JPS59500889A - アジヤイルビ−ムレ−ザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 アジヤイルビームレーザ 背景技術 この発明は位相共役処理（位相共役レーザ）に関し、特に出力ビームを電子的に 操縦可能な位相共役レーザに関する。 操縦可能なレーザビームを供給する代表的なレーザシステムは一般にザーボ駆動 装置により移動可能なミラーを採用するような一般的な光学操縦方法を採用して きた。このようなシステムは一般に、およそ２千乃至３千ヘルツの走査周波数に 限られでいる。比較的遅い操縦速度に加えて、視野の広さが一般に制限され、レ ーザ送信器の効率が悪かった。父視野の一方から他方へ走査するのに必要な時間 遅延はミリ秒り上になる。 他のビーム指向技術として多重レーザの使用がある。しかしこの方法は走査電力 を犠性にする。又走査レーザのような一般的な多チヤンネルレーザはレーザオリ 得媒体から電力を効率良く引き出すことができない。 スキャンレーザシス゛テムは１９６８年６月発行のＩＦ；ＥＥＪｏｕｒｎａｌ　 ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓのＱ　Ｅ　−４８第６号。 Ｒ，Ａ、　Ｍｙｅｒｓ著の”Ｆａｓｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ　５ｃａｎ ｌａｓｅｒ“のタイトル記事に記載され、更に１９６６年７月発行のＩＦ：Ｆ３ ２　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓの２巻に Ｒ，Ｖ。 Ｐｏ１ｅ他によって記載された°’　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ　５ｃａｎｌ ａｓｅｒ　”のタイトル記事に記載はれている。 それゆえ、出力ビームが電子的にランダムに操縦でき、高品位かつ最大出力のビ ームを保持し外から広域視野内において相対的に高速に制御されるレーザシステ ムを提供することはレーザ技術への改良となる。 発明の開示 従来技術の欠点を克服するために、この発明は位相共役原理を利用して、良好な ビーム品質を有した操縦可能々レーザビーＬを提供する。この発明は入射される エネルギの位相共役であるレーザエネルギを反射する位相共役反射器を使用して いる。この位相共役反射器は、レーザ共振器の一方のエンドミラーとしてオＩ」 用される。電子制御された光学装置をレープ共振器の第２ミラー素子として採用 している。この光学装置はレーザ共振器に複数の選択可能々横方向レージングモ ードが育在するようにする。各横方向レーシングモードはレーザ共振器小」近の 近視野では所定の波面チルトを有している。レーザ利得媒体とそれに相関するポ ンプ源とが光学装ｆ６と位相共役反射器との間に配置され、前記共振器において 反射されたレーザエネルギを供給する。前記近視野内の光学装置に隣接して出力 結合装置が配置され、レーザシステムからのレーザエネルギの一部を、出力ビー ムとして結合する。 前記光学装置は焦点レンズとこのレンズの焦面に位置するミラーとで構成するこ とができる。このミラーは、その手法が１回折スポットのザイズとほぼ同じであ り、焦面における横位置選定を電子的に制御することにより、波面チルトを制御 する。反射面の位置を選択的に制御すると、位相共役反射器と光学装置内のミラ ーとの間で、レーザのそれぞれ異る横モー　ドがレーダする。前記共振器にレー シングする横モー１゛を選択的に１．制御することにより、前記光学装置の焦面 のミラーの位置選定により遠視野の位置が決定される操縦可能な出力ビームが得 られる。 光学装置の第２笑施例はレンズと共振器の第２エンドミラーとして配置された反 射素子との１１１」に配置ト〔された電子的に制御可能なスぜ−シャルフィルタ を使用している。このスペーシャルフィルタは、第１実施例での反射面の制御と 同様の方法で反射素子に光を伝搬するように制御される。このスペーシャルフィ ルタはその横方向の艮烙に沿って複数の位置に光を伝搬し、それに」：ってわＦ 々の横レージングモードを共振器に持たせている。 このレーザビームは視野内で遅速に操縦でき、一般ＫＵ］ｏメガヘルツのオーダ である。