JPH09162494A - 電子線励起レーザ及びその駆動方法 - Google Patents
電子線励起レーザ及びその駆動方法Info
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- JPH09162494A JPH09162494A JP7321391A JP32139195A JPH09162494A JP H09162494 A JPH09162494 A JP H09162494A JP 7321391 A JP7321391 A JP 7321391A JP 32139195 A JP32139195 A JP 32139195A JP H09162494 A JPH09162494 A JP H09162494A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子線励起レーザにおいて、出射レーザ光の
強度を安定させるとともに、出射レーザ光の強度を段階
的に変化させることを可能とすることを目的とする。 【解決手段】 透光性基板６上に活性層３及び光学反射
鏡層２、４からなる光共振器及びスペーサ８上に形成さ
れ、光共振器上に延在する導電性材料板７を形成する。
そして、入射電子ビーム１を導電性材料板７上に照射
し、導電性材料板７に流れる電流を測定することによ
り、電子ビームの電流量を測定し、また導電性材料板７
の直線である一辺あるいは導線を垂直に横切るように等
速で電子ビームを走査し、電子ビーム１が導電性材料板
７の辺を横切る際に導電性材料板７に流れる電流を時分
割で測定することにより、電子ビームのビーム径を測定
する。
強度を安定させるとともに、出射レーザ光の強度を段階
的に変化させることを可能とすることを目的とする。 【解決手段】 透光性基板６上に活性層３及び光学反射
鏡層２、４からなる光共振器及びスペーサ８上に形成さ
れ、光共振器上に延在する導電性材料板７を形成する。
そして、入射電子ビーム１を導電性材料板７上に照射
し、導電性材料板７に流れる電流を測定することによ
り、電子ビームの電流量を測定し、また導電性材料板７
の直線である一辺あるいは導線を垂直に横切るように等
速で電子ビームを走査し、電子ビーム１が導電性材料板
７の辺を横切る際に導電性材料板７に流れる電流を時分
割で測定することにより、電子ビームのビーム径を測定
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザに関す
るものであり、特に電子線励起型半導体レーザに関す
る。そして上記の電子線励起型半導体レーザは、例えば
投射型画像表示装置などのディスプレイ分野への応用が
考えられている。
るものであり、特に電子線励起型半導体レーザに関す
る。そして上記の電子線励起型半導体レーザは、例えば
投射型画像表示装置などのディスプレイ分野への応用が
考えられている。
【０００２】
【従来の技術】半導体をレーザ空洞として用いる半導体
レーザには３つの型があり、それぞれのレーザ効果発生
モードによって、注入レーザダイオード、電子線励起レ
ーザまたは光学的励起レーザに区別される。
レーザには３つの型があり、それぞれのレーザ効果発生
モードによって、注入レーザダイオード、電子線励起レ
ーザまたは光学的励起レーザに区別される。
【０００３】上記の３つの半導体レーザのうち、電子線
励起レーザの主な利点は、すべてのダイレクトギャップ
半導体を使用することを可能とし、また特に注入レーザ
ダイオードの構成が困難であるすべてのダイレクトギャ
ップ半導体を用いることは紫外部から赤外部までに発光
波長を広げることを可能とするという点にある。
励起レーザの主な利点は、すべてのダイレクトギャップ
半導体を使用することを可能とし、また特に注入レーザ
ダイオードの構成が困難であるすべてのダイレクトギャ
ップ半導体を用いることは紫外部から赤外部までに発光
波長を広げることを可能とするという点にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電子線励起レーザで
は、出射されるレーザ光の強度は入射電子ビームの電流
密度に比例する。つまり入射電子ビームの電流量に比例
し、ビーム径の２乗に反比例する。従って、出射レーザ
光の強度を安定させるためには入射電子ビームの電流
量、ビーム径を一定の値にコントロールする必要があ
る。また、出射レーザ光の強度を段階的に変化させるに
は、入射電子ビームのビーム径を一定に保ち、電流量を
所定の値にコントロールしなければならない。電子ビー
ムのビーム径と電流量をコントロールするには、電子ビ
ームのビーム径と電流量を正確に測定する必要がある。
は、出射されるレーザ光の強度は入射電子ビームの電流
密度に比例する。つまり入射電子ビームの電流量に比例
し、ビーム径の２乗に反比例する。従って、出射レーザ
光の強度を安定させるためには入射電子ビームの電流
量、ビーム径を一定の値にコントロールする必要があ
る。また、出射レーザ光の強度を段階的に変化させるに
は、入射電子ビームのビーム径を一定に保ち、電流量を
所定の値にコントロールしなければならない。電子ビー
ムのビーム径と電流量をコントロールするには、電子ビ
ームのビーム径と電流量を正確に測定する必要がある。
【０００５】しかし、従来の電子線励起レーザでは、電
子ビームの電流量およびビーム径がやや不安定である。
また、電子ビーム照射装置を長時間使用すると、電子ビ
