JP2763241B2 - Dye laser device - Google Patents
Dye laser deviceInfo
- Publication number
- JP2763241B2 JP2763241B2 JP34258292A JP34258292A JP2763241B2 JP 2763241 B2 JP2763241 B2 JP 2763241B2 JP 34258292 A JP34258292 A JP 34258292A JP 34258292 A JP34258292 A JP 34258292A JP 2763241 B2 JP2763241 B2 JP 2763241B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- dye laser
- dye
- optical
- amplifying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、励起光の照射によっ
て発振手段から放出される色素レーザ光を増幅する色素
セルを複数備えた色素レーザ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dye laser device provided with a plurality of dye cells for amplifying dye laser light emitted from an oscillating means by irradiation with excitation light.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２は例えば特開昭６４−８１３８８号
公報に示された従来の色素レーザ装置を示す構成図であ
る。図において、１は励起光源としてのエキシマレー
ザ、２は励起光の照射によってレーザ光を放出する発振
段色素セル，３，・・・，３は上記発振段色素セル２の
レーザ光出力方向に直列に配設されて上記発振段色素セ
ル２から放出された色素レーザ光を増幅する光増幅用色
素セルである。2. Description of the Related Art FIG. 2 is a block diagram showing a conventional dye laser apparatus disclosed in, for example, JP-A-64-81388. In the figure, 1 is an excimer laser as an excitation light source, 2 is an oscillating stage dye cell which emits a laser beam by irradiation of excitation light, 3,. And a light amplification dye cell for amplifying the dye laser light emitted from the oscillation stage dye cell 2.
【０００３】４は色素レーザ光を誘導する光ファイバ、
４ａは反射フィルタ、５は色素セル内の色素を溶した溶
液を循環させるための色素ポンプ、６は上記発振段色素
セル２及び光増幅用色素セル３の各セル底面に線状に励
起光を集光させるシリンドリカルレンズ、７は上記発振
段色素セル２の前方に配設された水晶板であって、その
後方に配設されたレンズ８、回折格子９及び平面鏡１０
と共に共振器を構成する。１１は励起光誘導系に設けら
れたハーフミラー、１２，１３は同じくミラーである。[0003] 4 is an optical fiber for guiding dye laser light,
4a is a reflection filter, 5 is a dye pump for circulating a solution in which the dye in the dye cell is dissolved, and 6 is a linear pump light on the bottom of each of the oscillating stage dye cell 2 and the light amplification dye cell 3. A cylindrical lens 7 for condensing light is a quartz plate disposed in front of the oscillation stage dye cell 2, and a lens 8, a diffraction grating 9 and a plane mirror 10 disposed behind the quartz plate.
Together with the resonator. Reference numeral 11 denotes a half mirror provided in the excitation light guiding system, and reference numerals 12 and 13 denote mirrors.
【０００４】次に動作について説明する。発振段色素セ
ル２と、複数個の光増幅用色素セル３・・・３の内部に
は、有機溶媒等に色素を溶かしてなる溶液が色素ポンプ
５によって高速度で循環される。そして、各セル２，３
・・・３には、発振段色素セル２側に置かれた励起光源
であるエキシマレーザ１からのパルス状の励起光が、ハ
ーフミラー１１・・・１１、ミラー１２・・・１２、１
３によって構成された励起光誘導系によって導かれ、そ
れぞれシリンドリカルレンズ６・・・６を介して各セル
に線状に集光するよう照射される。Next, the operation will be described. A solution obtained by dissolving a dye in an organic solvent or the like is circulated at high speed by the dye pump 5 inside the oscillation stage dye cell 2 and the plurality of light amplification dye cells 3. And each cell 2, 3
.., 3 are pulsed excitation light from an excimer laser 1 which is an excitation light source placed on the side of the oscillation stage dye cell 2 and are half mirrors 11.
3 guided by the configuration excitation light inducible system allows each cell Le through respective cylindrical lens 6 ... 6
It is irradiated to linearly condensed on.
【０００５】上記発振段色素セル２の前方には水晶板７
が配設されており、後方にはレンズ８、回折格子９およ
び平面鏡１０が配設され、これらが共振器を構成してお
り、励起光照射による発振段色素セル２からの放出光の
一部が、水晶板７で反射されて再びセル２内を通過し、
レンズ８で平行光とされて回折格子９に入射し、ここで
波長選択された回折光となって平面鏡１０により全反射
される。この反射光は、発振段色素セル２内の発光して
いる能動色素内を再度通過し、水晶板７を経て増幅段へ
と放出される。In front of the oscillation stage dye cell 2, a quartz plate 7
A lens 8, a diffraction grating 9 and a plane mirror 10 are provided at the rear, and these constitute a resonator. A part of light emitted from the oscillation stage dye cell 2 by irradiation with excitation light is provided. Is reflected by the quartz plate 7 and passes through the cell 2 again,
The light is collimated by the lens 8 and is incident on the diffraction grating 9, where it becomes diffracted light whose wavelength is selected and is totally reflected by the plane mirror 10. The reflected light passes through the emitting active dye in the oscillation stage dye cell 2 again, and is emitted to the amplification stage via the quartz plate 7.
【０００６】上記水晶板７と初段の光増幅用色素セル３
との間、および各光増幅用色素セル３・・・３間、更に
最終段の光増幅用色素セル３の後段には、それぞれ光フ
ァイバ４が配設されているとともに、各光ファイバ４・
・・４と各色素セル２，３・・・３との間には、それぞ
れ反射フィルタ４ａが配設されており、各色素セル２、
３・・・３から放出された色素レーザ光はそれぞれ光フ
ァイバ４の内部を通って次段の色素セル３もしくは被照
射体Ｗに誘導されるよう構成されている。ここで、用い
られる光ファイバ４・・・４の材質は、使用する色素の
発光領域の波長を十分透過させ得るものが選択されてい
る。The quartz plate 7 and the first stage dye cell 3 for light amplification
, And between the optical amplification dye cells 3... 3, and further after the final stage of the optical amplification dye cells 3, an optical fiber 4 is provided.
