JPS6022631Y2 - モ−ド同期レ−ザ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は変調器を用いてモード同期を行なう形式のモー
ド同期レーザに関する。

一般に、この種のモード同期レーザでは、予め定められ
た間隔りを置いて配置された共振器間に、変調器を挿入
し、この変調器を所定の変調器周波数ｆ （＝Ｃ／２Ｌ
、但し、Ｃは光速）で駆動することにより、幅の狭い光
パルス列を周波数ｆで得ることができる。

また、エタロンと呼ばれる平行平板を変調器と共にモー
ド同期レーザの共振器間に配列して、光パルスの幅を制
御することもしばしば行なわれている。

このように、エタロンを共振器間に挿入した場合、エタ
ロン材質の屈折率ｎが１より大きいことから、共振器の
光学的な光路長は（ｎ−１）ｄ（但し、ｄはエタロンの
厚さ）だけ増加する。

したがって、モード同期レーザを安定に動作させるため
には、変調周波数ｆをｆ’＝Ｃ／（江＋（ｎ−１）ｄ）
に変化させるか、共振器間の間隔を（ｎ−１）ｄだけ物
理的に短縮する必要がある。

変調周波数ｆを変化させた場合、光パルスの間隔が不可
避的に変化する。

また、一般に、変調器の変調度は周波数依存性をもって
いるので、変調周波数ｆの変化と共に、変調度も変化す
る。

モード同期レーザでは、ｌｏ−８適度まで、ｆ＝Ｃ／２
Ｌの関係を厳密に調整する必要があるから、周波数変化
に伴なう調整並びに変調度の変化に伴なう駆動電力の調
整等は時間のかかる作業である。

一方、共振器間の間隔は共振器を形成する一方の反射鏡
を光軸に沿って約（ｎ−１）ｄだけ平行移動させること
によって調整できる。

しかしながら、前述した平行移動後、更に、ミクロンオ
ーダの微調整が必要である。

このため、精度の高い部品を用いて、反射鏡を移動させ
ても、反射鏡の傾き等を再調整しなければならない。

いずれにしても、従来の方法では、異なるエタロンを共
振器内に挿入する度毎に、複雑な調整を施す必要がある
。

更に、これらの調整作業は定量的且つ画一的に行なうこ
とが困難であるため、遠隔操作、コンピュータ制御等に
よってパルス幅を自動的に変更するのが難しいという欠
点がある。

本考案の目的は複雑な調整を行なうことなくパルス幅を
変更できるモード同期レーザを提供することである。

本考案の他の目的はパルス幅の変更を自動的に行なえ、
したがって、遠隔操作あるいはコンピュータ制御等が可
能なモード同期レーザを提供することである。

゛本考案によれば、予め定められたパルス幅を得るのに
必要な厚さのエタロンを挿入したときの共振器間の光学
的な光路長を基準とし、このエタロンより薄いエタロン
を挿入するとき、あるいはエタロンを挿入しないときに
は、ブルースタ板を設置して前述した光路長に等しくな
るように光路長の補正を行なうと共に、変調器の変調周
波数は１つの値に固定しておく。

この構成では、変調周波数又は共振器間の物理的な間隔
を修正することなく、パルス幅を変更できる。

以下、図面を参照して、本考案を説明する。

第１図を参照すると、本考案の一実施例に係るモード同
期レーザは光軸上に、予め定められた間隔を置いて互い
に対向して配置された一対の反射鏡１１及び１２を備え
、両反射鏡１１及びト２によって共振器を構成している
。

この実施例では、共振器の内側に、レーザ活性媒質とし
て、連続励起ＹＡＧレーザ素子１３が光軸に沿って配置
され、このＹＡＧレーザ素子１３は例えば、半値幅１
ｏｏｐｓ〜２００ｐｓの光パルスを発生する。

このレーザ素子１３と反射鏡１２との間には、単一の横
モードを選択するセレクタ、１４及び変調器１５が設置
されている。

変調器１５には、発振器１６が接続されており、この発
振器１６は後述するような゛周波数の信号を発振する。

また、セレクタ１４と変調器１５との間には、第２図を
参照して後述する本考案に係る光路長調整装置１７が光
軸にそって位置付けられており、駆動装置１８によって
駆動される。

この調整装置１７は光路長を調整するだけでなく、光パ
ルスの幅を変化させる機能をも有している。

説明の都合上、光路長調整装置１７がなく、この調整装
置１７の位置にエタロンを挿入して、光パルスの幅を変
化させる場合を考慮してみる。

今、レーザ素子１３で発生した半値幅１ｏｏｐｓ〜２０
０ｐｓの光パルスの幅をｌｎｓのパルス幅に広げるもの
とすると、厚さ１０１７Ｆ程度のガラス製エタロンが挿
入されなければならない。

このエタロンの挿入によって、共振器間の光学的な光路
長は約５ｒＩｒＩＲ長くなる。

したがって、発振器１６の発振周波数をＣ／２Ｉ−に固
定していたのでは、所望のモード同期が行なえない。

このため、発振周波数又は共振器間の間隔りを調整する
必要がある。

この調整は別のパルス幅の光パルスを得るために、挿入
されているエタロンを異なる厚さのエタロンに差し換え
る度毎に行なわなければならない。

第１図及び第２図を参照すると、本考案の一実施例に係
る光路長調整装置１７は第１、第２及び第３の補正素子
２１，２２、及び２３を備えている。

第２図に示すように、第１の補正素子２１は最大のパル
ス幅を得るのに必要な厚さく最大厚）ｄのエタロン（以
下、第１のエタロンと呼ぶ）４２５のみを有している。

他の第２及び第３の補正素子２２及び２゛３は第１の補
正素子２１を挿入したときの光学的な光路長に等しくす
るための素子である。

この実施例において、第２の補正素子２２は第１のエタ
ロンより薄い厚さｄ、の第２のエタロン２６と２枚のブ
ルースタ板２７とを備え、第３の補正素子２３はブルー
スタ板２７より厚い２枚のブルースタ板２８のみを備え
ている。