ームの強度やビーム径が装置作成時からずれてくるとい
う欠点がある。また従来の電子線励起レーザでは、電子
ビームの電流量やビーム径を測定するには、キャビティ
ーとは別に設置された電子ビーム測定装置を照射しなけ
ればならなかった。この方法では、電子ビームの測定に
手間がかかる、即時性がない、条件が変化するといった
問題点が存在し、正確性に欠けるという欠点があった。
子ビームの電流量およびビーム径がやや不安定である。
また、電子ビーム照射装置を長時間使用すると、電子ビ
ームの強度やビーム径が装置作成時からずれてくるとい
う欠点がある。また従来の電子線励起レーザでは、電子
ビームの電流量やビーム径を測定するには、キャビティ
ーとは別に設置された電子ビーム測定装置を照射しなけ
ればならなかった。この方法では、電子ビームの測定に
手間がかかる、即時性がない、条件が変化するといった
問題点が存在し、正確性に欠けるという欠点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、電子ビームのビーム径あるいは電流
量を測定する装置を光共振器の近傍に作成し、この構成
により、電子ビームの走査範囲内で条件を変えることな
く、電子ビームのビーム径あるいは電流量を測定するこ
とが可能となった。
ために、本発明は、電子ビームのビーム径あるいは電流
量を測定する装置を光共振器の近傍に作成し、この構成
により、電子ビームの走査範囲内で条件を変えることな
く、電子ビームのビーム径あるいは電流量を測定するこ
とが可能となった。
【０００７】本発明の電子線励起レーザは励起用の電子
ビームの電流量およびビーム径を測定するための導電性
材料板が電子ビームの入射面上に形成されている。上記
の構成によれば、入射電子ビームを導電性材料板（層）
上に照射し、導電性材料板（層）に流れる電流を測定す
ることにより、電子ビームの電流量を測定することがで
きる。また導電性材料板（層）の直線である一辺あるい
は導線を垂直に横切るように等速で電子ビームを走査
し、電子ビームが導電性材料板（層）の辺を横切る際に
導電性材料板（層）に流れる電流を時分割で測定するこ
とにより、電子ビームのビーム径を測定することができ
る。
ビームの電流量およびビーム径を測定するための導電性
材料板が電子ビームの入射面上に形成されている。上記
の構成によれば、入射電子ビームを導電性材料板（層）
上に照射し、導電性材料板（層）に流れる電流を測定す
ることにより、電子ビームの電流量を測定することがで
きる。また導電性材料板（層）の直線である一辺あるい
は導線を垂直に横切るように等速で電子ビームを走査
し、電子ビームが導電性材料板（層）の辺を横切る際に
導電性材料板（層）に流れる電流を時分割で測定するこ
とにより、電子ビームのビーム径を測定することができ
る。
【０００８】測定した電子ビームのビーム径および電流
量に対応して、電子ビームを集束させるための電磁コイ
ルの電流量および電子銃のフィラメント電流量を調整す
ることにより、所定のビーム径とビーム強度に設定でき
る。これにより所定の光強度のレーザ光を得ることがで
きる。また、レーザ光の出射ビーム幅も所定の幅に調整
することができる。
量に対応して、電子ビームを集束させるための電磁コイ
ルの電流量および電子銃のフィラメント電流量を調整す
ることにより、所定のビーム径とビーム強度に設定でき
る。これにより所定の光強度のレーザ光を得ることがで
きる。また、レーザ光の出射ビーム幅も所定の幅に調整
することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１に本発明の発明の実施の形態
における電子線励起レーザの構成を示す斜視図を示す。
図１において、光を透過する基板６上に帯電防止用の導
電性材料層５がコートされており、さらに上記の導電性
材料層５上には光学反射層２、４、活性層３からなる光
共振器が配置されている。そして、本発明の実施の形態
における電子線励起レーザは、上記光共振器の上部から
入射する電子ビーム１の照射によって、活性層３が励起
され、光共振器の下部へ垂直にレーザ光９を発する。
における電子線励起レーザの構成を示す斜視図を示す。
図１において、光を透過する基板６上に帯電防止用の導
電性材料層５がコートされており、さらに上記の導電性
材料層５上には光学反射層２、４、活性層３からなる光
共振器が配置されている。そして、本発明の実施の形態
における電子線励起レーザは、上記光共振器の上部から
入射する電子ビーム１の照射によって、活性層３が励起
され、光共振器の下部へ垂直にレーザ光９を発する。
【００１０】ここで、本発明の実施の形態における電子
線励起レーザでは、基板６には石英あるいはサファイア
を用いており、帯電防止用の導電性材料層５には光を透
過する特性を考慮してＩＴＯ（インジウムすず酸化物）
を用い、導線を接続し接地している。
線励起レーザでは、基板６には石英あるいはサファイア
を用いており、帯電防止用の導電性材料層５には光を透
過する特性を考慮してＩＴＯ（インジウムすず酸化物）
を用い、導線を接続し接地している。
【００１１】また、活性層３には、可視域あるいは紫外
域にバンドギャップを有するIII−Ｖ族あるいはIIｂ−V
I族あるいはIIａ−VI族の化合物半導体、あるいはカル
コパイライト化合物、あるいはマンガンカルコゲナイド
化合物を用いることができる。さらに、光学反射層２、
４には膜厚が１０〜１００ｎｍ程度のＡｌ、Ａｇ等の金
