JPS6182491A - Qスイツチレ−ザ装置 - Google Patents

Qスイツチレ−ザ装置

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JPS6182491A
JPS6182491A JP20490284A JP20490284A JPS6182491A JP S6182491 A JPS6182491 A JP S6182491A JP 20490284 A JP20490284 A JP 20490284A JP 20490284 A JP20490284 A JP 20490284A JP S6182491 A JPS6182491 A JP S6182491A
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prism
light
laser
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polarized
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Ryuichi Horie
龍一 堀江
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123Q-switching
    • H01S3/115Q-switching using intracavity electro-optic devices

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、レーザ光によるジャイアントノ4ルス発振
を行うQスイ、チレーザ装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
最近、実用的なQスイッチレーザ装置では、例えば、I
、ケルス効果等の電気光学的な性質を有するQスイッチ
素子が高速スイッチングを行えることおよび消光比のよ
いことから多く用いられている。
また、このようなQスイ、チレーザの光共振器として、
ルーフプリズムを用いてルーフプリズムの角度変化に対
するレーザ光出力変化を微小にする工夫がなされている
第3図はこのような従来のQスイ、チレーザ装置を示し
ており、この第3図において、レーザ媒質5は、例えば
YAGである。レーザ媒質5から出力されるレーザ光は
、ψ−ム分割偏光器4(例えば方解石)に供給され、こ
こで、X軸に平行な偏光面をもつ光は、出力レーザ光6
として反射され、Y軸に平行な偏光面をもつ光は、透過
して4.ケルスセル等の電気光学素子3に供給される。
出力レーザ光6を得ない場合、電気光学素子3には、電
圧が印加されない。この場合には、ビーム分割偏光器4
からの直線偏光は、そのまま電気光学素子3を透過し、
プリズム1に供給される。
プリズム1では、Y軸に平行な偏光面をもつ光を全反射
するが、その際、その偏光面はX軸に平行な偏光面に変
換される。したがって、再び電気光学素子3を透過して
ビーム分割器4に供給される光は、X軸に平行な偏光面
を4つため、この光は反射光61として反射され、レー
ザ媒質5IC出力されない。したがりて、レーザ媒質5
は誘導放出を起こさずビーム分割偏光器4から、出力レ
ーザ光6を得ることができない。
一方、出力レーザ光6を得る場合には、電気光学素子3
Vcは常温で約aooovの電圧が印加される。この場
合には、ビーム分割偏光器4からの直線偏光は電気光学
素子3により、円偏光に変換される。
この円偏光は、プリズム1で全反射され、再び電気光学
素子3に供給されて直線偏光に変換される。この直線偏
光は、ぎ−ム分割偏光器4に供給されるが、その偏光面
がY軸に平行であるため、はとんどすべて透過してレー
ザ媒質5に供給される。したがって、この光はレーザ媒
質5を通過してプリズム2に供給され、ここで、再び全
反射されるが、その反射光はX軸に平行表側光面の光も
含む。
これによシ、プリズム2からレーザ媒質5を通過してビ
ーム分割偏光器4に供給される光のうち、X軸に平行な
偏光面をもつ光は出力レーザ光6として出力され、かつ
Y軸に平行表側光面の光は透過して電気光学素子3に供
給され、上記動作を繰シ返えす。
これによシ、出力レーザ光6がQスイッチレーザ装置の
出力として得られる。この場合、Qスイ、チレーザ装置
のスイッチングは電気光学素子3に供給する電圧のスイ
ッチングで行われる。
〔背景技術の問題点〕
このようなQスイ、チレーザ装置において、ビーム分割
偏光器4からのレーザ光取シ出し比率は第5図に示すよ
うに、ルーフプリズム8の偏光面8Aとビーム分割偏光
器10の偏光面10にのなす角度αおよびルーフプリズ
ム8の屈折率によりて決定される。
したがって、レーザの効率を最大にするためKは、角度
αを調整(位置の機械的な調整)することが必要である
また、第4図は第3図のプリズム1の見取シ図である。
プリズム1は幾何光学的にはコーナリフレクタの性質を
有し、反射時の偏光に与える効果は金属反射のコーナリ
