屈折率分布が生じた電気光学結
晶５００に入力する。電気光学結晶５００内で光は波長
ごとに異なる偏向が付与されて出力され、反射鏡２２０
に至る。反射鏡２２０に入射する光の内、特定方向に偏
向された波長の光のみが、共振光路方向に反射されて共
振条件を満たす。この共振条件を満たす波長の光のみが
レーザ媒質に再入射して誘導放出を誘起するので、電圧
制御器６２０を操作して電気光学結晶５００への印加電
圧を制御することにより、出力光の波長を選択する。
の少ない波長可変レーザ装置を提供する。 【構成】 励起光源１００から出力された励起光がレー
ザ媒質３００に照射されると、広い波長範囲に渡った蛍
光が発生する。この蛍光の一部はアパーチャ４１０を介
して、電圧印加によって屈折率分布が生じた電気光学結
晶５００に入力する。電気光学結晶５００内で光は波長
ごとに異なる偏向が付与されて出力され、反射鏡２２０
に至る。反射鏡２２０に入射する光の内、特定方向に偏
向された波長の光のみが、共振光路方向に反射されて共
振条件を満たす。この共振条件を満たす波長の光のみが
レーザ媒質に再入射して誘導放出を誘起するので、電圧
制御器６２０を操作して電気光学結晶５００への印加電
圧を制御することにより、出力光の波長を選択する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、出力するコヒーレント
光の波長を選択可能な波長可変レーザ装置に関するもの
である。
光の波長を選択可能な波長可変レーザ装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】光技術の進展に伴い、様々な波長のコヒ
ーレント光が必要とされている。コヒーレント光はレー
ザ共振の結果として得ることができるが、共振器内にレ
ーザ媒質のみを配設したレーザ共振器によって直接得る
ことのできる単一波長のコヒーレント光の種類には限り
がある。そこで、広い波長範囲の蛍光を発するレーザ媒
質を使用し、特定の波長光のみで共振条件が満たされる
ようにした波長可変レーザが実用化されている。
ーレント光が必要とされている。コヒーレント光はレー
ザ共振の結果として得ることができるが、共振器内にレ
ーザ媒質のみを配設したレーザ共振器によって直接得る
ことのできる単一波長のコヒーレント光の種類には限り
がある。そこで、広い波長範囲の蛍光を発するレーザ媒
質を使用し、特定の波長光のみで共振条件が満たされる
ようにした波長可変レーザが実用化されている。
【０００３】図５は、従来の波長可変レーザ装置の構成
図である。図５（ａ）は従来の波長可変レーザの第１の
構成例（以後、従来例１と呼ぶ）を示し、図５（ｂ）は
従来の波長可変レーザの第２の構成例（以後、従来例２
と呼ぶ）を示す。
図である。図５（ａ）は従来の波長可変レーザの第１の
構成例（以後、従来例１と呼ぶ）を示し、図５（ｂ）は
従来の波長可変レーザの第２の構成例（以後、従来例２
と呼ぶ）を示す。
【０００４】従来例１の装置は、図５（ａ）に示すよう
に、（ｉ）共振器の両端面である反射鏡（Ｍ１）および
反射鏡（Ｍ２）と、（ii）共振器内に配設された、励起
光の照射を受けて広い波長範囲の蛍光を発するレーザ媒
質（Ｃ）と、（iii ）共振器中に配設したプリズム（Ｐ
Ｒ）と、を備える。そして、プリズム（ＰＲ）が波長に
依存する偏向を入力光に付与して出力し、特定の偏向を
付与された波長の光のみが垂直に入射するように共振器
の一方の端面である反射鏡（Ｍ２）を配設している。さ
らに、反射鏡（Ｍ２）を可動として、垂直に入射する光
の波長を変更することにより、レーザ共振光の波長を選
択している。
に、（ｉ）共振器の両端面である反射鏡（Ｍ１）および
反射鏡（Ｍ２）と、（ii）共振器内に配設された、励起
光の照射を受けて広い波長範囲の蛍光を発するレーザ媒
質（Ｃ）と、（iii ）共振器中に配設したプリズム（Ｐ
Ｒ）と、を備える。そして、プリズム（ＰＲ）が波長に
依存する偏向を入力光に付与して出力し、特定の偏向を
付与された波長の光のみが垂直に入射するように共振器
の一方の端面である反射鏡（Ｍ２）を配設している。さ
らに、反射鏡（Ｍ２）を可動として、垂直に入射する光
の波長を変更することにより、レーザ共振光の波長を選
択している。
【０００５】また、従来例２の装置は、図５（ｂ）に示