位相共役反射器を使用することにより筒品質、高出力および回折の少い ビームが得られる。 図面の１１？ｊ中、な説明 この発明の神々の肋徴と利点は添附シ）而に関連１゜て成された以下の詳細な説 明を参照することによシさらに良く理ｈイされる。なお同一部には同２’Ｊ”ｌ ｒを伺す。 第１図はこの発明の原ｆ甲に基づくアゾヤイルビーノ、レーザを示す図； 第２図は第１図のレーザにおいて軸夕１．　Ｌ、　楊−ｅ−＋″が選択された場 合の図； 第３図は第１図のレーザにおいて使用式れる光学装置の実施例を示す図；および 第４図はこの発明の原理に基づくアジヤイル・二゛−ムレーザの第２実施例を示 す図。 詳細な説明 第１図を参照すると、この発明の原理に基づくアジヤイルビームレーザが示され ている。レーザ２θはレーデ共役反射器２１、レーザ利得娠体２２およびそれに 相関する月？ンプ源２３、出力結合装置２４および！／−ザ共振器を形成するよ うに光路に沿って配置された光学装置２５を有している。 この位相共役反射器２１はその技術において一般に知られている多くの位相共役 装置の１つで構成１＝　Ｋ４ｅる。例えば、この反射器は誘発ブリーアン散乱あ ７．１７”１は４波混合処理等を採用した装置である。位相共役の原理は一般に 知られた技術であり、多くの刊行物に記載がある。光学位相共役の代表的記載と しては１１９８１年４月に発行された”　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｔｏｄａｙ”の中で Ｃｏｎｃｅｔｔ。 Ｒ，Ｇｉｕｌｉａｎｏにより書かれた−　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆＯｐ ｔｉｃａｌ　Ｐｈｏｇｅ　Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ”がある。さらに米国特許第４， ２３３．５７１号のｌｌＬａ５ｅｒ　Ｈａｖｉｎｇ　ａ　Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒＰ ｈａｓｅ　ＣｏｎｊｕｇｌＬｔｉｎｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ″′が、さらに１９ ８１年１１月発行の”　０ｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒａ　’、’　６巻第１１号 にＲ，Ｃ。 Ｌ　ｉ　ｎ　ｄ他によって書かれたＤｅｍｏｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅＬ ｏｎｇｉｔｕｄｉｕａｌ　Ｍｏｄｅｓ　ａｎｄ　Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ−Ｃｏｒ ｒｅｃｔｉｏｎＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ａ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａ ｖｅｇｕｉｄｅ　Ｌａ５ｅｒ　Ｗｉｔｈａ　Ｐｈａｓｅ　Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ　 Ｍｉｒｒｏｒ”が、さらに１９７９年１０月発行のＳｏｖ、　Ｐｈｙｇ、　Ｔｅ ｃｈ−Ｐｈｙｓ、”　２４巻第１０−弓にＬｅｓｎｉｋその他によって記載され た”　Ｌａ５ｅｒ　ｗｉｔｈ　ａＳｔｉｍｕｌａｔｅｄ　Ｂｒ１ｌｌｏｕｉｎ　 Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐｌｅｘ−ＣｏｎｊｕｇａｔｅＭｉｒｒｏｒ　” がある。 このレーザ利得媒体２２とポンプ源２３は位相共役反射器２１と互換性のある一 般的なレージング媒体である。例えば、Ｇｉｕｌ　１ａｎｏの刊行物には多種に わたるレージング媒体、位相共役媒体およびこの発明において利用することので きる位相共役処理を記載した表を載せている。前記出力結合装置２４は部分反射 するミラー、ビームスプリッタあるいはそれと同等のものであるような一般的な 装置で良い。 前記光学装置２５は、レンズあるいはそれと同等のものであるような集光素子２ ６と横モード制御装置２７で構成される。この集光素子２６は、横モード制御装 置２７が配置きれる焦面２８にレーザエネルギを集めるように設計されている。 