JPS6022630Y2 - 連続励起強制モ−ド同期レ−ザ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は安定なモード同期発振を長時間維持させる連続
励起強制モード同期レーザ装置に関する。

ルビー、ガラスでもレーザの連続発振は可能であるが、
実用的な面で重要なのはＹＡＧ （ＹｔｔｒｉｕｍＡｌ
ｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）を用いた装置である。

強制モード同ｊ［ＡＧレーザ装置は、その実効共振器長
を１ （但し、この１は共振器光軸内に存在する媒質の
屈折率を考慮した共振器の長さであり、対向する反射鏡
間の機械的な距離ではない）とすると、強制変調周波数
ｆが ｊ＝通 −−−−−−（１）を満足
したとき、モード同期発振を生じる。

なお、上式において、Ｃは光速を示す。

また変調器への信号の周波数はｆでなく、ｆ１２である
。

現実には、実効共振器長１および強制変調周波数ｆには
多少の誤差があるので（１）式のｆと回とは近似的に等
しくなることになる。

そのため、安定なモード同期発振を維持するためには、
ｆと苅との偏差を約ｌＸｌ０−６以上の精度範囲に保つ
必要がある。

ところが、従来の強制モード同期ＹＡＧレーザ装置は、
対向する反射鏡をせいぜい低膨張率の金属たとえばスパ
ーインバー（膨張率ｌＸｌ０−’程度）などを用いて固
定し前記反射鏡間を所定の距離に保っていた。

そのため、前記レーザ装置を設置している場所の温度の
変化などにより、僅かながら前記反射鏡の位置がずれる
と、それに伴い実効共振器長１が変化するのでモード同
期発振を長時間安定に維持できないという欠点があった
。

また、前述したようにモード同期発振が不安定になった
時は、操作員が手動で変調器のドライブ信号の周波数を
変化させ、良好なモード同期発振を得るという手間が必
要であった。

本考案は以上の欠点を除去するためになされたものであ
り、安定なモード同期発振を長時間維持させる連続励起
強制モード同期レーザ装置を提供することを目的とする
。

以下、本考案の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本考案の第一実施例の構成を模式的に示した図
である。

強制モード同期レーザ変調部１から送出されたレーザ出
力としてのパルス状のレーザ光は破線で示す光路でビー
ムスプリッタ−２に入り、ここでビームスプリッタ−２
によりその一部が分けられて光検出器３へ投光される。

この光検出器３によリレーザ光は電気信号に変換された
後波形を監視するための波形モニタ４と、ピーク検出回
路５とへ送出される。

このピーク検出回路５は前記光検出器３から送出される
パルス出力信号のピーク値を検出し、そのピーク値信号
を記憶回路６へ格納し、かつ比較回路７へ送出するもの
である。

比較回路７は以下に説明する（１）〜（５）の処理を行
う。

すなわち、（１）初期発振周波数ｆ。（初期運転におい
て、手動でモード同期発振を実現したときの周波数値）
のモード同期レーザ光の出力パルスのピーク値Ｐ。

を記憶回路６から読出し、この初期ピーク値Ｐ。

と時々刻々得られる光検出器３からのピーク値ｐ、（ｔ
＝１．２ｔ〜）とを比較し、これらのピーク値Ｐ、が所
定の許容範囲以上に低下したときは、電圧制御無線周波
発振器（以下電圧制御ＲＦ発振器と称する）８の設定電
圧を±Ｚ変化させる制御信号を電圧設定回路９へ送出す
る。

所定の変化電圧±２としては、初期発振周波数ｆ。

から±αＨｚ （たとえば±１００Ｈ２）だけ周波数が
変化するのに対応した電圧である。

（２）前記したように、前記ＲＦ発振器８への印加電圧
を±２だけ変化させることによって得られた発振周波数
ｆ、＋αＨｚとｆ。

−αＨｚとの出力パルスのピーク値を比較し、それらの
ピーク値のうち、大きい方の発振周波数ｆ１に設定電圧
を固定する制御信号を送出する。

その後、この発振周波数ｆ１を中心にして±αＨｚだけ
周波数が変イヒするように設定電圧を生変化させる制御
信号を送出する。

（３）その結果得られる発振周波数へ（ｋ＝１．２．〜
）、ｆｋ十ｚ、１ｋ−ｚの出力パルスのピーク値を比較
し、中央の発振周波数へのピーク値がこれら３つのピー
ク値の中で一番大きくなるまで前記した（２）の操作を
繰返す。

