JPH08125258A - 色素レーザ整形方法及びこれを適用した色素レーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、色素レーザ光を整形するに用いる部
品の耐久性を向上させ、かつ高品質の色素レーザ増幅ビ
ームを効率よく安定して取り出すこと。 【構成】色素レーザ発振器(1) から出力された色素レー
ザ光を色素セル(3) により増幅されると、この色素レー
ザ光は、シリンドリカル集光レンズ(10a) により各励起
方向と同一方向の線状に集光され、スリット板(10b) を
通過してシリンドリカルコリメートレンズ(10c) により
平行光に整形される。このように線状の色素レーザビー
ムに集光されるので、その強度分布は線状方向に分散さ
れ、スリット板(10b) の耐久性を向上できる。スリット
板(10b) による色素レーザビーム整形は、色素セル(3)
での励起方向である強度分布の不均一性の大きい方向の
みとなるので、その整形損失は低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、色素レーザ発振器から
出力された色素レーザ光を、横励起方式の増幅器により
増幅した後の色素レーザ光を整形する色素レーザ整形方
法及びこれを適用した色素レーザ発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は横励起方式の増幅器を適用した色
素レーザ発振装置の構成図である。色素レーザ発振器１
には、レーザ媒質の色素溶液を励起する励起光Ｌａが入
射している。この色素レーザ発振器１の出力光路上に
は、集光レンズ２を介して増幅器としての色素セル３が
配置している。

【０００３】この色素セル３は、図６に示すように光透
過性のガラス材質を用い、これに色素溶液の流路４が形
成されている。この流路４は、色素レーザ発振器１から
出力された色素レーザ光Ｌｓの伝達方向に対して垂直方
向に沿って形成されるとともに、その断面形状の長手方
向が色素レーザ光Ｌｓの伝達方向と同一方向に形成され
ている。

【０００４】又、この色素セル３の両側面には、色素溶
液の各励起光Ｐａ、Ｐｂが入射している。すなわち、こ
れら励起光Ｐａ、Ｐｂは、色素溶液の流れ方向及び色素
レーザ光Ｌｓの伝達方向に対してそれぞれ垂直方向に入
射して色素溶液を励起する、いわゆる両側の横励起方式
となっている。

【０００５】従って、流路４を流れる色素溶液の図中Ａ
部分が励起され、色素レーザ光Ｌｓは、この部分Ａに入
射することにより増幅されて色素レーザ光Ｌｓとして出
射される。

【０００６】この色素セル３により出射される色素レー
ザ光Ｌｐの光路上には、コリメートレンズ５を介して空
間フィルタ光学系６が配置されている。この空間フィル
タ光学系６は、色素レーザ光Ｌｐの含まれるノイズとし
ての高調波成分を除去する機能を有するもので、図７に
示すように球面集光レンズ６ａ、ピンホール板６ｂ及び
球面コリメートレンズ６ｃを配列したものとなってい
る。このうちピンホール板６ｂは、球面集光レンズ６ａ
の焦点位置にピンホールが位置するように配置されてい
る。

【０００７】このような空間フィルタ光学系６を色素レ
ーザ光Ｌｐが透過することにより、色素レーザ光Ｌｐ
は、その強度分布が整形され、高品質の色素レーザビー
ムＬｃとなる。

【０００８】しかしながら、上記装置では空間フィルタ
光学系６において、球面集光レンズ６ａにより色素レー
ザ光Ｌｐを一点に集光してピンホール板６ｂを透過させ
ているので、集光点における色素レーザ光Ｌｐの出力密
度が非常に高くなり、ピンホール板６ｂの耐久性に欠け
るという問題がある。

【０００９】又、色素セル３における色素溶液の励起分
布は、図８に示すように例えば片側の励起光Ｐａのみで
あれば励起分布ｆａを示し、励起光Ｐｂのみであれば励
起分布ｆｂを示す。これにより、色素セル３の両側から
各励起光Ｐａ、Ｐｂが入射すれば、その励起分布は実線
に示すＤとなる。

【００１０】従って、色素セル３から出射された色素レ
ーザ光Ｌｐは、その強度分布が図９に示すように各励起
光Ｐａ、Ｐｂの入射方向である横断面と、これに垂直方
向である縦断面とで異なるものとなる。

【００１１】このように横断面と縦断面とで強度分布が
異なるにも拘らず、空間フィルタ光学系６では、ピンホ
ールにより等方的に整形するため、整形損失が大きくな
るという問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように球面集光
レンズ６ａの集光位置にピンホール板６ｂを配置するの
で、ピンホール板６ｂの耐久性に欠ける。又、色素レー
ザ光Ｌｐの横断面と縦断面とでその強度分布が異なるに
も拘らず、ピンホールにより等方的に整形するため整形
損失が大きくなる。