属反射鏡、あるいはＳｉＯ2とＴｉＯ2なのど組合せの誘
電体多層膜や屈折率の違う２種類の化合物半導体などの
多層膜反射鏡を用いる。ここで、電子線入射側の光学反
射鏡層２が導電性材料でない場合には薄く導電性材料を
コートして、導線により接地する。
域にバンドギャップを有するIII−Ｖ族あるいはIIｂ−V
I族あるいはIIａ−VI族の化合物半導体、あるいはカル
コパイライト化合物、あるいはマンガンカルコゲナイド
化合物を用いることができる。さらに、光学反射層２、
４には膜厚が１０〜１００ｎｍ程度のＡｌ、Ａｇ等の金
属反射鏡、あるいはＳｉＯ2とＴｉＯ2なのど組合せの誘
電体多層膜や屈折率の違う２種類の化合物半導体などの
多層膜反射鏡を用いる。ここで、電子線入射側の光学反
射鏡層２が導電性材料でない場合には薄く導電性材料を
コートして、導線により接地する。
【００１２】次に、本発明の電子線励起レーザの構造、
駆動方法および電子ビームの測定方法の具体的発明の実
施の形態を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。
駆動方法および電子ビームの測定方法の具体的発明の実
施の形態を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１３】（第１の発明の実施の形態）本発明の電子
線励起レーザの構造の一例を図１及び２に基づいて下記
に示す。
線励起レーザの構造の一例を図１及び２に基づいて下記
に示す。
【００１４】図１及び図２は、本発明の実施の形態にお
ける電子線励起レーザの斜視図及び断面図を示したもの
である。
ける電子線励起レーザの斜視図及び断面図を示したもの
である。
【００１５】まず石英基板６上にスパッタ装置を用いＩ
ＴＯ膜５を成膜し、このＩＴＯ層５には導線を圧着し接
地を行う。続いてバルクＣｄＳ板の片面を研磨し、光学
反射鏡層４として、Ａｇ膜をＥＢ蒸着器を用いて膜厚が
６０ｎｍになるように上記のＣｄＳ板の研磨された面に
成膜した。そしてバルクＣｄＳ板を石英基板のＩＴＯを
コートした面にエポキシ系の接着剤を用い接着した（こ
の時、光学反射鏡層４がＩＴＯ側になるように接着し
た）。
ＴＯ膜５を成膜し、このＩＴＯ層５には導線を圧着し接
地を行う。続いてバルクＣｄＳ板の片面を研磨し、光学
反射鏡層４として、Ａｇ膜をＥＢ蒸着器を用いて膜厚が
６０ｎｍになるように上記のＣｄＳ板の研磨された面に
成膜した。そしてバルクＣｄＳ板を石英基板のＩＴＯを
コートした面にエポキシ系の接着剤を用い接着した（こ
の時、光学反射鏡層４がＩＴＯ側になるように接着し
た）。
【００１６】次にバルクＣｄＳ板の蒸着していない側の
面をＣｄＳ層３の厚さが１５μｍになるように研磨し、
ＣｄＳ層３の研磨面に光学反射鏡層２としてＥＢ蒸着器
を用いて、Ａｇ膜を膜厚が１００ｎｍになるように成膜
した。
面をＣｄＳ層３の厚さが１５μｍになるように研磨し、
ＣｄＳ層３の研磨面に光学反射鏡層２としてＥＢ蒸着器
を用いて、Ａｇ膜を膜厚が１００ｎｍになるように成膜
した。
【００１７】次に絶縁体材料を用いたスペーサ８（絶縁
層）として本発明の実施の形態ではＳｉＯ2を用い１０
０μｍの厚さに研磨し、このＳｉＯ2板８を石英基板の
ＩＴＯをコートした面にエポキシ系接着剤を用い接着し
た。
層）として本発明の実施の形態ではＳｉＯ2を用い１０
０μｍの厚さに研磨し、このＳｉＯ2板８を石英基板の
ＩＴＯをコートした面にエポキシ系接着剤を用い接着し
た。
【００１８】次に導電性材料板７として３００μｍの厚
さで、電子ビームの面積より広い面積を有し、電子線が
横切る辺が直線である銅板７を形成し、この銅板７をＳ
ｉＯ 2板８上にＳｉＯ2板８をすべて覆い、かつキャビテ
ィーの一部を覆うようにエポキシ系接着剤を用い接着し
た。そして、銅板７には導線を圧着し電流計に接続後、
接地した。
さで、電子ビームの面積より広い面積を有し、電子線が
横切る辺が直線である銅板７を形成し、この銅板７をＳ
ｉＯ 2板８上にＳｉＯ2板８をすべて覆い、かつキャビテ
ィーの一部を覆うようにエポキシ系接着剤を用い接着し
た。そして、銅板７には導線を圧着し電流計に接続後、
接地した。
【００１９】上記のように構成することにより、キャビ
ティー上部と銅板下部の距離は約１００μｍとなり、ま
たキャビティー上部と銅板上部との距離は約４００μｍ
となる。
ティー上部と銅板下部の距離は約１００μｍとなり、ま
たキャビティー上部と銅板上部との距離は約４００μｍ
となる。
【００２０】以上の構造を持つ電子線励起レーザに対
し、後に示す本発明の第３の発明の実施の形態に示す電
子ビームの測定方法を用いることにより、キャビティー
に電子ビームを照射した後、短時間で電子ビームのビー
ム径と電流量を測定できるようになった。また、従来大
きく電子ビームの進行方向を変えるか、あるいはキャビ
ティーの装置と電子ビーム測定装置を動かし、置き換え
る必要があったが、本発明の実施の形態の構造を用いる
と、電子ビームの走査範囲内で電子ビームのビーム径と
電流量を測定できるようになった。これにより任意の
（所望の）光強度とレーザビーム幅を持つレーザ光を容
易に制御して発生させることができるようになる。
し、後に示す本発明の第３の発明の実施の形態に示す電
子ビームの測定方法を用いることにより、キャビティー
に電子ビームを照射した後、短時間で電子ビームのビー
ム径と電流量を測定できるようになった。また、従来大
きく電子ビームの進行方向を変えるか、あるいはキャビ