（４）その結果、中央の周波数ｆ、の出力パルスのピー
ク値が一番大きくなったときは、この周波数ｆｋに電圧
設定する制御信号を送出し、その後この発振周波数へを
中心にして±１７２αＨｚだけ周波数が変化するように
設定電圧を変化させる制御装置を送出する。

（５）そうして、前記、（２）、（３）、（４）の操作
を繰返し発振周波数の変化分をα→１／２α→１／４α
〜と狭めることによって得られる出力パルスのピーク値
を初期発振周波数ｆ。

の出力パルスのピーク値Ｐ。へ漸近させ、その最大接近
ピーク値の発振周波数ｆ ｍａｘに設定電圧を固定する
制御信号を送出する。

電圧設定回路９は、前記比較回路７からの信号によって
制御され、電圧制御ＲＦ発振器８の電圧設定を行うもの
である。

この電圧制御ＲＦ発振器８は電圧によって発振周波数が
制御され、無線周波信号を送出するものである。

前記強制モード同期レーザ発振器１は、高反射鏡１０と
、この反射鏡１０と所定の距離をおいて対向するように
設けられた透過性の反射鏡１１と、これら２つの反射鏡
１０．１１の間の光軸上にレーザ媒質であるＹＡＧロッ
ド１２と発振光を直線偏光とするブリュースター板１３
．１３とレーザ光を変調するモード同期決定回路として
の変調器１４とが配設されており、変調されたレーザ光
の一部は透過性の反射鏡１１を透過し、前記ビームスプ
リッタ−２へ投光されるようになっている。

また前記変調器１４は、前記電圧制御ＲＦ発振器８から
の無線周波に基づいてレーザ光の変調を行うものである
。

以上のように構成された実施例の動作を説明する。

本実施例の装置を作動して、初期運転を行い、手動でモ
ード同期発振を実現する。

そうして、強制モード同期レーザ発振器１からのレーザ
光はビームスプリッタ−２により分けられ光検出器３に
投光される。

その結果、この光検出器３により得られる出力パルスの
ピーク値をピーク値をピーク検出回路５により検出し、
初期発振周波数ｆ （＋のレーザ光出力のピーク値Ｐ。

とじて、記憶回路６への格納する。

次に、何らかの原因によりモード同期レーザの出力パル
スのレベルが所定の許容範囲を越えて低下すると、比較
回路７が作動し、電圧制御ＲＦ発振器８に印加される設
定電圧が所定の値±Ｚだけ変化するように電圧設定回路
９へ制御信号を送出する。

その結果、前記ＲＦ発振器８のＲＦ発振周波数がｆ、か
らｆ。

＋αＨｚおよびｆ。

−αＨｚに変化し、これに伴い変調器１４の変調周波数
も変化する。

そうして、これらのｆ。＋αＨｚおよびｆ。

−αＨｚのときのレーザ出力のピーク値をピーク検出回
路５により検出し、それら値を記憶回路６に格納する一
方、比較回路７において前記２つのピーク値を比較し、
大きい方のピーク値を有する発振周波数１１に電圧設定
するように制御信号を送出する。

そうして、さらにこの発振周波数１１を中心にして±α
Ｈｚの範囲内で発振周波数を変化させ、それぞれのピー
ク値を前記したように記憶回路、６に格納し、・比較回
路７において比較する。

その結果、それらの３つの発振周波数のうち中心の周波
数のピーク値が一番大きくなったときは、発振周波数の
変化範囲を±１／２αＨ２に狭めて、前記した操作を繰
返す。

このようにして、発振周波数の変化分を±αＨ２→±１
／２αＨ２→±１／４αＨｚ→〜と漸減してゆき、つい
にはレーザ出力のピーク値が最大になる発振周波数ｆ
ｍａｘを得る。

このピーク値は初期発振周波数ｆ。のレーザ出力のピー
ク値゛と等しいので、モード同期発振は初期運転時にお
いて手動で得たモード同期発振と同一になり、−最も一
良好な発振状態を実現できる。