A reflection filter 4a is provided between each of the dye cells 2, 3,...
The dye laser light emitted from 3... 3 is guided through the interior of the optical fiber 4 to the dye cell 3 or the irradiation object W at the next stage. Here, the material of the optical fibers 4... 4 is selected so as to sufficiently transmit the wavelength of the light emitting region of the dye to be used.
【０００７】励起光誘導系の発振段色素セル２と初段の
光増幅用色素セル３との間の励起光光路上に設けられた
ミラー１２・・・１２は、励起光ディレイ部を形成して
いる。すなわち、ミラー１２・・・１２によって励起光
の光路長を増加させ、その増加量は、発振段の共振器か
らの色素レーザ放出遅れに相当する量に設定されてい
る。これにより、各光増幅用色素セル３・・・３には、
上述の色素レーザ放出遅れ時間と、発振段色素セル２か
ら各セル３・・・３までの距離に相当する時間の和だ
け、発振段色素セル２に対して励起光の到達が遅延する
ことになる。The mirrors 12... 12 provided on the excitation light path between the oscillation stage dye cell 2 and the first stage light amplification dye cell 3 of the excitation light guiding system form an excitation light delay section. I have. That is, the optical path length of the excitation light is increased by the mirrors 12... 12, and the amount of increase is set to an amount corresponding to the delay of the emission of the dye laser from the resonator in the oscillation stage. Thereby, each of the dye cells for light amplification 3.
The arrival of the excitation light to the oscillation stage dye cell 2 is delayed by the sum of the above dye laser emission delay time and the time corresponding to the distance from the oscillation stage dye cell 2 to each of the cells 3. Become.
【０００８】以上の構成によると、発振段の共振器およ
び各光増幅用色素セル３・・・３から放出された色素レ
ーザ光は、それぞれ反射フィルタ４ａを介して光ファイ
バ４内に導かれ、再び反射フィルタ４ａを介して順次次
段の光増幅用色素セル３内に誘導され、この各光増幅用
セル３・・・３において色素レーザ光通過とほぼ同期し
て励起光が照射され、色素レーザ光が各段の色素セル間
で外部に漏洩することなく、かつ、誘導放出することな
く、高効率で単色性の良好な色素レーザ光となって、最
終段の光増幅用色素セル３から同様に反射フィルタ４ａ
を介して光ファイバ４内を通って被照射体Ｗに導かれ
る。According to the above configuration, the dye laser light emitted from the resonator at the oscillation stage and the dye cells for light amplification 3... 3 is guided into the optical fiber 4 via the reflection filter 4a. Again, the light is guided into the next-stage light amplification dye cell 3 via the reflection filter 4a again, and the excitation light is irradiated in each of the light amplification cells 3... 3 almost in synchronization with the passage of the dye laser light. The laser light becomes highly efficient and has good monochromatic dye laser light without leaking to the outside between the dye cells of each stage and without stimulated emission. Similarly, the reflection filter 4a
Through the optical fiber 4 to the irradiation target W.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】従来の色素レーザ装置
は以上のように構成されているので、増幅系において、
発生する自然放出光も同時に光ファイバ４に取り込まれ
てレーザ品質が低下すると共に、各セル間を光ファイバ
で連結する構成が複雑化するという問題点がある。ま
た、繰り返し回数が多くかつ大出力の色素レーザ装置で
は、レーザ出力が大きくなり、光ファイバ４が傷損し易
くなるなどの問題点があったり、先のパルスで発生した
スーパーラジエイションＡＳＥによってビーム品質が低
下する問題点があった。 Since the conventional dye laser device is configured as described above, in the amplification system,
The generated spontaneous emission light is also taken into the optical fiber 4 at the same time, causing a problem that the laser quality is deteriorated and the configuration for connecting the cells with the optical fiber is complicated. Further, a dye laser system of iteration count number and a large output, the laser output is increased, Ri optical fiber 4 there is a problem such as easily and lose scratches occurred in the previous pulse
Low beam quality due to Super Radiation ASE
There was a problem to go down.
【００１０】この発明は上記のような従来例の問題点を
解消するためになされたもので、高品質のレーザ光を得
るとともに、長寿命で高出力の色素レーザ装置を得るこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to obtain a high quality laser beam and a long life and high output dye laser apparatus. .
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る色素レーザ装置は、色素レーザ光を発振する色素レー
ザ発振手段と上記色素レーザ光を増幅するための光増幅
手段との間に、単一モード光ファイバを設けたものであ
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a dye laser device, comprising: a dye laser oscillating means for oscillating a dye laser light; and an optical amplifying means for amplifying the dye laser light. A single mode optical fiber is provided.
【００１２】また、請求項２に係る色素レーザ装置は、
色素レーザ光を発振する色素レーザ発振手段と上記色素
レーザ光を増幅するための光増幅手段との間の光路長を
Ｌ、上記光増幅手段の励起光源の光パルスの半値全幅を
△ｔP 、空気中の光速をＣとし、伝送媒質の屈折率をｎ
とし、 Ｌ ≧ ０．５ × △ｔP × Ｃ ÷ ｎ を満足する光路長Ｌに設定するものである。The dye laser device according to claim 2 is
L is the optical path length between the dye laser oscillating means for oscillating the dye laser light and the light amplifying means for amplifying the dye laser light, and Δt P is the full width at half maximum of the light pulse of the excitation light source of the light amplifying means. Let the speed of light in air be C, and let the refractive index of the transmission medium be n
And then, it is to set the optical path length L which satisfies L ≧ 0.5 × △ t P × C ÷ n.