すように、従来例１のプリズムを音響光学素子（ＡＯ）
で置き換えたものである。音響光学素子（ＡＯ）に音響
信号を印加して生じる回折格子によるブラッグ回折の回
折条件を満たす光を偏向し、選択することにより波長選
択を行う。この場合、選択する波長の変更は、印加音響
信号の周波数を変更することによって実施する。
すように、従来例１のプリズムを音響光学素子（ＡＯ）
で置き換えたものである。音響光学素子（ＡＯ）に音響
信号を印加して生じる回折格子によるブラッグ回折の回
折条件を満たす光を偏向し、選択することにより波長選
択を行う。この場合、選択する波長の変更は、印加音響
信号の周波数を変更することによって実施する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の波長可変レーザ
装置は上記のように構成されるので、以下のような問題
点があった。
装置は上記のように構成されるので、以下のような問題
点があった。
【０００７】従来例１の装置は、共振器の一端面をを構
成する反射鏡（Ｍ２）を機械的に駆動する必要があるた
め、波長切替時間が長くなっていた。また、反射鏡（Ｍ
２）を可動とするため、設定位置でのしっかりした固定
が困難であり振動が発生しやすい。こうした振動はノイ
ズの発生源となっていた。
成する反射鏡（Ｍ２）を機械的に駆動する必要があるた
め、波長切替時間が長くなっていた。また、反射鏡（Ｍ
２）を可動とするため、設定位置でのしっかりした固定
が困難であり振動が発生しやすい。こうした振動はノイ
ズの発生源となっていた。
【０００８】従来例２の装置は、音響光学結晶（ＡＯ結
晶）の回折効率を高く維持することが困難であるため、
レーザ発振効率の低下を招いていた。また、従来例１に
比べれば波長切替時間は短縮されてはいるが、音響信号
の伝搬速度によって時間短縮が制限されていた。
晶）の回折効率を高く維持することが困難であるため、
レーザ発振効率の低下を招いていた。また、従来例１に
比べれば波長切替時間は短縮されてはいるが、音響信号
の伝搬速度によって時間短縮が制限されていた。
【０００９】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたものであり、高速に波長切替が可能であるとと
もにノイズの少ない波長可変レーザを提供することを目
的とする。
なされたものであり、高速に波長切替が可能であるとと
もにノイズの少ない波長可変レーザを提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の波長可変レーザ
装置は、従来の（プリズム＋可動反射鏡）あるいは（音
響光学結晶＋固定反射鏡）による波長選択に換えて、電
気光学結晶を使用し、この内部に電界分布を発生させる
ことより屈折率分布を生成して、波長ごとに異なる偏向
を付与する電気光学結晶と、特定偏向が付与された波長
の光のみを共振光路方向へ反射する固定反射鏡と、で波
長選択することを特徴とする。
装置は、従来の（プリズム＋可動反射鏡）あるいは（音
響光学結晶＋固定反射鏡）による波長選択に換えて、電
気光学結晶を使用し、この内部に電界分布を発生させる
ことより屈折率分布を生成して、波長ごとに異なる偏向
を付与する電気光学結晶と、特定偏向が付与された波長
の光のみを共振光路方向へ反射する固定反射鏡と、で波
長選択することを特徴とする。
【００１１】すなわち、本発明の波長可変レーザ装置
は、（ａ）励起光を出力する励起光光源と、（ｂ）共振
器内の共振光路上に配設された、励起光源からの励起光
の照射を受けて所定の波長範囲に渡る波長の蛍光を発す
るレーザ媒質と、（ｃ）レーザ媒質から出力された光を
入力し、該光の第１の方向の偏光成分に関して、内部に
生じている電界分布による屈折率変化率および入力光波
長に応じた偏向を施す電気光学結晶と、（ｄ）電気光学
結晶に印加する直流電圧を供給する可変電圧印加手段
と、（ｅ）電気光学結晶を出力した特定の偏向方向を有
する光に関して、共振光路方向へ反射する反射手段と、
を備え、可変電圧印加手段の供給する電圧値を変化させ
ることにより共振光波長を変化させる、ことを特徴とす
る。以上の構成に加えて、レーザ媒質と前記電気光学結
晶との間に、入力した光の第１の方向の偏光成分のみを
透過する偏光選択手段を配設して構成することも可能で
ある。