ティーの装置と電子ビーム測定装置を動かし、置き換え
る必要があったが、本発明の実施の形態の構造を用いる
と、電子ビームの走査範囲内で電子ビームのビーム径と
電流量を測定できるようになった。これにより任意の
（所望の）光強度とレーザビーム幅を持つレーザ光を容
易に制御して発生させることができるようになる。
【００２１】ここで、本発明の実施の形態の電子線励起
レーザの構造ではキャビティー上面と導電性材料板７の
上面との高さの違いが約４００μｍあるため、測定され
るビーム径は実際にキャビティー上面におけるビーム径
と異なることになる。本発明の実施の形態では約２０％
大きな値が測定される。これを補正するため、あらかじ
め４００μｍの高さを変化させた場合のビーム径の増加
率を測定し、その値を用いて補正を行なった。本発明の
実施の形態での電子ビームの電流量は１０１．６μＡで
あり、ビーム径の測定値が１２．８μｍ、補正値が１
０．２μｍであった。また、１０時間照射後に同様の測
定をしたところ、電子ビームの電流量が９９．８μＡで
あり、ビーム径の測定値が１３．６μｍ、補正値が１
０．９μｍであった。
レーザの構造ではキャビティー上面と導電性材料板７の
上面との高さの違いが約４００μｍあるため、測定され
るビーム径は実際にキャビティー上面におけるビーム径
と異なることになる。本発明の実施の形態では約２０％
大きな値が測定される。これを補正するため、あらかじ
め４００μｍの高さを変化させた場合のビーム径の増加
率を測定し、その値を用いて補正を行なった。本発明の
実施の形態での電子ビームの電流量は１０１．６μＡで
あり、ビーム径の測定値が１２．８μｍ、補正値が１
０．２μｍであった。また、１０時間照射後に同様の測
定をしたところ、電子ビームの電流量が９９．８μＡで
あり、ビーム径の測定値が１３．６μｍ、補正値が１
０．９μｍであった。
【００２２】図６に本発明の実施の形態における電子ビ
ームの電流密度Ｅと電子ビームの光強度Ｌの関係を示す
測定結果を示す。図６から明らかなように、レーザ光の
光強度は電子ビームの電流密度に比例する。電子ビーム
の電流密度Ｅは電流量Ｉとビーム径Ｒを用いて Ｅ＝Ｉ／｛π×（Ｒ／２）2｝ により求められる。
ームの電流密度Ｅと電子ビームの光強度Ｌの関係を示す
測定結果を示す。図６から明らかなように、レーザ光の
光強度は電子ビームの電流密度に比例する。電子ビーム
の電流密度Ｅは電流量Ｉとビーム径Ｒを用いて Ｅ＝Ｉ／｛π×（Ｒ／２）2｝ により求められる。
【００２３】基準時の電子ビームの電流密度Ｅ0は、ビ
ーム径に補正値を用いて２３０８kW/cm2であり、１０時
間後の電子ビームの電流密度Ｅ1は、１９８５kW/cm2と
なった。これに対応して、出射レーザ光の光強度は、基
準時の強度Ｌ0から一時間後の強度Ｌ1は６２％に低下し
た。
ーム径に補正値を用いて２３０８kW/cm2であり、１０時
間後の電子ビームの電流密度Ｅ1は、１９８５kW/cm2と
なった。これに対応して、出射レーザ光の光強度は、基
準時の強度Ｌ0から一時間後の強度Ｌ1は６２％に低下し
た。
【００２４】電子ビームのビーム径と電流量を測定しな
がら、電子銃のフィラメント電流量と電磁コイルの電流
量を修正することにより、基準時のビームの状態（電子
ビームの電流量１０１．６μＡ、ビーム径の測定値１
２．８μｍ、補正値１０．２μｍ、電子ビームの電流密
度２３０８kW/cm2、レーザ光強度１００％）に戻すこと
ができる。
がら、電子銃のフィラメント電流量と電磁コイルの電流
量を修正することにより、基準時のビームの状態（電子
ビームの電流量１０１．６μＡ、ビーム径の測定値１
２．８μｍ、補正値１０．２μｍ、電子ビームの電流密
度２３０８kW/cm2、レーザ光強度１００％）に戻すこと
ができる。
【００２５】また、後に示す本発明第４の発明の実施の
形態および本発明第５の発明の実施の形態に示すフィー
ドバックを用いた電子線励起レーザの駆動方法を用いる
ことにより、電子ビームのビーム径と電流量を所定の値
に保つことができ、より安定に所定の光強度とレーザビ
ーム幅のレーザ光を発することが可能になった。
形態および本発明第５の発明の実施の形態に示すフィー
ドバックを用いた電子線励起レーザの駆動方法を用いる
ことにより、電子ビームのビーム径と電流量を所定の値
に保つことができ、より安定に所定の光強度とレーザビ
ーム幅のレーザ光を発することが可能になった。
【００２６】（第２の発明の実施の形態）次に本発明第
２の発明の実施の形態における電子線励起レーザの構造
の一例を図３及び図４に基づいて説明する。
２の発明の実施の形態における電子線励起レーザの構造
の一例を図３及び図４に基づいて説明する。
【００２７】図３及び図４は、本発明の実施の形態にお
ける電子線励起レーザの斜視図及び断面図を示したもの
である。
ける電子線励起レーザの斜視図及び断面図を示したもの
である。
【００２８】まず石英基板６上にスパッタ装置を用いＩ
ＴＯ膜５を成膜する。次にＧａＡｓ基板上に分子ビーム
エピタキシー装置を用いて、活性層３としてのＺｎＳｅ
層３を成膜した（この時膜厚は５μｍである）。次にＧ
ａＡｓ基板のＺｎＳｅ層３面の上にＥＢ蒸着器を用い、
光学反射鏡層４としてＡｇを膜厚６０ｎｍで成膜した。
そして石英基板６にＧａＡｓ基板のＡｇ面をエポキシ系
接着剤を用いて接着した。次にエッチングにより、Ｇａ
Ａｓ基板を除去し、露出したＺｎＳｅ層３上にＥＢ蒸着