【００１３】また、請求項３に係る色素レーザ装置は、
色素レーザ光を発振する色素レーザ発振手段の出射口
に、上記色素レーザ光を増幅するための光増幅手段から
上記色素レーザ発振手段に戻りこの色素レーザ発振手段
内で反射して再び上記光増幅手段に入射する戻り光を除
去する光アイソレータを設けたものである。The dye laser device according to claim 3 is
At the exit of the dye laser oscillating means for oscillating the dye laser light, return from the light amplifying means for amplifying the dye laser light to the dye laser oscillating means, reflect in the dye laser oscillating means, and return to the light amplifying means. Provided with an optical isolator for removing return light incident on the.
【００１４】さらに、請求項４に係る色素レーザ装置
は、色素レーザ光を発振する色素レーザ発振手段と上記
色素レーザ光を増幅するための光増幅手段との間に、偏
波面保存光ファイバを設けたものである。Further, in the dye laser device according to the present invention, a polarization-maintaining optical fiber is provided between the dye laser oscillating means for oscillating the dye laser light and the light amplifying means for amplifying the dye laser light. It is a thing.
【００１５】[0015]
【作用】この発明の請求項１においては、色素レーザ光
を発振する色素レーザ発振手段と上記色素レーザ光を増
幅するための光増幅手段との間に、単一モード光ファイ
バを設けることにより、光ファイバの出射光軸が入射光
軸、光ファイバの経路及び長さによらず一定に保持され
るということを利用して、最も光軸変化の大きい光増幅
手段への入射光軸を一定に維持してレーザ光を常に最大
にする。また、光伝送中に光位相の差異を生じないの
で、出射ビームに明暗の縞模様が生じなく、レーザ増幅
時に増幅された自然放射する戻り光のスーパーラジエイ
ションＡＳＥの割合を少なくする。According to a first aspect of the present invention, a single mode optical fiber is provided between a dye laser oscillating means for oscillating a dye laser light and an optical amplifying means for amplifying the dye laser light. By making use of the fact that the outgoing optical axis of the optical fiber is kept constant regardless of the incident optical axis, the path and length of the optical fiber, the incident optical axis to the optical amplifier with the largest optical axis change is kept constant. Maintain and always maximize the laser light. In addition, since there is no difference in optical phase during light transmission, bright and dark stripes do not occur in the output beam, and the ratio of superradiation ASE of naturally emitted return light amplified during laser amplification is reduced.
【００１６】また、この発明の請求項２においては、色
素レーザ光を発振する色素レーザ発振手段と上記色素レ
ーザ光を増幅するための光増幅手段との間の光路長を
Ｌ、上記光増幅手段の励起光源の光パルスの半値全幅を
△ｔP 、空気中の光速をＣとし、伝送媒質の屈折率をｎ
とし、 Ｌ ≧ ０．５ × △ｔP × Ｃ ÷ ｎ を満足する光路長Ｌに設定することにより、戻り光によ
る光増幅手段の出力のスーパーラジエイションＡＳＥが
増幅されることのない遅延光路を設けることになり、色
素レーザ発振手段側からの戻り光の戻ってくる時間を上
記光増幅手段での励起光の発生期間外に遅らせることに
より、誘導放出に伴うレーザ出力の低下及び品質の低下
を防ぐ。According to a second aspect of the present invention, the optical path length between the dye laser oscillating means for oscillating the dye laser light and the light amplifying means for amplifying the dye laser light is L, The full width at half maximum of the light pulse of the excitation light source is Δt P , the speed of light in air is C, and the refractive index of the transmission medium is n
And then, by setting the optical path length L which satisfies L ≧ 0.5 × △ t P × C ÷ n, super Raj rays Deployment ASE it is not being amplified delayed optical path of the output of the optical amplifier unit due to the return light In this case, the return time of the return light from the dye laser oscillating means side is delayed outside the generation period of the excitation light in the optical amplifying means, so that the laser output and the quality decrease due to the stimulated emission are reduced. prevent.
【００１７】また、この発明の請求項３においては、色
素レーザ光を発振する色素レーザ発振手段の出射口に、
上記色素レーザ光を増幅するための光増幅手段から上記
色素レーザ発振手段に戻りこの色素レーザ発振手段内で
反射して再び上記光増幅手段に入射する戻り光を除去す
る光アイソレータを設けることにより、光増幅手段から
色素レーザ発振手段への方向の光伝送を阻止すると共
に、光増幅手段から発生して入射光学系を介して色素レ
ーザ発振手段に伝送し、この色素レーザ発振手段内で反
射して戻って再び上記光増幅手段に入射する戻り光の発
生を極力除去してスーパーラジエイションＡＳＥを少な
くする。According to a third aspect of the present invention, an emission port of a dye laser oscillating means for oscillating a dye laser beam is provided.
By providing an optical isolator that returns to the dye laser oscillating means from the light amplifying means for amplifying the dye laser light and removes the return light reflected by the dye laser oscillating means and incident on the light amplifying means again, While preventing light transmission in the direction from the optical amplifier to the dye laser oscillating means, it is generated from the optical amplifier and transmitted to the dye laser oscillating means via the incident optical system, and reflected inside the dye laser oscillating means. The generation of the return light which returns and enters the optical amplification means again is eliminated as much as possible to reduce the superradiation ASE.