は、（ａ）励起光を出力する励起光光源と、（ｂ）共振
器内の共振光路上に配設された、励起光源からの励起光
の照射を受けて所定の波長範囲に渡る波長の蛍光を発す
るレーザ媒質と、（ｃ）レーザ媒質から出力された光を
入力し、該光の第１の方向の偏光成分に関して、内部に
生じている電界分布による屈折率変化率および入力光波
長に応じた偏向を施す電気光学結晶と、（ｄ）電気光学
結晶に印加する直流電圧を供給する可変電圧印加手段
と、（ｅ）電気光学結晶を出力した特定の偏向方向を有
する光に関して、共振光路方向へ反射する反射手段と、
を備え、可変電圧印加手段の供給する電圧値を変化させ
ることにより共振光波長を変化させる、ことを特徴とす
る。以上の構成に加えて、レーザ媒質と前記電気光学結
晶との間に、入力した光の第１の方向の偏光成分のみを
透過する偏光選択手段を配設して構成することも可能で
ある。
【００１２】ここで、レーザ媒質は、チタンサファイア
結晶、フォルステライト結晶、またはＬｉＳＡＦ結晶で
ある、ことを特徴としてもよい。
結晶、フォルステライト結晶、またはＬｉＳＡＦ結晶で
ある、ことを特徴としてもよい。
【００１３】また、電気光学結晶は、（ＳｒX Ｂ
ａ1-X ）Ｎｂ2 Ｏ6 結晶、ＢａＴｉＯ3 結晶、またはＬ
ｉＮｂＯ3 結晶である、ことを特徴としてもよい。
ａ1-X ）Ｎｂ2 Ｏ6 結晶、ＢａＴｉＯ3 結晶、またはＬ
ｉＮｂＯ3 結晶である、ことを特徴としてもよい。
【００１４】また、電気光学結晶の内部の光透過光路付
近に発生する電界分布は、第１の方向に関する電界の成
分が、該方向および光入射方向の双方の方向に対して略
垂直な方向に対して略線形に変化している、ことを特徴
としてもよい。こうした電界分布の生成のため、可変電
圧印加手段の供給する電圧は、前記電気光学結晶に対し
て四重極型に印加される、ことを特徴としてもよい。
近に発生する電界分布は、第１の方向に関する電界の成
分が、該方向および光入射方向の双方の方向に対して略
垂直な方向に対して略線形に変化している、ことを特徴
としてもよい。こうした電界分布の生成のため、可変電
圧印加手段の供給する電圧は、前記電気光学結晶に対し
て四重極型に印加される、ことを特徴としてもよい。
【００１５】また、電気光学結晶の配設方向は、電気光
学定数の最大成分による電気光学効果を発現させる電界
成分の方向と第１の方向とが略一致している、ことが好
適である。
学定数の最大成分による電気光学効果を発現させる電界
成分の方向と第１の方向とが略一致している、ことが好
適である。
【００１６】
【作用】励起光源から出力された励起光がレーザ媒質に
照射されると、広い波長範囲に渡った蛍光が発生する。
この蛍光の一部は、電圧印加によって屈折率分布が生成
された電気光学結晶に入力する。電気光学結晶内では所
定の偏光方向成分が波長ごとに異なる偏向が付与されて
出力される。偏向が付与された光は反射手段に至るが、
この反射手段に入射した特定の偏光が付与された光すな
わち特定波長の光のみが、共振光路方向に反射され共振
条件を満たす。こうして、共振条件を満たす波長の光の
みがレーザ媒質に再入射して誘導放出を誘起する。以上
の結果、特定波長の光のみがレーザ共振し、出力光とし
て得ることができる。
照射されると、広い波長範囲に渡った蛍光が発生する。
この蛍光の一部は、電圧印加によって屈折率分布が生成
された電気光学結晶に入力する。電気光学結晶内では所
定の偏光方向成分が波長ごとに異なる偏向が付与されて
出力される。偏向が付与された光は反射手段に至るが、
この反射手段に入射した特定の偏光が付与された光すな
わち特定波長の光のみが、共振光路方向に反射され共振
条件を満たす。こうして、共振条件を満たす波長の光の
みがレーザ媒質に再入射して誘導放出を誘起する。以上
の結果、特定波長の光のみがレーザ共振し、出力光とし
て得ることができる。
【００１７】更に、印加電圧可変手段によって電気光学
結晶への印加電圧を変化させれば、電気光学結晶の内部
の屈折率分布は変化し、波長と偏光量との関係が変わ
る。この結果、レーザ共振する光の波長が変化するの
で、印加電圧可変手段を操作することにより得られる出
力光の波長させることができる。
結晶への印加電圧を変化させれば、電気光学結晶の内部
の屈折率分布は変化し、波長と偏光量との関係が変わ