フレクタと同一の性質を有する。
これは全反射を利用しながら、偏光のP成分(垂直成分
)とS成分(平行成分)が直角プリズムの部外とルーフ
プリズムの部分で交代しているために全反射による偏光
のP成分とS成分の位相差のずれが互いに打ち消し合う
よう罠なっているからである。
このようなQスイ、チレーザ装置では、レーザのパルス
発振時に電気光学素子3に1波長の光学的位相差を生じ
る電圧を印加する必要があシ、この電圧はかなシ高い(
約300OVa度)。
〔発明の目的〕
この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、プリズムの微小な角度変化に伴う出力変化を微
小にするとともに、電気光学素子に印加する電圧を約半
分にすることができ、この電圧を調整することによって
レーザ光の取シ出し比率を変化させて最大効率を得るこ
とが容易にできるQスイ、チレーザ装置を提供すること
を目的とする。
〔発明の概要〕
この発明のQスイ、チレーザ装置は、ルーフプリズムと
その稜線に直交する光路折シ曲は平面を有する直角プリ
ズムとを一体に組み合わせた形状を有するとともに、入
射光と反射光との偏光面が一致された第1のプリズムと
、ルーフプリズムとその稜線に平行な光路折シ曲げ平面
を有する直角プリズムとを一体に組み合わせた形状を有
する第2のプリズムとを対向して配置して光共振器を構
成し、この光共振器内にレーザ媒質を配置し、このレー
ザ媒質から発するレーザ光をビーム分割偏光器でX軸に
平行な偏光面の光を反射させY軸に平行表側光面の光を
透過させ、このビーム分割偏光器と第1のプリズムとの
間に直線的に電気光学素子を配置し、この電気光学素子
に光学的位相差を生じるような電圧を印加したとき、光
共振器内でレーザ光のパルス発振を行わせ、この電気光
学素子に印加する電圧を調整することKよシレーザ光の
取り出し比率を変化させるようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明のQスイッチレーザ装置の実施例につい
て図面に基づき説明する。第1図はその一実施例の構成
を示す図である。この第1図において、プリズム11と
プリズム12が対向して配置されておシ、この両プリズ
ム11と12とによシ、光共振器が構成されている。
上記プリズム11は、第3図に示されるプリズム1と同
様であシ、第4図に示すようにルーフプリズムとこのル
ーフプリズムの稜線に平行な光路折り曲げ平面を有する
直角プリズムを一体に組み合わせた形状を有する。
一方、プリズム12は、第2図に示すようにルーフプリ
ズムとこのルーフプリズムの稜線に直交する光路折り曲
げ平面を有するとともに1人射光と反射光との偏光面が
一致するように選択された屈折率を有する。このプリズ
ム12は幾何光学的にはコーナーリフレクタの性質を有
し、反射時の偏光に与える効果は平面鏡と同一の性質を
有する。したがってビーム分割偏光器14の偏光面に一
致するレーザ光の偏光成分は100%電気光学素子13
側に到達することになる。
レーザ媒質15から出力されるレーザ光はビーム分割偏
光器14に供給されるようになっておシ、ビーム分割偏
光器14はY軸に平行な偏光面の光を透過してポッケル
スセル等の電気光学素子13に送出するようになってい
る。
このY面和平行な偏光面の光はそのまま電気光学素子1
3を透過してプリズム11で全反射されるよう罠なって
いる。!リズム11#i入射光と反射光の偏光面が直交
する関係になるように配置されている。
また、ビーム分割偏光器14において、プリズム11か
ら反射されたX軸に平行な偏光成分は出力レーザ光16
として出力されるようになっており、Y軸に平行な偏光
成分はレーザ媒質15を通過してプリズム12に入射さ
れ、さらに反射してレーザ媒質15を通過してビーム分
割偏光器14に供給されるようになっている。
次に2以上のように構成されたこの発明Qスイッチレー
ザ装置の動作について説明する。レーザ媒質15から出
力されるレーザ光はビーム分割偏光器14に供給され、
X軸に平行な偏光面の光は反射され、Y軸に平行な偏光
面の光はそのまま透過してポッケルスセル等の電気光学
素子13に供給される。
Qスイッチレーザ装置としての出力を得ない場合、電気
光学素子13には電圧が印加されない。すなわち、電気
光学素子xsVc供給されたY軸に平行な偏光面の光は
そのまま透過してプリズム11で全反射される。プリズ
ム11は入射光と反射光の偏光面が直交する関係になる
よう配置されているため、プリズム11かラノ出力光は
X軸に平行な偏光面をもつ。
この光は電気光学素子13をそのtま透過し、ビーム分
割偏光器14で反射される。したがって、レーザ媒質f
j&c光が帰還しないため系が閉じない。したがって、
この場合は出力レーザ光16が得られない。
一方、Qスイッチレーザ装置としての出力を得る場合、
電気光学素子13には178波長の位相ずれを生じる例
えば1500V程度の電圧が印加される。したがって、
ビーム分割偏光器14からのY軸に平行な偏光面の光は