この実施例における横モード制御装置は集光素子２６の焦面に一致した反射面で アシ、電子的に制御され、装置２７の一部分又は複数部分が一度に反射されるよ うに構成されている。横モード制御装置２７はレーザ２０の回折制限に類似の反 射スポットが作られ、レーザエネルギを反射するように設計されている。この装 置２７は電子的に制御可能なので反射スポットの位置が焦面２８で移動し、それ によシレーザ２０に複数の横レージングモードを作シ出す。 第２図は第２横レージングモードで動作する場合の第１図のシステムを示す。こ の第２横モードにおけるレーザ光は横モード制御装置２７と位相共役反射器２１ との間でレージングするように作られている。集光素子２６の焦点はシステムの 光軸からはずれているので、システムの光軸の右側にコリメートされたビーム、 すなわち近視・野を表わすビームはこのシステムの光軸に相関した一定のチルト （傾斜）を有している。 従ってレーデ２０の出力ビームは実質的に同じチルトを有している。 横モード制御装置２７の一実施例を第３ａ図に示す。装置はその前面にコーティ ングされた複数の透過電極３６を有したリン酸カリウム（ＫＤＰ　）スラブ３５ で構成される。これらの透過電極３６は垂直方向の細片の形状を有し、イジウム ーすず酸化物（ＩＴＯ）　＄るいはそれと同等物で構成されている。さらにＫＤ Ｐスラブ３５の背面は複数の反射電極３７がコーティングされている。これらの 反射電極は銀、あるいはそれと同等物で作られ水平に配置されている。 この透過電極３６はＶπ／８バイアスでき、又反射電極３７は−Ｖπ／８バイア スできる。但しＶπは１８０度偏光回転するのに必要な電圧である。選択した水 平および垂直電極におよそ３７５ボルト印加すると、ＫＤＰスラブ３５は局部領 域に偏光した光を伝搬することができる。従ってレーザ光は透過電極３６および ＫＤＰスラブ３５を介して伝達され、反射電極３７により反射される。従って第 ３ｂ図に示すようにこの構成が電子的に走査されて第１図のシステムの焦面２８ に１つ以上の反射ロケーションを作シ出す。従ってレーデ光はレーザ２０の所望 の横モード動作が作られるように反射される。第３ｂ図において、いくつかの反 射スポットが点描領域で示されている。 位相共役共振器は位相共役反射器からの反射波によってぶつかった最も明るい反 射面からはずれて発振することはこの分野で知られている。この情報は１９８０ 年１２月発行の”　０ｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ”の５巻第１２号の”　Ｐｈ ａｓｅ　Ｃｏｎｊｕｇａｔｉｎｇ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｗｉｔｈ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏ ｕｓＷａｖｅ　Ｇａ１ｎ′’　（Ｊ、　Ｆｅｉｎｂｅｒｇ著）というタイトル記 事に載っている。 電子的に制御された反射面を作るもう一つの機構は電子ビームスキャン１イーザ システムを取扱ったいくつかの出版物に見られる。例えば、１９６８年６月発行 の”　ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｎｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓ”のＱＥ−４巻、第６号にＲ，Ａ、Ｍｙｅｒｓによって記載された’　Ｆａｓ ｔＥｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ　５ｃａｎｌａｓｅｒ　”というタイトル記事や 箋１９６６年７月発行の１°ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｎｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　”の２巻にＲ，Ｖ、Ｐｏ１ｅ他によって書かれた”　 Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｓｊ！ｎ・ｎｌａｇｅｒ”というタイトル記事が 挙げられる。