器を用い、光学反射層２として、Ａｇを１００ｎｍ成膜
した。
ＴＯ膜５を成膜する。次にＧａＡｓ基板上に分子ビーム
エピタキシー装置を用いて、活性層３としてのＺｎＳｅ
層３を成膜した（この時膜厚は５μｍである）。次にＧ
ａＡｓ基板のＺｎＳｅ層３面の上にＥＢ蒸着器を用い、
光学反射鏡層４としてＡｇを膜厚６０ｎｍで成膜した。
そして石英基板６にＧａＡｓ基板のＡｇ面をエポキシ系
接着剤を用いて接着した。次にエッチングにより、Ｇａ
Ａｓ基板を除去し、露出したＺｎＳｅ層３上にＥＢ蒸着
器を用い、光学反射層２として、Ａｇを１００ｎｍ成膜
した。
【００２９】次に石英基板６上にスパッタ装置を用い、
キャビティー設置部分はマスクをして絶縁体層１２とし
てＳｉＯ2膜を膜厚５μｍで成膜した（この時、マスク
の一辺は直線である）。そして、マスクをつけた状態で
ＥＢ蒸着器を用いて導電性材料層１１として、Ａｇを１
６０ｎｍ成膜した。なお、石英基板表面５には導線を圧
着し接地を行った。また導電性材料層１１には導線を圧
着し電流計に接続後、接地した。
キャビティー設置部分はマスクをして絶縁体層１２とし
てＳｉＯ2膜を膜厚５μｍで成膜した（この時、マスク
の一辺は直線である）。そして、マスクをつけた状態で
ＥＢ蒸着器を用いて導電性材料層１１として、Ａｇを１
６０ｎｍ成膜した。なお、石英基板表面５には導線を圧
着し接地を行った。また導電性材料層１１には導線を圧
着し電流計に接続後、接地した。
【００３０】以上の構造を持つ電子線励起レーザに対
し、後述する第３の発明の実施の形態に示す電子ビーム
の測定方法を用いることにより、キャビティーに電子ビ
ームを照射した後、短時間で電子ビームのビーム径と電
流量を測定できるようになった。
し、後述する第３の発明の実施の形態に示す電子ビーム
の測定方法を用いることにより、キャビティーに電子ビ
ームを照射した後、短時間で電子ビームのビーム径と電
流量を測定できるようになった。
【００３１】この構造と後述の第３の発明の実施の形態
で示した電子ビームの測定方法を用いることにより、電
子ビームの走査範囲内で電子ビームのビーム径と電流量
を測定できるようになった。これにより所定の光強度と
出射幅を持つレーザ光を容易に発生させることができる
ようになった。
で示した電子ビームの測定方法を用いることにより、電
子ビームの走査範囲内で電子ビームのビーム径と電流量
を測定できるようになった。これにより所定の光強度と
出射幅を持つレーザ光を容易に発生させることができる
ようになった。
【００３２】また上記の第１の発明の実施の形態の構造
では、キャビティー表面の高さと電子ビームを測定する
電極７の高さが異なっていて、電子ビームの電流値は高
さの違いに応じて測定値を補正する必要があり、やや不
正確になるという欠点があった。これに対し本発明の実
施の形態ではキャビティー表面と電子ビーム測定用電極
１１の高さが等しいため、ビーム径を補正する必要がな
くなった。これによって、ビーム径の測定がより容易に
なるとともに、測定値が正確になった。
では、キャビティー表面の高さと電子ビームを測定する
電極７の高さが異なっていて、電子ビームの電流値は高
さの違いに応じて測定値を補正する必要があり、やや不
正確になるという欠点があった。これに対し本発明の実
施の形態ではキャビティー表面と電子ビーム測定用電極
１１の高さが等しいため、ビーム径を補正する必要がな
くなった。これによって、ビーム径の測定がより容易に
なるとともに、測定値が正確になった。
【００３３】本発明の実施の形態での電子ビームの電流
量は１０２．２μＡであり、ビーム径の測定値が１０．
４μｍμｍであった。また、１０時間照射後に同様の測
定をしたところ、電子ビームの電流量が１０１．５μＡ
であり、ビーム径の測定値が１１．０μｍであった。
量は１０２．２μＡであり、ビーム径の測定値が１０．
４μｍμｍであった。また、１０時間照射後に同様の測
定をしたところ、電子ビームの電流量が１０１．５μＡ
であり、ビーム径の測定値が１１．０μｍであった。
【００３４】また、上記の第１の発明の実施の形態と同
様に電子ビームの電流密度を求めると、基準時の電子ビ
ームの電流密度Ｅ0は２２３３kW/cm2であり、１０時間
後の電子ビームの電流密度Ｅ1は、１９８２kW/cm2とな
った。これに対応して、出射レーザ光の光強度は、基準
時の強度Ｌ0から一時間後の強度Ｌ1は６４％に低下し
た。
様に電子ビームの電流密度を求めると、基準時の電子ビ
ームの電流密度Ｅ0は２２３３kW/cm2であり、１０時間
後の電子ビームの電流密度Ｅ1は、１９８２kW/cm2とな
った。これに対応して、出射レーザ光の光強度は、基準
時の強度Ｌ0から一時間後の強度Ｌ1は６４％に低下し
た。
【００３５】電子ビームのビーム径と電流量を測定しな
がら、電子銃のフィラメント電流量と電磁コイルの電流
量を修正することにより、基準時のビームの状態（電子
ビームの電流量１０２．２μＡ，ビーム径の測定値１
１．０μｍ，電子ビームの電流密度２２３３kW/cm2，レ
ーザ光強度１００％）に戻すことができた。
がら、電子銃のフィラメント電流量と電磁コイルの電流
量を修正することにより、基準時のビームの状態（電子
ビームの電流量１０２．２μＡ，ビーム径の測定値１
１．０μｍ，電子ビームの電流密度２２３３kW/cm2，レ
ーザ光強度１００％）に戻すことができた。
【００３６】また、後に示す第４の発明の実施の形態お
よび第５の発明の実施の形態に示したフィードバックを