、この電気光学素子13を透過するとだ円偏光に変換さ
れる。
この変換されただ円偏光は、プリズム11によシ反射さ
れだ円偏光のまま再び電気光学素子zsK供給される。
この場合、電気光学素子13の出力光はハホ円偏光とな
ってビーム分割偏光器14に供給され、X軸平行な偏光
成分は出力レーザ光16として反射されるとともに1Y
軸に平行な偏光成分はそのまま透過する。
この透過したY軸に平行な偏光面の光は、レーザ媒質1
5を通過してプリズム12で偏光面が維持されたまま反
射される。そして、この反射光は、再びレーザ媒質15
を通過してビーム分割偏光器f 4KY軸に平行な偏光
面の光が供給され(系が閉じる)、上記動作を繰シ返す
ことによシ、出力レーザ光16が得られる。
このようなQスイッチレーザ装置では、レーザ効率の調
整は、電気光学素子13の印加電圧を調整することKよ
シ行われる。すなわち、印加電圧を変化させるととくよ
り、だ円偏光のX軸、Y軸成分の大きさを変化させるこ
とができるρで、容易に出力レーザ光が最大となるよう
に調整ができる。これを利用して、レーザ光の取り出し
比率を最適にし、最大効率を得ることができる。
また、プリズム12をルーフグリズムおよびこのルーフ
プリズムの稜線に直交する光路折シ曲げ平面を有する直
角プリズムを、屈折率に応じて直角プリズムの全反射面
とルーフプリズムの直角をなす角の2等分面とのなす角
度が入射光と反射光との偏光面が一致するように選択さ
れて一体に組み合わせた形状を有するプリズムに交換し
ても同様な理由から同じ効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、この発明のQスイッチレーザ装置に
よれば、所定の二つのプリズムを対向して配置して光共
振器を構成したので、プリズムの微小な角度変化に伴う
出力変化を微小にするとともに1電気光学素子に印加す
る電圧を約半分にすることができ、この電圧を調整する
ことによってレーザ光の取シ出し比率を変化させて最大
効率を得ることが容易にできるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のQスイッチレーザ装置の一実施例の
構成図、第2図は第1図のQスイ。 チレーザ装置におけるプリズム12の見取り図、第3図
は従来のQスイ、チレーザ装置の構成図、第4図は第3
図のQスイ、チレーザ装置のプリズム1の見取り図、第
5図は第3図のQスイッチレーザ装置のビーム分割偏光
器からのレーザ光取シ出し比率を説明するための図であ
る。 11.12・・・プリズム、13・・・電気光学素子、
14・・・ビーム分割偏光器、15・・・レーザ媒質、
16・・・出力レーザ光。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第3図 第4図 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ルーフプリズムとその稜線に直交する光路折り曲
    げ平面を有する直角プリズムとを一体に組み合わせた形
    状を有するとともに入射光と反射光との偏光面が一致さ
    れた第1のプリズムと、ルーフプリズムとその稜線に平
    行な光路折り曲げ平面を有する直角プリズムを一体に組
    み合わせた形状を有し、第1のプリズムと組み合せて光
    共振器を形成する第2のプリズムと、上記光共振器内に
    配置されレーザ光を出力するレーザ媒質と、このレーザ
    媒質と直線的に配置されるビーム分割偏光器と、このビ
    ーム分割偏光器と上記第2のプリズムとの間に直線的に
    配設され光学的位相差を生じる電圧が印加されたときレ
    ーザ光のパルス発振を光共振器内で行いかつこの印加さ
    れる電圧を調整することによりレーザ光の取り出し比率
    を変化できる電気光学素子とを具備するQスイッチレー
    ザ装置。
  2. (2)上記第1のプリズムは、ルーフプリズムとその稜
    線に直交する光路折り曲げ平面を有する直角プリズムと
    を一体的に組み合わせた形状を有するとともに直角プリ
    ズムの全反射面と、ルーフプリズムの直角をなす角の2
    等分面とのなす角度が入射光と反射光との偏光面が一致
    するように設定されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のQスイッチレーザ装置。
  3. (3)上記第1のプリズムは、ルーフプリズムとその稜
    線に直交する光路折り曲げ平面を有する直角プリズムと
    を一体的に組み合わせた形状を有するとともに屈折率を
    選択することにより入射光と反射光との偏光面を一致さ
    せたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のQス
    イッチレーザ装置。
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