第１図に示すように、第１〜第３の補正素子２１〜２３
は駆動装置１８により選択的に光軸上に位置付けられる
。

前述したことからも明らかな通り、第１〜第３の補正素
子２１〜２３を切り換え配置しても共振器間の光学的な
光路長は変化しない。

したがって、共振器間の物理的な間隔り及び発振器１＠
の発振周波数を変化させることなく、光パルスのパルス
幅を変えることができる。

より具体的に説明すると、第１の補正素子２１を光軸上
に位置付けた場合、幅の広い１光パルスが変調周波数で
規定される周波数で出力される。

第２の補正素子２２を挿入すると、第１の補正素子２１
を挿入したときより、幅の狭い光パルスが得られ、且つ
、第３の補正素子２３を挿入したときには、最小幅の光
パルスが得られる。

尚、発振器１６の発振周波数即ち変調器、１５の変調周
波数は各補正素子を挿入したときの光路長を考慮した一
定の周波数であることは言うまでもない。

ここで、第１、第２及び第３の補正素子を構成するエタ
ロン及びブルースタ板２７．２８の厚さの関係を考察す
る。

各エタロンを構成する材質の屈折率をｎｌとし、各ブル
ースタ板の屈折率をｎ２とする。

第１及び第２のエタロン２５及び２６の厚さがそれぞれ
ｄ及びｄ［であることを考慮して、第２の補正素子２２
を挿入したときの光路長を第１の補正素子２１を挿入し
たときの光路長と等しくすることを条件として、一枚の
ブルースタ板の厚さ１＋をを求めると、 ｔ＋＝ｎｔ （ｄ−ｄり ／２ （、’ｌ＋ｒ１２”）
（１）となる。

したがって、（１）式を満足するブルースタ板を２枚挿
入すれば、第１の補正素子２１の場合と同じ光路長を形
成できる。

第３の補正素子２３のように、エタロンを使用しない場
合には、（１）式のｄ、をＯと置けばよいから、 ｔｉ＝ｎ１ｄ／２ （ｊｔ＋ｒＩ２”）
（２）となる。

このことは（２）式であられされるブルースタ板を２枚
用いればよいことを意味している。

第２図からも明らかな通り、第２及び第３の補正素子２
２及び２３の各ブルースタ板はｔａｎθ÷ｎ２（但し、
θは各ブルースタ板に対する入射角）を満足するように
位置付けられている。

更に、第２図の補正素子では２枚のブルースタ板が対称
的に配置されているから、ブルースタ板挿入による光軸
の狂いは殆どない。

第１及び第２の補正素子２１及び２２におけるエタロン
は光軸に対して直角の位置から若干変位した角度で挿入
されている。

パルス幅によっては、同時に、複数枚のエタロンを挿入
する場合もある。

この場合、（１）式におけるｄ、をエタロンの厚さと合
計すればよい。

上に述べた実施例では、光路長調整装置１７が３種類の
補正素子を有している場合について述べたが、本考案は
基準となる補正素子のほかに少なくとも一つの補正素子
を設ければよい。

更に、駆動装置１８は光路長調整装置１７を回転あるい
は昇降させることにより、各補正素子を光軸上に配置す
るものであればよい。

また、駆動装置１８を別に設けられたコンピュータ等か
らの信号によって駆動するように構成することも可能で
ある。

したがって、補正素子の切換を遠隔操作あるいはコンピ
ュータ制御等により自動的に行なうことが可能である。

実施例では連続的に励起されるレーザ素子について説明
したが、パルス的に励起されるレーザ素子にも適用可能
である。

また、固体レーザだけでなく、モード同期を行なう気体
レーザにも適用できる。

以上述べた通り、本考案では、パルス幅変更の都度、調
整を行なう必要のないコンピュータ制御等が可能なモー
ド同期レーザが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るモード同期レーザのブ
ロック図及び第２図は第１図の光路長調整装置をより詳
細に説明するための図である。 記号の説明、１１，１２：反射鏡、１３：レーザ活性媒
質（レーザ素子）、１４：セレクタ、１５：変調器、１
６：発振器、１７：光路長調整装置、１８：駆動装置、
２１，２２，２３：補正素子、２５，２６：エタロン、
２７．２８：ブルースタ板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 予め定められた光軸に沿って配置されたレーザ光を発生
   するためのレーザ活性媒質と、前記レーザ媒質を内側に
   挾んで互いに対向した一対の反射鏡によって形成された
   共振器と、前記共振器の内側に沿って配置され、前記レ
   ーザ光に予め定められた周波数モード同期をかけて、モ
   ード同期した光パルスを生皮するための変調器と、前記
   共振器内側の光軸上に設けられ、前記反射鏡間の光学的
   な光路長を所定の長さにすると共に、前記光パルスの幅
   を調整するための調整手段とを有し、前記調整手段は予
   め定められた厚さを有すると共に前記光路長を前記所定
   長にす”る第１のエタロンによッテ樹皮され、該第１の
   エタロンにより、前記光パルスを予め定められた幅にす
   るための第１の手段と、前記第１のエタロンより薄い第
   ２のエタロン及び２枚のブルースタ板のうち、少なくと
   も一方によって構成され、前記光路長を前記所定の長さ
   にすると共に前記光パルスの幅を前記光パルスの幅を前
   記予め定められた幅より狭くするための第２の手段とを
   備えたことを特徴とするモード同期レーザ。