【００１８】さらに、この発明の請求項４における色素
レーザ装置においては、色素レーザ光を発振する色素レ
ーザ発振手段と上記色素レーザ光を増幅するための光増
幅手段との間に、偏波面保存光ファイバを設けることに
より、増幅に最適な偏光方向の光を入射でき、増幅効率
が向上する。Further, in the dye laser device according to a fourth aspect of the present invention, the polarization preserving light is provided between the dye laser oscillating means for oscillating the dye laser light and the light amplifying means for amplifying the dye laser light. By providing the fiber, light having a polarization direction most suitable for amplification can be incident, and the amplification efficiency is improved.
【００１９】[0019]
【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１は実施例１に係る色素レーザ装置
の構成図である。図１において、２１は励起光源として
のアルゴンイオンレーザ、２２はアルゴンイオンレーザ
２１からの励起光の照射によって色素レーザ光を放出す
る色素レーザ発振器で、この色素レーザ発振器２は、ア
ルゴンイオンレーザ２１からの励起光を色素流２４に集
光する集光ミラー２３と、全反射ミラー２５，２６と部
分反射鏡２７、及び上記全反射ミラー２６と部分反射鏡
２７との間に設けられた波長選択素子２８とで光共振器
を構成している。[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of the dye laser device according to the first embodiment. In FIG. 1, reference numeral 21 denotes an argon ion laser as an excitation light source, 22 denotes a dye laser oscillator that emits a dye laser beam by irradiating excitation light from the argon ion laser 21, and the dye laser oscillator 2 uses Condensing mirror 23 for condensing the excitation light into the dye stream 24, total reflection mirrors 25 and 26 and a partial reflection mirror 27, and a wavelength selection element provided between the total reflection mirror 26 and the partial reflection mirror 27 28 together form an optical resonator.
【００２０】２９は色素レーザ発振器２２から出射され
た色素レーザ光を光ファイバ結合装置３０の方向に伝達
すると共に逆方向の伝達を阻止する光アイソレータ、３
０は上記光アイソレータ２９を介した色素レーザ光を単
一モードの光ファイバ（屈折率１．５）３１に導入する
ための光ファイバ結合装置（例えばニューポート社製、
単一モードファイバ自動アライメントシステムＦＸ−１
０００Ｇ５型）、３２はレンズ及びピンホールで構成さ
れてビーム形状に整形する入射光学系である。Reference numeral 29 denotes an optical isolator for transmitting the dye laser light emitted from the dye laser oscillator 22 in the direction of the optical fiber coupling device 30 and for preventing transmission in the opposite direction.
Reference numeral 0 denotes an optical fiber coupling device (for example, manufactured by Newport Corporation ) for introducing the dye laser beam through the optical isolator 29 into a single-mode optical fiber (refractive index: 1.5) 31.
Single mode fiber automatic alignment system FX-1
000G5) and 32 are incident optical systems which are formed of lenses and pinholes and are shaped into a beam.
【００２１】３３は例えばパルス幅５０ｎｓの励起光を
出射する銅蒸気レーザで、その励起光出力は、ハーフミ
ラー１１により分割され、シリンドリカルレンズ６でビ
ーム成形されて第１の光増幅器の色素セル３の色素を励
起すると共に、ミラー１３により誘導されシリンドリカ
ルレンズ６でビーム成形されて第２の光増幅器の色素セ
ル３の色素を励起する。３４はレンズとピンホールによ
って構成されレンズ光出力方向に直列に配設された第１
と第２の光増幅器の各色素セル３と３の間に設けられ
て、入射光学系３１より出射し色素セル３に入射して励
起した色素により増幅されたレーザ光のビーム形状及び
ビーム品質を整える段間光学系である。Reference numeral 33 denotes a copper vapor laser which emits excitation light having a pulse width of 50 ns, for example. The excitation light output is split by a half mirror 11 and beam-formed by a cylindrical lens 6 to form a dye cell 3 of a first optical amplifier. Is excited by the mirror 13 and beam-formed by the cylindrical lens 6 to excite the dye in the dye cell 3 of the second optical amplifier. Numeral 34 denotes a first lens formed of a lens and a pinhole and arranged in series in the lens light output direction.
Is provided between the dye cells 3 and 3 of the second optical amplifier, and the beam shape and beam quality of the laser light amplified by the dye that is emitted from the incident optical system 31 and is incident on the dye cell 3 and is excited. It is an interstage optical system to be adjusted.
【００２２】上記構成において、色素レーザ発振器２２
から出射された色素レーザ光は、光アイソレータ２９を
通して光ファイバ結合装置３０に入射し、この光ファイ
バ結合装置３０で単一モードの光ファイバ３１に導入さ
れる。そして、光ファイバ３１より出射されるレーザ光
はレンズ及びピンホールで構成した入射光学系３２でビ
ーム形状に整形される。In the above configuration, the dye laser oscillator 22
The dye laser light emitted from the optical fiber is incident on the optical fiber coupling device 30 through the optical isolator 29, and is introduced into the single mode optical fiber 31 by the optical fiber coupling device 30. The laser light emitted from the optical fiber 31 is shaped into a beam by an incident optical system 32 composed of a lens and a pinhole.