る。この結果、レーザ共振する光の波長が変化するの
で、印加電圧可変手段を操作することにより得られる出
力光の波長させることができる。
【００１８】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図１は、実施例に係る波長可変レーザ装置の
構成図である。そして、これが従来のものと比べて特徴
的なことは、共振器内に電気光学結晶が配設され、この
電気光学結晶に印加する電圧が可変となっている点であ
る。
説明する。図１は、実施例に係る波長可変レーザ装置の
構成図である。そして、これが従来のものと比べて特徴
的なことは、共振器内に電気光学結晶が配設され、この
電気光学結晶に印加する電圧が可変となっている点であ
る。
【００１９】図示の通り、この装置は、（ａ）励起光を
出力する励起光光源１００と、（ｂ）共振器の端面を構
成する反射鏡２１０（Ｍ１）および反射鏡２２０（Ｍ
２）と、（ｃ）共振器内の共振光路上に配設され、励起
光源１００からの励起光の照射を受けて広い波長範囲に
渡る波長の蛍光を発する、チタンサファイア結晶からな
るレーザ媒質３００と、（ｄ）レーザ媒質３００の反射
鏡２２０側の端面から出力される光の進行方向を選択す
るアパーチャ４１０と、（ｅ）入力光に対して特定の方
向の偏光成分のみを透過する偏光子４２０と、（ｆ）レ
ーザ媒質３００から出力され偏光選択手段を介した光を
入力し、内部に生じている電界分布による屈折率変化率
および入力光波長に応じた偏向を付与する、（ＳｒX Ｂ
ａ1-X ）Ｎｂ2 Ｏ6 結晶（以後、ＳＢＮ結晶と呼ぶ）か
らなる単一の電気光学結晶５００と、（ｇ）電気光学結
晶に印加する直流電圧を供給する可変電圧源６００と、
を備える。
出力する励起光光源１００と、（ｂ）共振器の端面を構
成する反射鏡２１０（Ｍ１）および反射鏡２２０（Ｍ
２）と、（ｃ）共振器内の共振光路上に配設され、励起
光源１００からの励起光の照射を受けて広い波長範囲に
渡る波長の蛍光を発する、チタンサファイア結晶からな
るレーザ媒質３００と、（ｄ）レーザ媒質３００の反射
鏡２２０側の端面から出力される光の進行方向を選択す
るアパーチャ４１０と、（ｅ）入力光に対して特定の方
向の偏光成分のみを透過する偏光子４２０と、（ｆ）レ
ーザ媒質３００から出力され偏光選択手段を介した光を
入力し、内部に生じている電界分布による屈折率変化率
および入力光波長に応じた偏向を付与する、（ＳｒX Ｂ
ａ1-X ）Ｎｂ2 Ｏ6 結晶（以後、ＳＢＮ結晶と呼ぶ）か
らなる単一の電気光学結晶５００と、（ｇ）電気光学結
晶に印加する直流電圧を供給する可変電圧源６００と、
を備える。
【００２０】ここで、励起光源１００は、Ｎｄ：ＹＡ
ＧレーザのＫＴＰ結晶による第２次高調波（波長＝５３
２ｎｍ）を生成するレーザ光源１１０と、レーザ媒質
３００上に励起光を集束させる集束レンズ１２０と、か
ら構成される。なお、反射鏡２１０は、励起光の波長の
光に対しては高い透過性を示し、レーザ媒質３００の発
生する蛍光の波長範囲の光に対しては高い反射性を示
す。
ＧレーザのＫＴＰ結晶による第２次高調波（波長＝５３
２ｎｍ）を生成するレーザ光源１１０と、レーザ媒質
３００上に励起光を集束させる集束レンズ１２０と、か
ら構成される。なお、反射鏡２１０は、励起光の波長の
光に対しては高い透過性を示し、レーザ媒質３００の発
生する蛍光の波長範囲の光に対しては高い反射性を示
す。
【００２１】また、可変電圧源６００は、高圧電源６
１０と、高圧電源６１０の出力を入力し、外部からの
指示（図示せず；人手など）に従い電圧値を調整して出
力する電圧制御器６２０と、から構成される。
１０と、高圧電源６１０の出力を入力し、外部からの
指示（図示せず；人手など）に従い電圧値を調整して出
力する電圧制御器６２０と、から構成される。
【００２２】励起光源１００から出力された励起光がレ
ーザ媒質３００に照射されると、広い波長範囲（６５０
〜１１００ｎｍ）に渡った蛍光が発生する。この蛍光の
一部はアパーチャ４１０を介して偏光子４２０に入力
し、特定の偏光方向成分のみが選択されて出力されて、
ビーム幅（Ｄ）＝１ｍｍの光ビームが電気光学結晶５０
０に入力する。
ーザ媒質３００に照射されると、広い波長範囲（６５０
〜１１００ｎｍ）に渡った蛍光が発生する。この蛍光の
一部はアパーチャ４１０を介して偏光子４２０に入力