【００１３】そこで本発明は、色素レーザ光を整形する
に用いる部品の耐久性を向上させ、かつ高品質の色素レ
ーザ増幅ビームを効率よく安定して取り出すことができ
る色素レーザ整形方法及びこれを適用した色素レーザ発
振装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、色素
レーザ発振器から出力された色素レーザ光を、片側又は
両側の横励起方式の増幅器を用いて増幅出力した色素レ
ーザ光に対する整形方法において、この増幅出力された
色素レーザ光を、増幅器における励起方向と同一方向に
集光して線状の色素レーザビームを形成し、この色素レ
ーザビームをその線状方向と同一方向のスリットに通し
て整形することにより上記目的を達成しようとする色素
レーザ整形方法である。

【００１５】請求項２によれば、色素レーザ発振器から
出力された色素レーザ光を、片側又は両側の横励起方式
の増幅器を用いて増幅出力する色素レーザ発振装置にお
いて、増幅器から出力された色素レーザ光を増幅器にお
ける励起方向と同一方向に集光して線状の色素レーザビ
ームに形成する第１光学レンズと、色素レーザビームの
線状方向と同一方向に形成され、線状の色素レーザビー
ムを通過させて整形するスリットと、このスリットを通
過した色素レーザビームを平行光に整形する第２光学レ
ンズとから形成される空間フィルタ光学系を備えて上記
目的を達成しようとする色素レーザ発振装置である。

【００１６】

【作用】このような手段を備えたことにより、色素レー
ザ発振器から出力された色素レーザ光が横励起方式の増
幅器により増幅出力されると、この色素レーザ光は、第
１光学レンズにより増幅器における励起方向と同一方向
に集光されて線状の色素レーザビームに形成され、線状
のスリットに伝達される。そして、このスリットを通過
した色素レーザビームは、第２光学レンズにより平行光
に整形される。

【００１７】このように線状の色素レーザビームに整形
されるので、その強度分布は線状方向に分散され、スリ
ットにおける耐久性を向上させることができる。又、こ
のスリットは、色素レーザビームの線状方向と同一方向
に形成されているので、増幅器の励起方向に合わせた色
素レーザビームの整形が行え、その整形損失を低減でき
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。なお、図５と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略する。図１は色素レーザ発振
装置の構成図である。色素セル５の色素レーザ光Ｌｐの
出射光路上には、コリメートレンズ５を介して空間フィ
ルタ光学系１０が配置されている。

【００１９】この空間フィルタ光学系１０は、色素セル
３から出射した色素レーザ光Ｌｐを、この色素セル３に
おける各励起方向と同一方向に集光して線状の色素レー
ザビームを形成し、この色素レーザビームをその線状方
向と同一方向のスリットに通して整形する機能を有する
ものである。

【００２０】具体的には、図２に示すようにシリンドリ
カル集光レンズ１０ａ、スリット板１０ｂ及びシリンド
リカルコリメートレンズ１０ｃを配列した構成となって
いる。このうちシリンドリカル集光レンズ１０ａは、色
素レーザ光Ｌｐを、各励起光Ｐａ、Ｐｂの励起方向と同
一方向に集光して線状の色素レーザビームに形成するも
のである。

【００２１】又、スリット板１０ｂは、シリンドリカル
集光レンズ１０ａの焦点位置に配置され、そのスリット
方向をシリンドリカル集光レンズ１０ａによる線状の焦
点に一致させて配置されている。このスリット板１０ｂ
のスリット幅は、通過させる色素レーザ光Ｌｐの空間周
波数成分に応じて設定される。すなわち、色素レーザ光
Ｌｐは、伝播によりフレネル回折が生じて、空間強度分
布の変調を受ける。例えば図３(a) を色素レーザ光Ｌｐ
の強度分布の初期状態とすると、同図(b) に示すように
５つの変調成分が生じたり、同図(c) に示すように３つ
の変調成分が生じたりする。

【００２２】従って、スリット幅は、図４に示すように
基本周波数のみを通過させる場合にスリット幅ｈ１と
し、３次の高調波成分まで通過させる場合にスリット幅
ｈ２とする。

【００２３】シリンドリカルコリメートレンズ１０ｃ
は、スリット板１０ｂを通過した色素レーザ光を平行光
に整形するものである。かかる構成であれば、色素レー
ザ発振器１から出力された色素レーザ光Ｌｓは、集光レ
ンズ２により集光されて色素セル３に入射する。

【００２４】この色素セル３は、上記図６に示すように
流路４に色素溶液が流れ、かつこの色素溶液に対して両
側から各励起光Ｐａ、Ｐｂが入射している。これら励起
光Ｐａ、Ｐｂの入射により流路４に流れる部分Ａの色素
溶液は励起され、かつこの部分Ａに色素レーザ光Ｌｓが
入射することにより、増幅された色素レーザ光Ｌｓとし
て出射される。