【００２３】一方、銅蒸気レーザ３２で励起光を出射
し、ハーフミラ１１でその励起光出力を分割しシリンド
リカルレンズ６でビーム成形し色素セル３の色素（図示
せず）を励起する。これに伴い、上記入射光学系３２よ
り出射し上記色素セル３に入射したレーザ光は励起した
色素により増幅され、レンズとピンホールで構成した段
間光学系３４でビーム形状及びビーム品質が整えられて
第２の光増幅器の色素セル３に入射される。なお、第１
の光増幅器の色素セル３と色素レーザ発振器２２の部分
反射鏡２７とは６ｍの光ファイバを用いて光結合した。
また、ピンホールの代わりにスリットを用いても良い。On the other hand, the excitation light is emitted by the copper vapor laser 32, the output of the excitation light is divided by the half mirror 11, and the beam is formed by the cylindrical lens 6 to excite the dye (not shown) of the dye cell 3. Along with this, the laser light emitted from the incident optical system 32 and incident on the dye cell 3 is amplified by the excited dye, and the beam shape and beam quality are adjusted by the interstage optical system 34 composed of a lens and a pinhole. And enters the dye cell 3 of the second optical amplifier. The first
The dye cell 3 of the optical amplifier and the partial reflection mirror 27 of the dye laser oscillator 22 were optically coupled using a 6 m optical fiber .
Further, a slit may be used instead of the pinhole.
【００２４】従って、上記の如く色素レーザ装置におい
ては、光ファイバ結合装置３０により光ファイバ３１か
らの反射光量が最小になるように入射光軸をアライメン
トして入射パワーを一定にすると共に入射光学系３２を
介して第１の光増幅器の色素セル３に入射するレーザ光
軸を一定とすることにより、色素セル３の出力のスーパ
ーラジエイションＡＳＥ（Amplified Spontanious Emis
sion) の量や出力を最小に維持できる。Accordingly, in the dye laser device as described above, the incident optical axis is aligned by the optical fiber coupling device 30 so that the amount of light reflected from the optical fiber 31 is minimized, and the incident power is made constant. By making the laser optical axis incident on the dye cell 3 of the first optical amplifier via the optical fiber 32 constant, the superradiation ASE (Amplified Spontanious Emis) of the output of the dye cell 3 is obtained.
sion) and the output can be kept to a minimum.
【００２５】また、光ファイバはその出射光軸が入射光
軸、光ファイバの経路及び長さによらず一定に保持され
るということを利用して、最も光軸変化の大きい色素レ
ーザ発振器２２と第１の光増幅器の色素セル３との間の
光軸に光ファイバ３１を配設することにより、第１の光
増幅器の色素セル３への入射光軸を一定に維持すること
ができ、レーザ光が常に最大となる。さらに、光ファイ
バ３１と色素セル３の間に入射光学系３を設けることに
より、増幅に最適なビーム形状に整形でき、増幅効率が
高くなり高出力が得られる。Also, the optical fiber uses the dye laser oscillator 22 having the largest optical axis change, utilizing the fact that the output optical axis is kept constant regardless of the incident optical axis, the path and the length of the optical fiber. By arranging the optical fiber 31 on the optical axis between the dye cell 3 of the first optical amplifier and the optical fiber 31, it is possible to keep the optical axis incident on the dye cell 3 of the first optical amplifier constant, Light is always maximum. Further, by providing the incident optical system 3 between the optical fiber 31 and the dye cell 3, the beam shape can be shaped optimally for amplification, the amplification efficiency is increased, and a high output is obtained.
【００２６】また、上記光ファイバ３１を単一モードフ
ァイバとすることにより、光伝送中に光位相の差異を生
じないので、出射ビームに明暗の縞模様が生じなく、レ
ーザ増幅時に増幅された自然放射する戻り光のスーパー
ラジエイションＡＳＥの割合が少なくなる。Since the optical fiber 31 is a single mode fiber, there is no difference in optical phase during light transmission, so that a bright and dark striped pattern does not occur in the output beam, and the natural light amplified during laser amplification is obtained. The ratio of the superradiation ASE of the emitted return light is reduced.
【００２７】すなわち、マルチモードファイバを用いた
場合には長伝送中に多くの異なる位相が発生してビーム
集光性が低下するが、単一モードファイバの場合は光位
相が揃っていて、長焦点レンズを使っても色素レーザ発
振器２２の光信号の集光性が確保され、ビームインテン
シティが向上するので、ゲインが上り出力が上がること
になり、従って、スーパーラジエイションＡＳＥが減少
することになる。例えば段階屈折率形光ファイバから単
一モードファイバに変えたところ、発散角が1/2 に低減
して出力が２０％向上し、かつスーパーラジエイション
ＡＳＥが1/2 に減少した。That is, when a multi-mode fiber is used, many different phases are generated during long transmission, and the beam condensing property is deteriorated. Even if a focusing lens is used, the light-collecting property of the optical signal of the dye laser oscillator 22 is secured and the beam intensity is improved, so that the gain is increased and the output is increased, and therefore, the superradiation ASE is reduced. Become. For example, when changing from a graded index optical fiber to a single mode fiber, the divergence angle was reduced by half, the output was improved by 20%, and the superradiation ASE was reduced by half.
【００２８】また、上記実施例において、色素レーザ発
振器２２と第１の光増幅器の色素セル３との光路長をＬ
とし、第１の光増幅器の励起光源としての銅蒸気レーザ
３３の光パルスの半値全幅を△ｔP とした時に、光路長
Ｌが下式（１）を満足するように配設することにより、
さらに、高品質、高出力の安定したレーザ出力が得られ
る。 Ｌ≧０．５×△ｔ P ×Ｃ／ｎ （１） Ｃ：空気中の光速、ｎ：媒質の屈折率 In the above embodiment, the optical path length between the dye laser oscillator 22 and the dye cell 3 of the first optical amplifier is L.