し、特定の偏光方向成分のみが選択されて出力されて、
ビーム幅（Ｄ）＝１ｍｍの光ビームが電気光学結晶５０
０に入力する。
【００２３】電気光学結晶５００には、四重極型に可変
電圧源６００から電圧が印加され、内部に屈折率分布が
生成される。こうして電気光学結晶５００は屈折率勾配
型偏向子の機能を付与される。本実施例の装置における
屈折率勾配型偏向子は、一定の傾きを持った屈折率分布
を生成することで、同一光ビーム内に位相分布を生じさ
せて偏向作用を発生させる。
電圧源６００から電圧が印加され、内部に屈折率分布が
生成される。こうして電気光学結晶５００は屈折率勾配
型偏向子の機能を付与される。本実施例の装置における
屈折率勾配型偏向子は、一定の傾きを持った屈折率分布
を生成することで、同一光ビーム内に位相分布を生じさ
せて偏向作用を発生させる。
【００２４】電気光学結晶５００に使用されているＳＢ
Ｎ結晶は電気光学効果が非常に大きく、特に、電気光学
定数ｒ33（ＳＢＮ結晶では４００×１０-12 ｍ／Ｖ）は
電気光学結晶として代表的なニオブ酸リチウム結晶の１
０倍以上に達する。このｒ33を有効に使うには、ｚ方向
に電界を加えることが最良であり、そのときの屈折率楕
円体は、次の（１）〜（３）式の通りとなる。
Ｎ結晶は電気光学効果が非常に大きく、特に、電気光学
定数ｒ33（ＳＢＮ結晶では４００×１０-12 ｍ／Ｖ）は
電気光学結晶として代表的なニオブ酸リチウム結晶の１
０倍以上に達する。このｒ33を有効に使うには、ｚ方向
に電界を加えることが最良であり、そのときの屈折率楕
円体は、次の（１）〜（３）式の通りとなる。
【００２５】 ［ｘ／（ｎO （λ）＋ΔｎO ）］2 ＋［ｙ／（ｎO （λ）＋ΔｎO ）］2 ＋［ｚ／（ｎE （λ）＋ΔｎE ）］2 ＝１ …（１） ΔｎO ＝（−１／２）ｎO （λ）3 ・ｒ13・ＥZ …（２） ΔｎE ＝（−１／２）ｎE （λ）3 ・ｒ33・ＥZ …（３） ここで、ｎO ：常光に対する屈折率 ｎE ：異常光に対する屈折率 ｒ13：電気光学定数の一つ ｒ33：電気光学定数の一つ ＥZ ：印加電界のｚ成分 λ ：透過光の波長 ＳＢＮ結晶では、ｒ13＜ｒ33であるので、屈折率勾配は
ｚ方向が最も急俊であり、被偏向光としてはｚ軸に平行
な方向に偏光した光（すなわち、異常光）が最も効率が
良い。したがって、上記の偏光子はｚ方向の偏光成分を
透過するように配置される。
ｚ方向が最も急俊であり、被偏向光としてはｚ軸に平行
な方向に偏光した光（すなわち、異常光）が最も効率が
良い。したがって、上記の偏光子はｚ方向の偏光成分を
透過するように配置される。
【００２６】図２は、電気光学結晶５００への電圧印加
による内部での電界発生の説明図である。なお、電気光
学結晶５００は、図示のｘｙｚ方向が光学主軸のｘｙｚ
方向と一致するように設置される。図２（ａ）に示すよ
うな形状（結晶長（Ｌ）＝１０ｍｍ）に加工された電気
光学結晶６００に図示のように四重極型の電圧印加をす
ると、図２（ｂ）に示すような中心部付近の電界のｚ成
分のｘ方向に対する変化率が一定な電界分布が得られ
る。
による内部での電界発生の説明図である。なお、電気光
学結晶５００は、図示のｘｙｚ方向が光学主軸のｘｙｚ
方向と一致するように設置される。図２（ａ）に示すよ
うな形状（結晶長（Ｌ）＝１０ｍｍ）に加工された電気
光学結晶６００に図示のように四重極型の電圧印加をす
ると、図２（ｂ）に示すような中心部付近の電界のｚ成
分のｘ方向に対する変化率が一定な電界分布が得られ
る。
【００２７】図３は、以上のような電界分布が生成され
ている電気光学結晶５００に、ｚ方向に偏光した幅Ｄの
光ビームがｙ方向に垂直入射した場合の光偏向の説明図
である。図３（ａ）は光偏向の様子を示し、図３（ｂ）
は電気光学結晶５００の中心付近に生じた屈折率分布を
示す。図３（ａ）に示す出射面上のＡ点における屈折率
ｎ（Ａ）は、 ｎ（Ａ）＝ｎ（ｘ1 ） ＝ｎE （λ）−（１／２）ｎE （λ）3 ・ｒ33・ＥZ （ｘ1 ） …（４） ここで、ｘ1 ＝Ｄ／２＝０．５ｍｍ であり、入射時の位相を「０」とした場合、Ａ点におけ
る位相φ（Ａ）は、 φ（Ａ）＝−２π（Ｌ／λ）ｎ（ｘ1 ） …（５） ここで、Ｌ＝１０ｍｍ となる。この（５）式は、同一波長の光ビームを入射し
た場合には、出射面におけるｘ方向において直線的な位