【００２５】この増幅された色素レーザ光Ｌｓは、コリ
メートレンズ５を通って空間フィルタ光学系１０に入射
する。この空間フィルタ光学系１０では、シリンドリカ
ル集光レンズ１０ａにより色素レーザ光Ｌｐを、各励起
光Ｐａ、Ｐｂの励起方向と同一方向に集光して線状の色
素レーザビームに形成する。このとき線状の色素レーザ
ビームは、スリット板１０ｂのスリット位置で集光し、
そして、このスリットを通過する。

【００２６】この場合、色素レーザビームは、線状に集
光されるので、スポット状の集光よりもその強度分布が
分散されるため、スリット板１０ｂの耐久性を良くする
ことができる。

【００２７】又、スリットを通過するとき、そのスリッ
ト幅が、例えば図４に示す基本周波数を通す幅ｈ１であ
れば、この周波数成分のみがスリットを通過し、他の周
波数成分はノイズとして除去される。

【００２８】このようにして通過した色素レーザビーム
は、シリンドリカルコリメートレンズ１０ｃにより平行
光に整形された色素レーザ光Ｌｅとして出射される。こ
の結果、色素レーザ光Ｌｅは、その強度分布が横断面と
縦断面とで同一となる高品質のものとして取り出せる。

【００２９】このように上記一実施例によれば、空間フ
ィルタ光学系１０において線状の色素レーザビームに整
形するので、その強度分布は線状方向に分散され、スリ
ット板１０ｂの耐久性を向上できる。

【００３０】又、このスリット板１０ｂのスリットによ
る色素レーザビーム整形は、各励起光Ｐａ、Ｐｂによる
励起方向である強度分布の不均一性の大きい方向のみと
なるので、この色素レーザビーム整形を行うときの、そ
の整形損失を低減できる。

【００３１】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよ
い。例えば、上記一実施例では１段増幅の色素レーザ発
振装置に適用した場合について説明したが、２以上の多
段増幅に構成された色素レーザ発振装置にも適用でき
る。

【００３２】又、両側の横励起方式に適用したものに限
らず、片側の横励起方式の増幅器にも適用できる。さら
に、空間フィルタ光学系は、上記の如くシリンドリカル
集光レンズ１０ａ、スリット板１０ｂ及びシリンドリカ
ルコリメートレンズ１０ｃの構成に限らず、他の光学レ
ンズを用いて実現してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、色
素レーザ光を整形するに用いる部品の耐久性を向上さ
せ、かつ高品質の色素レーザ増幅ビームを効率よく安定
して取り出すことができる色素レーザ整形方法及びこれ
を適用した色素レーザ発振装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる色素レーザ発振装置の一実施例
を示す構成図。

【図２】同装置に用いる空間フィルタ光学系の具体的な
構成図。

【図３】同装置内に伝播する色素レーザ光に生じるノイ
ズを示す図。

【図４】同装置の空間フィルタ光学系を構成するスリッ
ト幅の作用を示す図。

【図５】従来装置の構成図。

【図６】色素セルでの増幅作用を示す図。

【図７】従来装置に用いられる空間フィルタ光学系の構
成図。

【図８】従来装置における色素レーザ光の横断面の強度
分布を示す図。

【図９】従来装置における色素レーザ光の横断面及び縦
断面の強度分布を示す図。

【符号の説明】

１…色素レーザ発振器、２…集光レンズ、３…色素セ
ル、４…流路、５…コリメートレンズ、１０…空間フィ
ルタ光学系、１０ａ…シリンドリカル集光レンズ、１０
ｂ…スリット板、１０ｃ…シリンドリカルコリメートレ
ンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/213

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 色素レーザ発振器から出力された色素レ
   ーザ光を、片側又は両側の横励起方式の増幅器を用いて
   増幅出力した色素レーザ光に対する整形方法において、 この増幅出力された色素レーザ光を、前記増幅器におけ
   る励起方向と同一方向に集光して線状の色素レーザビー
   ムを形成し、この色素レーザビームをその線状方向と同
   一方向のスリットに通して整形することを特徴とする色
   素レーザ整形方法。
2. 【請求項２】 色素レーザ発振器から出力された色素レ
   ーザ光を、片側又は両側の横励起方式の増幅器を用いて
   増幅出力する色素レーザ発振装置において、 前記増幅器から出力された色素レーザ光を前記増幅器に
   おける励起方向と同一方向に集光して線状の色素レーザ
   ビームに形成する第１光学レンズと、前記色素レーザビ
   ームの線状方向と同一方向に形成され、前記線状の色素
   レーザビームを通過させて整形するスリットと、このス
   リットを通過した色素レーザビームを平行光に整形する
   第２光学レンズとから形成される空間フィルタ光学系を
   備えたことを特徴とする色素レーザ発振装置。