JPH10256637A - 光ビートを用いたｙａｇ・ｓｈｇレーザの安定化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】振動や光学素子の特性の変化の影響を受けない
ＹＡＧ・ＳＨＧレーザ周波数安定化装置の提供を行な
う。 【構成】本装置は周波数可変ＹＡＧ・ＳＨＧレーザと、
進行音波と共に反射音波を有する光音響素子及びよう素
セルを主構成要素とし、進行音波の回折光と反射音波の
回折光がよう素セルで受けるリターデションの差が一定
になるようにレーザ周波数を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ビートを用いた周
波数安定化ＹＡＧ・ＳＨＧレーザに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＹＡＧ・ＳＨＧレーザの波長の付近には
よう素分子Ｉ_２の吸収スペクトルの数は極めて多く、ド
ップラー拡がりを持つものも多いと共にその吸収スペク
トルの中には非常に多くの細いドップラーフリーのスペ
クトルが存在し、このドップラーフリースペクトルを用
いた高確度の安定化レーザは数多く報告されているが、
これらは高精度ではあるが工場向きではない。

【０００３】またよう素のドップラー吸収をそのまゝ用
いるものや、分散を利用したコモンパスの干渉計の干渉
縞を利用する法も発表されている。このコモンパス干渉
計の法は動作の安定さですぐれていると考えられるが、
干渉縞の強度というアナログ量がそのまま用いられてい
るため光強度検出器の特性の変化や透過窓のよごれ等の
影響は避けられない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は光検知器の特
性の変化や窓の汚れのため検知器が出力するアナログ信
号のレベルが変化しても、その影響を受けることのない
簡単なＹＡＧ・ＳＨＧレーザの周波数安定化を行なう装
置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】よう素のドップラー吸収
の存在するところには分散が存在する。特にスペクトル
の中央付近では分散は異常分散であり屈折率曲線は、該
中央を原点とした負の正弦関数で近似される（周波数を
横軸にとる）。従ってレーザ光を吸収セルに入射し周波
数を変化させるとこの光は屈折率曲線に従った位相変化
を受ける。しかし、直接この位相変化を測定することは
むつかしい。そこで、レーザ光を光音響素子で２つの周
波数の光に変え、該２つの周波数の光の位相変化の差を
求めるという手段を採ると測定は楽になる。

【０００６】つまり、２つの周波数を持つ光を分割して
第１の光と第２の光をつくり、第１の光のみを吸収セル
に通し、吸収セルを通過した第１の光の２つの周波数の
間で生ずる光ビートの位相と、第２の光の光ビートの位
相を比較すれば光ビートの位相の差は光の位相の差を表
しているので、前記の分散による光の位相変化の様子を
容易に求めることができる。

【０００７】２つの周波数の異なる光を、光音響素子の
異なる次数の回折光を重ね合わせてつくることもできる
が、光を重ね合わせる光学系は干渉計を形づくることに
なり、振動の影響を受けるので好ましくない。

【０００８】光を空間的に分割することなしに２つの周
波数の光を作る方法としては光音響素子で進行波と反射
波という波数ベクトルの大きさは同じで方向のみが逆の
２つの音波をつくり、この音波による同じ次数例えば１
次の回折光を取り出す方法が考えられる。この光は光音
響素子の励起周波数の２倍の周波数差を持った２つの光
になっている。この光はコモンパスで発生したもので振
動に対しても安定である。

【０００９】

【発明の実施の形態】ＹＡＧの温度等を変化して発振周
波数を変化させるＹＡＧ・ＳＨＧレーザの光を定在波が
発生せずに反射波が存在するごとくつくられた光音響素
子に入射すると、０次以外の回折光は進行波と反射波で
回折され、周波数の異なる２つの光となるが、これは同
じ光路を通る。（図１）

【００１０】この光をビーム分割器で分割し、一方の光
をよう素吸収セルを通した後に検知器で電気信号に変
え、他方の光を直接他の検知器で電気信号に変えると２
つの電気信号は周波数が同じで位相のみが異なった２つ
の交流電気信号となる。

【００１１】ここで、前記のＹＡＧの温度等を変化して
レーザの周波数を変化させると、該周波数がよう素の異
常分散を持つ周波数を通過する時、前記２つの交流電気
信号の位相差に変化が生じる。位相差の変化量が最大の
所は本量が前記の負の正弦関数の微分に相当することか
ら前記吸収の中央となる。

【００１２】極大点は吸収スペクトルのピークに対応し
ているのでこの点でレーザ発振周波数が一定になるよう
にしてもよいが、制御は極値の点を避けた方が楽である
ので極大点から少し離れた点でレーザ発振周波数を一定
にした方が得策である。しかし光音響素子の励起周波数
に変調を行って更に微分を行い、該極大点を選ぶことは
困難ではない。

【００１３】

【実施例】図２に本発明の実施例を示す。ＹＡＧ・ＳＨ
Ｇレーザ１から出た周波数がｆ_ｏのレーザ光は進行音波
と反射音波を持つ光音響素子２に入射される。回折光例
えば１次回折光２０は、ｆ_ｏ＋ｆ_ｓとｆ_ｏ−ｆ_ｓの２つ
の周波数を持つ。ｆ_ｓは光音響素子の音波の周波数であ
る。

【００１４】回折光２０はビーム分割器３で分割され、
一方の光はよう素吸収セル４を通過して通過光２１とな
りサンプル検知器５で検出される。他方の光は参照検知
器６で検出される。両検知器で検出された電気信号は共
に２ｆ_ｓという周波数を持つ電気信号であるが、レーザ
の周波数ｆ_ｏが変化してよう素の吸収線の周波数を横切
ると該２つの交流電気信号の位相差は変化する。この位
相差を位相差計７で電圧等の形で位相差信号に変換し、
該位相差信号の値が一定になるようレーザの周波数ｆ_ｏ
に変化を与える要素、例えばＹＡＧの温度を温度制御素
子９で制御を行う。

【００１５】以上のシステムでは、検知器５、６の特性
が変化したり光学部品に汚れができても、前記の交流電
気信号の振幅が変化するだけで位相差には影響を与えな
い。

【００１６】

【発明の効果】本発明により、振動や素子の特性の変化
の影響を受けない、実用的なＹＡＧ・ＳＨＧレーザの周
波数安定化装置を得ることができる。

【００１７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる素子の説明図である。

【図２】本発明のに係る実施例である。

【符号の説明】

１． ＹＡＧ・ＳＨＧレーザ ２． 反射を有する光音響素子 ３． ビーム分割器 ４． よう素吸収セル ５．６． 光検知器 ７． 位相差計 ８． 安定化制御装置 ９． ＹＡＧの温度制御装置 ２０． 光音響素子の回折光 ２１． 吸収セル通過光 ｆ_ｏ． レーザの周波数 ｆ_ｓ． 光音響素子の励起周波数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザでＮｄを含む結晶（色々な結
   晶があるが以下ＹＡＧと称す）を照射、Ｎｄイオンの放
   出する赤外レーザをＳＨＧ（セカンドハーモニク発生物
   質）に照射して得られる可視レーザ光を進行音波と反射
   音波の存在する光音響素子に入射し、該光音響素子の回
   折光を第１の光と第２の光に分割し、該第１の光をよう
   素（Ｉ_２）を封入したセルを通過させた光と前記第２の
   光を２つの検知器で検知して得られる２つの光ビート信
   号の位相の差が一定となるごとく前記レーザの発振周波
   数を制御することを特徴とするＹＡＧ・ＳＨＧレーザ装
   置。