When the full width at half maximum of the optical pulse of the copper vapor laser 33 as the pumping light source of the first optical amplifier is Δt P , the optical path length L is arranged so as to satisfy the following expression (1).
Further, a stable laser output of high quality and high output can be obtained. L ≧ 0.5 × Δt P × C / n (1) C: speed of light in air, n: refractive index of medium
【００２９】すなわち、今、銅蒸気レーザ３３による励
起光パルスがハーフミラー１１及びシリンドリカルレン
ズ６を介して第１の光増幅器の色素セル３に入射するこ
とにより色素が励起され、この励起に伴い励起光の発生
期間に蛍光が発生し、蛍光発生時にその領域に色素レー
ザ発振器２２側からの信号光がない場合は誘導放出が行
われず増幅されないが、上記色素レーザ発振器２２の信
号光は連続波であるので増幅される。That is, the excitation light pulse from the copper vapor laser 33 is incident on the dye cell 3 of the first optical amplifier via the half mirror 11 and the cylindrical lens 6 to excite the dye. If fluorescent light is generated during the light generation period and there is no signal light from the dye laser oscillator 22 in that area when the fluorescent light is generated, stimulated emission is not performed and amplification is not performed, but the signal light of the dye laser oscillator 22 is a continuous wave. It is amplified because there is.
【００３０】しかし、上記色素レーザ発振器２２の信号
光は上記蛍光の発生領域と完全一致するわけではなく、
光軸上にない誘導放出に伴わない蛍光は四方八方へ放出
され、四方八方へ放出される蛍光の一部が色素レーザ発
振器２２側に入射すると想定した場合、その蛍光は、共
振器を構成する色素レーザ発振器２２内の全反射ミラー
２５，２８や部分反射鏡２７で反射されて、再び第１の
光増幅器の色素セル３３に戻ってくる。However, the signal light of the dye laser oscillator 22 does not completely coincide with the fluorescence generation region.
Fluorescence not accompanied by stimulated emission that is not on the optical axis is emitted in all directions, and assuming that part of the fluorescence emitted in all directions is incident on the dye laser oscillator 22 side, the fluorescence constitutes a resonator. The light is reflected by the total reflection mirrors 25 and 28 and the partial reflection mirror 27 in the dye laser oscillator 22 and returns to the dye cell 33 of the first optical amplifier again.
【００３１】このため、上記励起光の発生期間内に、励
起光により発生した蛍光とその蛍光発生に伴う色素レー
ザ発振器２２側からの戻り光とが同時に存在すると誘導
放出が行われ、色素レーザ発振器２２の信号光とともに
出力されることになり、求めるレーザの出力を低下させ
ると共に品質を低下させる。For this reason, when the fluorescence generated by the excitation light and the return light from the dye laser oscillator 22 due to the generation of the fluorescence simultaneously exist during the generation period of the excitation light, stimulated emission is performed, and the dye laser oscillator The laser light is output together with the signal light of No. 22, which reduces the required laser output and the quality.
【００３２】従って、上述した色素レーザ発振器２２側
からの戻り光の戻ってくる時間を上記励起光の発生期間
外に遅らせることにより、レーザ出力の低下及び品質の
低下を防ぐことができる。なお、戻り光を上記励起光の
発生期間外に遅らせてもその戻り光は色素レーザ発振器
２２からの信号光と同方向に非常に僅か進光するが、質
が悪いため発散されてレーザ光の中には殆んど含まれな
くなる。Therefore, by delaying the return time of the return light from the dye laser oscillator 22 outside the generation period of the excitation light, it is possible to prevent a decrease in laser output and a decrease in quality. Even if the return light is delayed outside the period during which the pump light is generated, the return light travels very slightly in the same direction as the signal light from the dye laser oscillator 22, but is diverged due to poor quality and the laser light is emitted. It is hardly included.
【００３３】すなわち、蛍光が発生してその蛍光が色素
レーザ発振器２２側から反射して励起された蛍光の場
所、つまり第１の光増幅器の色素セル３に戻るタイミン
グを変えれば良く、戻り光が上記色素レーザ発振器２２
と第１の光増幅器の色素セル３との間の往復距離２Ｌを
行って戻る往復時間△ｔは △ｔ＝２Ｌ／Ｃ （２） となり、この往復時間△ｔを上記励起光の発生期間、つ
まり銅蒸気レーザ３３の光パルスの半値全幅△ｔp より
大きくすることにより、上述した戻り光による影響を無
視することができ、従って、光路長Ｌは式（１）に示す
如く Ｌ≧０．５×△ｔp ×Ｃ／ｎ 必要となる。That is, it is only necessary to change the location of the fluorescent light generated and the fluorescent light reflected from the dye laser oscillator 22 side and excited, that is, the timing of returning to the dye cell 3 of the first optical amplifier. Dye laser oscillator 22
The round-trip time Δt returned after performing the round-trip distance 2L between the first optical amplifier and the dye cell 3 of the first optical amplifier is Δt = 2L / C (2). In other words, by making the optical pulse width of the optical pulse of the copper vapor laser 33 larger than the full width at half maximum Δt p , the influence of the return light described above can be neglected. 5 × △ t p × C / n is required.