スキャンレーザ装置はスキャニング電子ビームとＫＤＰのような光 反射層を有し、背面に平面ミラーを、前面にクォーツのプレートと偏光子を有し ている。・局部スポットのＫＤＰ複屈折が正確にクォーツの複屈折と打消し合う ように局部スポットのＫＤＰの複屈折を変更するために電子ビームが使用される 。。これにより共振器からの・偏光された光がミラーにょシ反射可能になる。　 、 電子的に制御可能な反射面を作る公知のもう一つ　、の方法は二酸化バナジウム をミラーとして使うことである。この二酸化バナジウムは丁度半導体−金属遷移 温度以下に熱せられる。電子ビームは二酸化バナジウムを照射し照射領域を遷移 温度以上に熱するのに使用される。この結果二酸化バナジウムは金属になシ、反 射するようになる。この方法は容易だが、二酸化バナジウムの温度変動を実用的 になる迄に制御可能かどうか確かめられていない。 第４図を参照すると、この発明の第２実施例を示す。この実施例では、横モード 制御装置２７′は反射するかわシにレーザ光を伝搬する。従って、第２集光素子 ３１と平面ミラー反射器３２が、レーザ共振器を完成させるのに必要である。出 力結合装置２４は図示の如く第２集光素子３１と平面ミラー反射器３２との間に 位置している。しかし、かならずしもこうする必要は無く、望ましくは図示の如 くレーザ光がコリメートされる位置の光路に載置すれば良い。例えば、第１図を 参照して述べた如く、第１集光素子２６とレーザ利得媒体との間に配置しても良 い。 この実施例の動作は１．横モード制御回路２７′により、集光された光が回路２ ７中を通って伝搬でき、それｌｔスペーシャルフィルタとして動作する点を除け ば第１実施例と実質的に同じである。このスペーシャルフィルタは第１実施例と 同様電子的に制御可能である。例えば、第３ａ図の装置は、背面電極３７を透過 電極に置き換えれば用いることができるので、この装置は通過するレーザ光に対 して透過である。この実施例の一般的々動作は第１実施例と実質的に同じであり 、特に横モード制御装置２７′は行々の方法で構成でき、そのうちのいくつかを 上述したに過ぎない。 上述した実施例はこの発明の原理の応用例を表わす多くの実施列のうちのいくつ かを単に例示したに過ぎない。この発明の範囲から逸脱せずに多種多様の他の構 成を当業者であれば即考案できることは明゛らがである。 手続補正書 昭和５９℃　月、１日 ＰＣＴ／ＵＳ８３１００５５９ ２　発明の名称 アジヤイルビームレーデ ３、補ｉＬをする者 事件との関係　特許出願人 名称ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー４、代理人 住所　東京都港区虎ノ門１丁目２６番５号　第１７森ビル別紙の通り（内容に変 更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入射するレーザエネルギの位相共役であるレーザエネルギを反射する位相共 役反射手段と；各々が近視野に所定の波面チルトを有した複数の選択可能々横レ ージングモードを光学手段と前記位相共役反射手段との間に供給する光学手段と ；前記光学手段と前記位相共役反射手段との間に配置され、これらの間で反射さ れる前記レーザエネルギを供給するレーザ利得媒体と； 前記近視野の前記光学手段に隣接して配置され、１／−ザ装置からの前記レーザ エネルギの一部を前記レーデ装置からの出力ビームとして結合する出力結合手段 とを備え、前記光学手段によって選択された特定の横レージングモードによって 決定される位置に、前記出力ビームを操縦可能にしたことを特徴とするレーザ装 置。 ２、前記光学手段は レンズと； 前記レンズの′焦面に配置され、前記複数の横レージングモードを生ずるように 、前記焦面の横ロケーションが選択的に制御される反射面を有した電子制御可能 なミラーとで構成されることを特徴とする請求の範囲１に記載のレーザ装置。 ３　前記光学手段は、 第１および第２レンズと； 前記第ルンズの焦面と第２レンズの焦面間に自装置され、前記複数のレージング モート９を生ずるように電子制御可能なスペーシャルフィルりと；および前記第 ２レンズに隣接して配置され、前り己スイーシャルフィルタによって伝搬された 光を、肖汀宮己スヘーシャルフィルタを通過して反射する反射累子とで構成され ることを特徴とする請求の範囲１に記載のレーザ装置。 浄書（内容に変更なし） １