用いた電子線励起レーザの駆動方法を用いることによ
り、電子ビームのビーム径と電流量を所定の値に保つこ
とができ、より安定に所定の光強度とレーザビーム幅の
レーザ光を発することが可能になった。
よび第５の発明の実施の形態に示したフィードバックを
用いた電子線励起レーザの駆動方法を用いることによ
り、電子ビームのビーム径と電流量を所定の値に保つこ
とができ、より安定に所定の光強度とレーザビーム幅の
レーザ光を発することが可能になった。
【００３７】（第３の発明の実施の形態）以下では、本
発明第３の発明の実施の形態における電子ビームの測定
方法の一例について、図１、３および図５に基づいて説
明する。
発明第３の発明の実施の形態における電子ビームの測定
方法の一例について、図１、３および図５に基づいて説
明する。
【００３８】上記の第１及び第２の発明の実施の形態に
示した構造の電子線励起レーザを用い、キャビティー上
面２から導電性材料板７あるいは導電性材料層１１の直
線である一辺に対し、ほぼ垂直方向に電子ビームを等速
で走査した。
示した構造の電子線励起レーザを用い、キャビティー上
面２から導電性材料板７あるいは導電性材料層１１の直
線である一辺に対し、ほぼ垂直方向に電子ビームを等速
で走査した。
【００３９】導電性材料板７あるいは導電性材料層１１
に流れる電流量を時系列で測定すると、図１０に示すよ
うに測定された。電子ビームの電子の分布はビームの中
心からほぼガウス分布で広がっている。電子ビームの周
辺部から中心部が導電性材料板７あるいは導電性材料層
１０に照射され、順にビーム全体が導電性材料板７ある
いは導電性材料層１０上を照射することになる。ビーム
の中心でビーム強度は最高になるが、レーザ発光に有効
に寄与するビーム径は、その最高値の１／ｅ程度であ
る。電流計に流れる電流量は周辺部、中心部、周辺部と
順に積分された値となるので、電子ビームの有効な部分
のみを取り出すには周辺部の上下約８％を切り捨てれば
よい。
に流れる電流量を時系列で測定すると、図１０に示すよ
うに測定された。電子ビームの電子の分布はビームの中
心からほぼガウス分布で広がっている。電子ビームの周
辺部から中心部が導電性材料板７あるいは導電性材料層
１０に照射され、順にビーム全体が導電性材料板７ある
いは導電性材料層１０上を照射することになる。ビーム
の中心でビーム強度は最高になるが、レーザ発光に有効
に寄与するビーム径は、その最高値の１／ｅ程度であ
る。電流計に流れる電流量は周辺部、中心部、周辺部と
順に積分された値となるので、電子ビームの有効な部分
のみを取り出すには周辺部の上下約８％を切り捨てれば
よい。
【００４０】図１０においてビーム電流量Ｉは Ｉ＝Ｉ1−Ｉ0 となり電子ビームの直径Ｒは Ｒ＝ｖ×（Ｔ1−Ｔ0） となる。ただしｖは電子ビームを走査する速度である。
【００４１】本発明の実施の形態の電子ビームの測定方
法を用いることにより、電子ビームのビーム径と電流量
の測定が同時に行なうことができ、またビーム径と電流
量の測定を電子ビームの走査範囲内で、短い距離の走査
で、短時間で正確に、かつ測定中の条件変化がなく行う
ことが可能となる。
法を用いることにより、電子ビームのビーム径と電流量
の測定が同時に行なうことができ、またビーム径と電流
量の測定を電子ビームの走査範囲内で、短い距離の走査
で、短時間で正確に、かつ測定中の条件変化がなく行う
ことが可能となる。
【００４２】（第４の発明の実施の形態）本発明の電子
線励起レーザの駆動方法の一例を下記に示す。
線励起レーザの駆動方法の一例を下記に示す。
【００４３】上記の第３の発明の実施の形態に示した電
子ビームの電流量の測定方法を用い、電子ビームを発生
する電子銃のフィラメント電流量をコントロールするフ
ィードバック回路を形成した。フィードバック回路は電
子ビームの電流量が所定の値より大きい場合にはフィラ
メント電流量を下げ、また小さい場合にはフィラメント
電流量を上げるように構成される。
子ビームの電流量の測定方法を用い、電子ビームを発生
する電子銃のフィラメント電流量をコントロールするフ
ィードバック回路を形成した。フィードバック回路は電
子ビームの電流量が所定の値より大きい場合にはフィラ
メント電流量を下げ、また小さい場合にはフィラメント
電流量を上げるように構成される。
【００４４】上記の第１の発明の実施の形態に示す電子
線励起レーザ装置において、電子ビームの電流量のふら
つきが約５％であるが、以上のフィードバックを用いた
電子ビームの照射方法を用いることにより、電子ビーム
の電流量のふらつきは測定限界（０．１％）以下に安定
化した。これにより出射レーザ光の光強度も同様に安定
化した。
線励起レーザ装置において、電子ビームの電流量のふら
つきが約５％であるが、以上のフィードバックを用いた
電子ビームの照射方法を用いることにより、電子ビーム
の電流量のふらつきは測定限界（０．１％）以下に安定
化した。これにより出射レーザ光の光強度も同様に安定
化した。
【００４５】第１の発明の実施の形態において、本発明
の実施の形態のフィードバック回路を使用しない場合の
レーザ光強度のふらつきは約１２％であったが、使用す
ることにより約３％に改善された。
の実施の形態のフィードバック回路を使用しない場合の
レーザ光強度のふらつきは約１２％であったが、使用す
ることにより約３％に改善された。
【００４６】（発明の実施の形態５）本発明の電子線励
起レーザの駆動方法の他の一例を下記に示す。