以上説明したように、本実施例に、よれば、レーザ出力
を検出し、その検出信号に基づいて発振周波数に自動的
にフィー下バックが掛かるように・し、何らかの原因に
より変化する実効共振器長に対して絶えず最良な変調周
波数でレーザ光を変調するようにしたので、安定なモー
ド同期発振を維持できる。

第２図は、本考案の第二実施例の構成を模式的に示した
図である。

なお、第１図と同一の箇所には同一の符号を付し、説明
は省略する。

第一実施例は、実効共振器長の変化に対して変調器１４
の発振周波数を変化させてモード同期発振を最良の状態
に維持するをのであった。

すなわち、レーザ出力を検出し、その検出信号に基づき
電圧制窮旧Ｆ発振器の発振周波数に自動的にフィードバ
ックを掛けるものだった。

これに対して、第二実施例は、実効共振器長に対して自
動的にフィードバックを掛けることにより最適なモード
同期発振状態を得るものである 構成はほぼ第一実施例と同一であるが、異なる点はフィ
ードバック系である。

すなわち、電圧設定回路９からの電圧現定信号は高電圧
電源１５へ送出され、この高電圧電源１５からの高電圧
は圧電素子（たとえばピエゾ電歪素子）１６に印加され
ている。

この圧電素子１６は強制モード同期レーザ発振器１７の
モード同期決定回路としての高反射性の反射鏡１０に設
けられて、歪により実効共振器長を調整するものである
。

従って第二実施例も第一実施例と同一の効果を奏するこ
とができる。

なお、本考案は前記した第一および第二実施例に限られ
るものではない。

たとえば第一、第二実施例においてレーザ媒質としてＹ
ＡＧロッドを用いているが、実用上容易ではないがルビ
ー、ガラスを用いてもよい。

また、前記第一実施例ではフィードバックを変調器１４
へ掛け、前記第二実施例においては圧電素子１６へ掛け
ていたが、変調器１４と圧電素子１６との両者に同時に
フィードバックするようにしてもよい。

また第二実施例では、圧電素子によって実効共振器長を
調節したが、フィードバック信号によって長さを微少調
整できるものなら他のものでもよい。

またレーザの活性媒質は固体である必要はなく連続発振
できるものなら気体でも液体でもなんでもよい。

その細氷考案の要旨を逸脱しない範囲で種々変形できる
のは勿論である。

以上説明したように、本考案は、連続励起強制モード同
期レーザ装置において、強制モード同期レーザ発振器か
らのレーザ出力を検出し、この検出信号に基づき前記変
調部のモード同期決定回路に自動的にフィードバックを
掛けてモード同期発振を常に最良の状態に保つものであ
る。

従って本考案によれば、常に安定なモード同期発振を長
時間維持できる連続励起強制モード同期レーザ装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第一実施例の構成を示す模式図、第２
図は本考案の第二実施例の構成を示す模式図である。 １・・・・・・強制モード同期レーザ発振器、２・曲・
ビームスプリッタ−１３・・・・・・光検出器、５・・
・・・・ピーク検出回路、６・・・・・・記憶回路、７
・・・・・・比較回路、８・・・・・・電圧制御ＲＦ発
振器、９・・・・・・電圧設定回路、１０，１１・・・
・・・反射鏡、１２・・・・・・ＹＡＧロッド、１３・
・・・・・ブリュースター板、１４・・・・・・変調器
、１５・・・・・・高電圧源、１６・曲・圧電素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 実効共振器長と強制変調周波数とが所定の関係を満足し
   たときモード同期発振を行なってレーザ光を出力する強
   制モード同期レーザ発振器と、この発振器から出力され
   るレーザ光を検出する検出回路と、この検出回路から送
   出される信号の初期ピーク値を記憶しこの初期ピーク値
   と後続の信号のピーク値とを比較しこの差が予め設定さ
   れた範囲より大きくなったとき前記初期ピーク値と後続
   の信号ピーク値とを比較しながら前記初期ピーク値と後
   続の信号のピーク値との差を前記設定範囲に回復させる
   制御信号を出力する回路と、この回路からの制御信号に
   より制御電圧を可変し前記強制モード同期レーザ発振器
   にフィードバックを行ってモード同期を決定せしめる電
   圧設定回路とを具備したことを特徴とする連続励起強制
   モード同期レーザ装置。