相分布を生じることを示している。したがって、光ビー
ムの偏向はｘｙ平面内で起こる。ｎ（Ａ）と同様にして
Ｏ点における位相φ（Ｏ）とＢ点における位相φ（Ｂ）
とを求めると、 φ（Ｏ）＝−２π（Ｌ／λ）ｎE …（６） φ（Ｂ）＝φ（Ｏ）−２π・｜ｘ1 ｜ｓｉｎθ／λ …（７） ここで、θ：偏向角 となる。
ている電気光学結晶５００に、ｚ方向に偏光した幅Ｄの
光ビームがｙ方向に垂直入射した場合の光偏向の説明図
である。図３（ａ）は光偏向の様子を示し、図３（ｂ）
は電気光学結晶５００の中心付近に生じた屈折率分布を
示す。図３（ａ）に示す出射面上のＡ点における屈折率
ｎ（Ａ）は、 ｎ（Ａ）＝ｎ（ｘ1 ） ＝ｎE （λ）−（１／２）ｎE （λ）3 ・ｒ33・ＥZ （ｘ1 ） …（４） ここで、ｘ1 ＝Ｄ／２＝０．５ｍｍ であり、入射時の位相を「０」とした場合、Ａ点におけ
る位相φ（Ａ）は、 φ（Ａ）＝−２π（Ｌ／λ）ｎ（ｘ1 ） …（５） ここで、Ｌ＝１０ｍｍ となる。この（５）式は、同一波長の光ビームを入射し
た場合には、出射面におけるｘ方向において直線的な位
相分布を生じることを示している。したがって、光ビー
ムの偏向はｘｙ平面内で起こる。ｎ（Ａ）と同様にして
Ｏ点における位相φ（Ｏ）とＢ点における位相φ（Ｂ）
とを求めると、 φ（Ｏ）＝−２π（Ｌ／λ）ｎE …（６） φ（Ｂ）＝φ（Ｏ）−２π・｜ｘ1 ｜ｓｉｎθ／λ …（７） ここで、θ：偏向角 となる。
【００２８】故に、φ（Ａ）＝φ（Ｂ）の条件から、 ｓｉｎθ＝−（Ｌ／Ｄ）ｎE （λ）3 ・ｒ33・ＥZ （Ｄ／２） …（８） のように求められる。
【００２９】ところで、電気光学結晶５００であるＳＢ
Ｎ結晶のｎE （λ）は図４に示すような波長依存性を示
す。したがって、θ＝θ（λ）であり、波長ごとに偏向
角は異なる。なお、本実施例の装置では、レーザ媒質３
００を出力した光ビームが入射面の垂直方向からいくら
か傾いて入射するように、電気光学結晶５００は設置さ
れ、入射面での反射の影響を低減している。このときの
偏向量は、実質的に垂直入射の場合と同様である。
Ｎ結晶のｎE （λ）は図４に示すような波長依存性を示
す。したがって、θ＝θ（λ）であり、波長ごとに偏向
角は異なる。なお、本実施例の装置では、レーザ媒質３
００を出力した光ビームが入射面の垂直方向からいくら
か傾いて入射するように、電気光学結晶５００は設置さ
れ、入射面での反射の影響を低減している。このときの
偏向量は、実質的に垂直入射の場合と同様である。
【００３０】こうして、電気光学結晶５００内で選択光
は波長ごとに異なる偏向が付与されて出力される。偏向
が付与された光は反射鏡２２０に至る。反射鏡２２０
は、反射面の法線方向とレーザ媒質３００を出力した光
ビームの電気光学結晶５００への入射方向と１５゜の角
度で交差するように配設される。したがって、電気光学
結晶５００で１５゜の偏向が付与された波長の光のみ
が、反射鏡２２０に垂直に入射し、それまでの進行光路
を逆方向に進行する方向に反射されて共振条件を満た
す。この共振条件を満たす波長の光のみがレーザ媒質に
再入射して誘導放出を誘起する。以上の結果、特定波長
の光のみがレーザ共振し、出力光として得ることができ
る。なお、上記の１５゜は一例であり、この値に限定さ
れるものではない。
は波長ごとに異なる偏向が付与されて出力される。偏向
が付与された光は反射鏡２２０に至る。反射鏡２２０
は、反射面の法線方向とレーザ媒質３００を出力した光
ビームの電気光学結晶５００への入射方向と１５゜の角
度で交差するように配設される。したがって、電気光学
結晶５００で１５゜の偏向が付与された波長の光のみ
が、反射鏡２２０に垂直に入射し、それまでの進行光路
を逆方向に進行する方向に反射されて共振条件を満た
す。この共振条件を満たす波長の光のみがレーザ媒質に
再入射して誘導放出を誘起する。以上の結果、特定波長
の光のみがレーザ共振し、出力光として得ることができ
る。なお、上記の１５゜は一例であり、この値に限定さ
れるものではない。
【００３１】上記の（８）式から、電圧制御器６２０を
操作して電気光学結晶５００への印加電圧を変化させれ
ば、電気光学結晶５００の内部の電界分布は変化するの
で、波長と偏向量との関係が変わる。例えば、波長が７
００ｎｍの光を出力光として得るためには、電圧制御器