起レーザの駆動方法の他の一例を下記に示す。
【００４７】第３の発明の実施の形態に示した電子ビー
ムのビーム径の測定方法を用い、電子ビームを集束させ
る電磁コイルの電流量をコントロールするフィードバッ
ク回路を形成した。フィードバック回路はビーム径が所
定の値からずれている場合は、電磁コイルの電流量を増
減させ、ビーム径が所定の値となるように調整する。
ムのビーム径の測定方法を用い、電子ビームを集束させ
る電磁コイルの電流量をコントロールするフィードバッ
ク回路を形成した。フィードバック回路はビーム径が所
定の値からずれている場合は、電磁コイルの電流量を増
減させ、ビーム径が所定の値となるように調整する。
【００４８】第１の発明の実施の形態に示す電子線励起
レーザ装置において、電子ビームのビーム径のふらつき
が約３％であるが、上記のフィードバックを用いた電子
ビームの照射方法を用いることにより、電子ビームのビ
ーム径と電流量のふらつきは測定限界（０．１％）以下
に安定化した。これにより出射レーザ光の光強度と出射
幅も同様に安定化した。
レーザ装置において、電子ビームのビーム径のふらつき
が約３％であるが、上記のフィードバックを用いた電子
ビームの照射方法を用いることにより、電子ビームのビ
ーム径と電流量のふらつきは測定限界（０．１％）以下
に安定化した。これにより出射レーザ光の光強度と出射
幅も同様に安定化した。
【００４９】第１の発明の実施の形態において、本発明
の実施の形態のフィードバック回路を使用しない場合の
レーザ光強度のふらつきは約１２％であったが、使用す
ることにより約１．５％に改善した。
の実施の形態のフィードバック回路を使用しない場合の
レーザ光強度のふらつきは約１２％であったが、使用す
ることにより約１．５％に改善した。
【００５０】また第１の発明の実施の形態のフィードバ
ック回路を使用しない場合のレーザ光強度のふらつきは
約１２％であったが、上記の第４の発明の実施の形態の
電流量を制御するフィードバック回路と第５の発明の実
施の形態のビーム径を制御するフィードバック回路をと
もに使用することにより、レーザ光のふらつきは約０．
２％に改善された。
ック回路を使用しない場合のレーザ光強度のふらつきは
約１２％であったが、上記の第４の発明の実施の形態の
電流量を制御するフィードバック回路と第５の発明の実
施の形態のビーム径を制御するフィードバック回路をと
もに使用することにより、レーザ光のふらつきは約０．
２％に改善された。
【００５１】
【発明の効果】光共振器の近くに電子ビームの測定装置
を配置することにより、本発明は下記のような効果を得
ることができる。第１に、電子ビームの走査範囲内で電
子ビームの測定が可能になり、測定が容易になる。第２
に、出射レーザ光を所定の強度に設定できる。第３に、
出射レーザ光の出射幅を所定の幅に調整できる。第４に
電子ビームの経時変化を修正することができる。
を配置することにより、本発明は下記のような効果を得
ることができる。第１に、電子ビームの走査範囲内で電
子ビームの測定が可能になり、測定が容易になる。第２
に、出射レーザ光を所定の強度に設定できる。第３に、
出射レーザ光の出射幅を所定の幅に調整できる。第４に
電子ビームの経時変化を修正することができる。
【００５２】また、電極の直線である一辺または直線状
の電極に対し、垂直に電子ビームを走査し、電極あるい
は光共振器表面に流れる電流量を測定する方式の電子ビ
ームの測定方法を用いることにより、本発明は下記のよ
うな効果を得ることができる。第１に一度の走査で電子
ビームのビーム径と電流量を測定できるようになった。
第２に測定に要する電子ビームの走査の範囲がビーム径
程度の短い距離だけでよくなった。第３に、測定に要す
る時間が短時間でよい。
の電極に対し、垂直に電子ビームを走査し、電極あるい
は光共振器表面に流れる電流量を測定する方式の電子ビ
ームの測定方法を用いることにより、本発明は下記のよ
うな効果を得ることができる。第１に一度の走査で電子
ビームのビーム径と電流量を測定できるようになった。
第２に測定に要する電子ビームの走査の範囲がビーム径
程度の短い距離だけでよくなった。第３に、測定に要す
る時間が短時間でよい。
【００５３】また、上記の電子ビームの電流量とビーム
径の測定値を用い、電子銃のフィラメント電流量と電子
ビームを集束させるための電磁コイルに流れる電流量を
コントロールするフィードバック回路を形成することに
より、本発明は下記のような効果を得ることができる。
第１に電子ビームの電流量を所定の値に安定化させるこ
とができる。第２に電子ビームのビーム径を所定の値に
安定化させることができる。第３にこれにより出射レー
ザ光の光強度を所定の値に安定化させることができる。
第４にまた出射レーザ光の出射幅を所定の値に安定化さ
せることができる。
径の測定値を用い、電子銃のフィラメント電流量と電子
ビームを集束させるための電磁コイルに流れる電流量を
コントロールするフィードバック回路を形成することに
より、本発明は下記のような効果を得ることができる。
第１に電子ビームの電流量を所定の値に安定化させるこ
とができる。第２に電子ビームのビーム径を所定の値に
安定化させることができる。第３にこれにより出射レー
ザ光の光強度を所定の値に安定化させることができる。
第４にまた出射レーザ光の出射幅を所定の値に安定化さ
せることができる。
【図１】本発明第１の実施の形態における電子線励起レ