【００３４】ここで、上記銅蒸気レーザ３３から送出さ
れる励起光の光パルスのパルス幅をｔp 、繰り返し周波
数をｆ1 とすると、繰り返し送出される励起光の光パル
スの間の休止期間ｔR は ｔR ＝１／ｆ−ｔP （３） で表わされ、従って、上記戻り光の往復時間△ｔは ｔP ≦△ｔ≦ｔR （４） の関係が成り立つよう上記光路長Ｌを制限することが必
要となり、この制限がなければ、戻り光が次の励起光の
光パルスの送出期間に入って増幅されることになる。[0034] Here, the pulse width t p of the light pulse of the excitation light sent out from the copper vapor laser 33, when the repetition frequency is f 1, rest period between the excitation light of the light pulses are repeatedly transmitted t R is represented by t R = 1 / f−t P (3), so that the round trip time Δt of the return light is such that the optical path length L is such that the relationship of t P ≦ Δt ≦ t R (4) holds. Must be limited, without which the return light will be amplified during the transmission period of the next excitation light pulse.
【００３５】このように、戻り光による色素セル３の出
力のスーパーラジエイションＡＳＥが増幅されることの
ないように光路長Ｌを設定し遅延光路を設けることによ
り、スーパーラジエイションＡＳＥが1/2 以下となり、
出力結果が２０％アップした。As described above, by setting the optical path length L and providing the delay optical path so that the superradiation ASE of the output of the dye cell 3 due to the return light is not amplified, the superradiation ASE is reduced to 1/2. Below
Output result increased by 20%.
【００３６】また、上記実施例においては、色素レーザ
発振器２２の出射口に光アイソレータ２９を設けること
により、色素セル３から色素レーザ発振器２２側への方
向の光伝送を阻止することができ、色素セル３から発生
して、入射光学系３１を介して色素レーザ発振器２２内
の部分反射鏡で反射して戻って再び上記色素セル３に入
射する戻り光の発生を極力除去することができ、スーパ
ーラジエイションＡＳＥが少ないものとなる。In the above embodiment, the optical transmission in the direction from the dye cell 3 to the dye laser oscillator 22 can be prevented by providing the optical isolator 29 at the exit of the dye laser oscillator 22. The generation of return light which is generated from the cell 3 and reflected by the partial reflecting mirror in the dye laser oscillator 22 via the incident optical system 31 to return to the dye cell 3 again can be eliminated as much as possible. Radiation ASE is reduced.
【００３７】実施例２．なお、上記実施例１において
は、光ファイバー３１として、単一モードファイバを用
いたものであるが、偏波面保存光ファイバを用いること
もできる。偏波面保存光ファイバは増幅に最適な偏光方
向の光を入射でき、増幅効率が向上する。その場合、偏
光面保存性のない分布屈折率形光ファイバを用いた場合
より出力は約２０％高くなった。また、単一モードファ
イバの場合、横モードは保存されつつ光伝送されてい
て、集光性は確保されるが、偏光情報はない。しかし、
偏向光を信号として入力した方が出力が２０％向上する
という実験データが得られており、有用なものとなる。Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, a single mode fiber is used as the optical fiber 31, but a polarization maintaining optical fiber may be used. The polarization-maintaining optical fiber can receive light having a polarization direction most suitable for amplification, thereby improving amplification efficiency. In that case, the output was about 20% higher than in the case of using a distributed index optical fiber having no polarization plane preservation. In the case of a single mode fiber, light is transmitted while the transverse mode is preserved, and light collection is ensured, but there is no polarization information. But,
Experimental data has been obtained that the output is improved by 20% when the polarized light is input as a signal, which is useful.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、色素レーザ光を発振する色素レーザ発振手段と上
記色素レーザ光を増幅するための光増幅手段との間に、
単一モード光ファイバを設けたことにより、光ファイバ
の出射光軸が入射光軸、光ファイバの経路及び長さによ
らず一定に保持されるということを利用して、最も光軸
変化の大きい光増幅手段への入射光軸を一定に維持する
ことができ、レーザ光が常に最大となる。また、光伝送
中に光位相の差異を生じないので、出射ビームに明暗の
縞模様が生じなく、レーザ増幅時に増幅された自然放射
する戻り光のスーパーラジエイションＡＳＥの割合が少
なくなるという効果がある。As described above, according to the first aspect of the present invention, between the dye laser oscillating means for oscillating the dye laser light and the light amplifying means for amplifying the dye laser light,
By providing a single-mode optical fiber, utilizing the fact that the output optical axis of the optical fiber is kept constant irrespective of the incident optical axis, the path and the length of the optical fiber, the change in the optical axis is largest. The optical axis incident on the optical amplifying means can be kept constant, and the laser beam always becomes maximum. Also, since there is no difference in optical phase during light transmission, there is no effect that bright and dark stripes are generated in the output beam, and the ratio of the superradiation ASE of the naturally emitted return light amplified during laser amplification is reduced. is there.
【００３９】また、請求項２によれば、色素レーザ光を
発振する色素レーザ発振手段と上記色素レーザ光を増幅
するための光増幅手段との間の光路長をＬ、上記光増幅
手段の励起光源の光パルスの半値全幅を△ｔP 、空気中
の光速をＣとし、伝送媒質の屈折率をｎとし、 Ｌ ≧ ０．５ × △ｔP × Ｃ ÷ ｎ を満足する光路長Ｌに設定することにより、戻り光によ
る光増幅手段の出力のスーパーラジエイションＡＳＥが
増幅されることのない遅延光路を設けることができ、色
素レーザ発振手段側からの戻り光の戻ってくる時間を上
記光増幅手段での励起光の発生期間外に遅らせることに
より、誘導放出に伴うレーザ出力の低下及び品質の低下
を防ぐことができるという効果がある。According to the second aspect, the optical path length between the dye laser oscillating means for oscillating the dye laser light and the light amplifying means for amplifying the dye laser light is L, and the excitation of the light amplifying means is performed. The full width at half maximum of the light pulse of the light source is Δt P , the speed of light in air is C, the refractive index of the transmission medium is n, and the optical path length L satisfies L ≧ 0.5 × Δt P × C ÷ n. By doing so, it is possible to provide a delay optical path that does not amplify the superradiation ASE of the output of the optical amplifying means due to the return light, and the return time of the return light from the dye laser oscillating means side to the optical amplification By delaying the means outside the generation period of the excitation light, it is possible to prevent a decrease in laser output and a decrease in quality due to stimulated emission.