６２０を操作して印加電圧値＝８．４０ｋＶに設定すれ
ばよいし、波長が１０００ｎｍの光を出力光として得る
ためには、電圧制御器６２０を操作して印加電圧値＝
８．８６ｋＶに設定すればよい。こうして、電気光学結
晶５００への印加電圧を制御することにより、出力光の
波長を選択する。
操作して電気光学結晶５００への印加電圧を変化させれ
ば、電気光学結晶５００の内部の電界分布は変化するの
で、波長と偏向量との関係が変わる。例えば、波長が７
００ｎｍの光を出力光として得るためには、電圧制御器
６２０を操作して印加電圧値＝８．４０ｋＶに設定すれ
ばよいし、波長が１０００ｎｍの光を出力光として得る
ためには、電圧制御器６２０を操作して印加電圧値＝
８．８６ｋＶに設定すればよい。こうして、電気光学結
晶５００への印加電圧を制御することにより、出力光の
波長を選択する。
【００３２】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、様々な変形が可能である。
なく、様々な変形が可能である。
【００３３】例えば、励起光源に使用するレーザ光源に
は、ＮＹＡＢレーザの自己励起の第２次高調波（波長＝
５３１ｎｍ）を採用しても同様の効果を得ることができ
る。また、レーザ媒質にはフォルステライト結晶、また
はＬｉＳＡＦ結晶などを採用してもよい。さらに、電気
光学結晶にはＢａＴｉＯ3 結晶、またはＬｉＮｂＯ３結
晶を採用してもよい。
は、ＮＹＡＢレーザの自己励起の第２次高調波（波長＝
５３１ｎｍ）を採用しても同様の効果を得ることができ
る。また、レーザ媒質にはフォルステライト結晶、また
はＬｉＳＡＦ結晶などを採用してもよい。さらに、電気
光学結晶にはＢａＴｉＯ3 結晶、またはＬｉＮｂＯ３結
晶を採用してもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の波
長可変レーザ装置によれば、電気光学結晶を使用し、電
気光学効果を利用して波長選択を行うことにしたので、
電気光学結晶に印加する電圧を制御することで迅速な波
長選択が可能であり、所定の波長のスムーズなレーザ発
振ができる。
長可変レーザ装置によれば、電気光学結晶を使用し、電
気光学効果を利用して波長選択を行うことにしたので、
電気光学結晶に印加する電圧を制御することで迅速な波
長選択が可能であり、所定の波長のスムーズなレーザ発
振ができる。
【００３５】また、共振器を構成する各素子を固定して
設置できるので、振動等によるノイズが発生しにくく、
かつ小型が可能となる。
設置できるので、振動等によるノイズが発生しにくく、
かつ小型が可能となる。
【図１】本発明に係る波長可変レーザ装置の実施例の構
成図である。
成図である。
【図２】電気光学結晶への電圧印加と発生電界の説明図
である。
である。
【図３】電気光学結晶による光偏向の説明図である。
【図４】実施例の電気光学結晶の異常光屈折率の波長依
存性を示すグラフである。
存性を示すグラフである。
【図５】従来の波長可変レーザ装置の実施例の構成図で
ある。
ある。
１００…励起光源、１１０…レーザ光源、１２０…集光
レンズ、２１０，２２０…反射鏡、３００…レーザ媒
質、４１０…アパーチャ、４２０…偏光子、５００…電
気光学結晶、６００…可変電圧源、６１０…高圧電源、
６２０…電圧正制御器
レンズ、２１０，２２０…反射鏡、３００…レーザ媒
質、４１０…アパーチャ、４２０…偏光子、５００…電
気光学結晶、６００…可変電圧源、６１０…高圧電源、
６２０…電圧正制御器
Claims (7)
- 【請求項１】 励起光を出力する励起光光源と、 共振器内の共振光路上に配設された、前記励起光源から
の励起光の照射を受けて所定の波長範囲に渡る波長の蛍
光を発するレーザ媒質と、 前記レーザ媒質から出力された光を入力し、該光の第１
の方向の偏光成分に関して、内部に生じている電界分布
による屈折率変化率および入力光波長に応じた偏向を施
す電気光学結晶と、 前記電気光学結晶に印加する直流電圧を供給する可変電
圧印加手段と、 前記電気光学結晶を出力した特定の偏向方向を有する光
に関して、共振光路方向へ反射する反射手段と、 を備え、前記可変電圧印加手段の供給する電圧値を変化
させることにより共振光波長を変化させる、ことを特徴
とする波長可変レーザ装置。 - 【請求項２】 前記レーザ媒質と前記電気光学結晶との