ーザの構成を示す斜視図
ーザの構成を示す斜視図
【図２】本発明第１の実施の形態における電子線励起レ
ーザの構成を示す断面図
ーザの構成を示す断面図
【図３】本発明第２の実施の形態における電子線励起レ
ーザの構成を示す斜視図
ーザの構成を示す斜視図
【図４】本発明第２の実施の形態における電子線励起レ
ーザの構成を示す断面図
ーザの構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態における電子ビームの測定
方法で測定した電子ビームの電流量を示す図
方法で測定した電子ビームの電流量を示す図
【図６】本発明の実施の形態における電子線励起レーザ
の電子ビームの電流密度と出射レーザ光の光強度の関係
を示す図
の電子ビームの電流密度と出射レーザ光の光強度の関係
を示す図
１ 入射電子ビーム ２，４ 光学反射鏡層 ３ 活性層 ５ 導電性材料層 ６ 透光性基板 ７ 導電性材料板（電極） ８ スペーサ ９ レーザ光 １０ 電流計 １１ 導電性材料層（電極） １２ 絶縁体層
Claims (3)
- 【請求項１】透光性基板上に形成された導電層と、前記
導電層上に形成された第１の光学反射鏡層と、前記第１
の光学反射鏡層上に形成された活性層と、前記活性層上
に形成された第２の光学反射鏡層と、前記導電層上に形
成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された電極と、
前記電極に接続され前記電極に流れる電流値を測定する
電流測定手段とを有し、前記第１の光学反射鏡層、前記
活性層及び前記第２の光学反射鏡層を有する光共振器の
近傍に前記電極が形成されていることを特徴とする電子
線励起レーザ。 - 【請求項２】光共振器の表面と絶縁層上に形成された電
極の表面とがほぼ同じ高さに形成されていることを特徴
とする請求項１に記載の電子線励起レーザ。 - 【請求項３】透光性基板上に形成された導電層と、前記
導電層上に形成された第１の光学反射鏡層と、前記第１
の光学反射鏡層上に形成された活性層と、前記活性層上
に形成された第２の光学反射鏡層と、前記導電層上に形
成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された電極と、
前記電極に接続され前記電極に流れる電流値を測定する
電流測定手段とを有し、前記第１の光学反射鏡層、前記
活性層及び前記第２の光学反射鏡層を有する光共振器の
近傍に前記電極が形成されている電子線励起レーザに対
して、前記光共振器に入射させる電子ビームを前記電極
上に走査し、前記電流測定手段により前記電極を流れる
電流を測定して前記電子ビームの電流量またはビーム径
を測定し、測定された前記電子ビームの電流量またはビ
ーム径を基にして前記光共振器に照射される電流量また
は電子ビームの直径を制御することを特徴とする電子線
励起レーザの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7321391A JPH09162494A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 電子線励起レーザ及びその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7321391A JPH09162494A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 電子線励起レーザ及びその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09162494A true JPH09162494A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18132033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7321391A Pending JPH09162494A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 電子線励起レーザ及びその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09162494A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107656122A (zh) * | 2017-08-22 | 2018-02-02 | 全球能源互联网研究院 | 一种瞬态电流测量装置 |
-
1995
- 1995-12-11 JP JP7321391A patent/JPH09162494A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107656122A (zh) * | 2017-08-22 | 2018-02-02 | 全球能源互联网研究院 | 一种瞬态电流测量装置 |
| CN107656122B (zh) * | 2017-08-22 | 2022-04-29 | 全球能源互联网研究院 | 一种瞬态电流测量装置 |
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Legal Events
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