間に、入力した光の前記第１の方向の偏光成分のみを透
過する偏光選択手段が配設される、ことを特徴とする請
求項１記載の波長可変レーザ装置。 - 【請求項３】 前記レーザ媒質は、チタンサファイア結
晶、フォルステライト結晶、またはＬｉＳＡＦ結晶であ
る、ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の波
長可変レーザ装置。 - 【請求項４】 前記電気光学結晶は、（ＳｒX Ｂ
ａ1-X ）Ｎｂ2 Ｏ6 結晶、ＢａＴｉＯ3 結晶、またはＬ
ｉＮｂＯ3 結晶である、ことを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の波長可変レーザ装置。 - 【請求項５】 前記電気光学結晶の内部の光透過光路付
近に発生する電界分布は、前記第１の方向に関する電界
の成分が、該方向および光入射方向の双方の方向にたい
して垂直な方向に対して略線形に変化している、ことを
特徴とする請求項１または請求項２記載の波長可変レー
ザ装置。 - 【請求項６】 前記可変電圧印加手段の供給する電圧
は、前記電気光学結晶に対して四重極型に印加される、
ことを特徴とする請求項５記載の波長可変レーザ装置。 - 【請求項７】 前記電気光学結晶の配設方向は、電気光
学定数の最大成分による電気光学効果を発現させる電界
成分の方向と前記第１の方向とが略一致している、こと
を特徴とする請求項１または請求項２記載の波長可変レ
ーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18511593A JPH0745894A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 波長可変レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18511593A JPH0745894A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 波長可変レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745894A true JPH0745894A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16165131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18511593A Pending JPH0745894A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 波長可変レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745894A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010245535A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Asml Holding Nv | 波長同調可能な照明システム |
-
1993
- 1993-07-27 JP JP18511593A patent/JPH0745894A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010245535A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Asml Holding Nv | 波長同調可能な照明システム |
| US8508736B2 (en) | 2009-04-09 | 2013-08-13 | Asml Holding N.V. | Tunable wavelength illumination system |
| US8730476B2 (en) | 2009-04-09 | 2014-05-20 | Asml Holding N.V. | Tunable wavelength illumination system |
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