【００４０】また、請求項３によれば、色素レーザ光を
発振する色素レーザ発振手段の出射口に、上記色素レー
ザ光を増幅するための光増幅手段から上記色素レーザ発
振手段に戻りこの色素レーザ発振手段内で反射して再び
上記光増幅手段に入射する戻り光を除去する光アイソレ
ータを設けることにより、光増幅手段から色素レーザ発
振手段への方向の光伝送を阻止でき、光増幅手段から発
生して入射光学系を介して色素レーザ発振手段に伝送
し、この色素レーザ発振手段内で反射して戻って再び上
記光増幅手段に入射する戻り光の発生を極力の除去する
ことができ、スーパーラジエイションＡＳＥが少ないも
のとなるという効果がある。According to a third aspect of the present invention, the dye laser returns to the dye laser oscillating means from the light amplifying means for amplifying the dye laser light to the exit of the dye laser oscillating means for oscillating the dye laser light. By providing an optical isolator that removes return light that is reflected within the oscillation means and enters the optical amplification means again, light transmission in the direction from the optical amplification means to the dye laser oscillation means can be prevented, and the light generated by the optical amplification means can be prevented. Then, the light is transmitted to the dye laser oscillating means via the incident optical system, reflected light is returned in the dye laser oscillating means, and the generation of the return light which is again incident on the light amplifying means can be eliminated as much as possible. There is an effect that the radiation ASE is reduced.
【００４１】さらに、請求項４によれば、色素レーザ光
を発振する色素レーザ発振手段と上記色素レーザ光を増
幅するための光増幅手段との間に、偏波面保存光ファイ
バを設けることにより、増幅に最適な偏光方向の光を入
射でき、増幅効率が向上するという効果がある。Further, according to the fourth aspect, a polarization-maintaining optical fiber is provided between the dye laser oscillating means for oscillating the dye laser light and the light amplifying means for amplifying the dye laser light. Light having a polarization direction most suitable for amplification can be incident, and there is an effect that amplification efficiency is improved.
【図１】この発明の一実施例による色素レーザ装置の構
成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a dye laser device according to an embodiment of the present invention.
【図２】従来の色素レーザ装置を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a conventional dye laser device.
３ 色素セル ２２ 色素レーザ発振器 ２９ 光アイソレータ ３１ 光ファイバ ３３ 銅蒸気レーザ Reference Signs List 3 dye cell 22 dye laser oscillator 29 optical isolator 31 optical fiber 33 copper vapor laser
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/213 H01S 3/0947──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/213 H01S 3/0947
Claims (4)
手段と上記色素レーザ光を増幅するための光増幅手段と
の間に、単一モード光ファイバを設けたことを特徴とす
る色素レーザ装置。1. A dye laser device comprising a single mode optical fiber provided between a dye laser oscillating means for oscillating a dye laser light and an optical amplifying means for amplifying the dye laser light.
手段と上記色素レーザ光を増幅するための光増幅手段と
の間の光路長をＬ、上記光増幅手段の励起光源の光パル
スの半値全幅を△ｔP 、空気中の光速をＣとし、伝送媒
質の屈折率をｎとし、 Ｌ ≧ ０．５ × △ｔP × Ｃ ÷ ｎ を満足する光路長Ｌに設定することを特徴とする色素レ
ーザ装置。2. The optical path length between a dye laser oscillating means for oscillating a dye laser light and an optical amplifying means for amplifying the dye laser light is represented by L, and the full width at half maximum of an optical pulse of an excitation light source of the optical amplifying means. Is Δt P , the speed of light in the air is C, and the transmission medium is
A dye laser apparatus characterized in that the refractive index of the material is n and the optical path length L satisfies L ≧ 0.5 × Δt P × C ÷ n .
手段の出射口に、上記色素レーザ光を増幅するための光
増幅手段から上記色素レーザ発振手段に戻りこの色素レ
ーザ発振手段内で反射して再び上記光増幅手段に入射す
る戻り光を除去する光アイソレータを設けたことを特徴
とする色素レーザ装置。3. An output port of a dye laser oscillating means that oscillates a dye laser light, returns from the light amplifying means for amplifying the dye laser light to the dye laser oscillating means and reflects inside the dye laser oscillating means. A dye laser device further comprising an optical isolator for removing return light incident on the optical amplifier.
手段と上記色素レーザ光を増幅するための光増幅手段と
の間に、偏波面保存光ファイバを設けたことを特徴とす
る色素レーザ装置。4. A dye laser device comprising a polarization plane preserving optical fiber provided between a dye laser oscillating means for oscillating a dye laser light and an optical amplifying means for amplifying the dye laser light.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34258292A JP2763241B2 (en) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Dye laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34258292A JP2763241B2 (en) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Dye laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196825A JPH06196825A (en) | 1994-07-15 |
| JP2763241B2 true JP2763241B2 (en) | 1998-06-11 |
Family
ID=18354884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34258292A Expired - Lifetime JP2763241B2 (en) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Dye laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2763241B2 (en) |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP34258292A patent/JP2763241B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06196825A (en) | 1994-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0259439B1 (en) | Efficient phase conjugate laser | |
| US3857109A (en) | Longitudinally-pumped two-wavelength lasers | |
| US6353499B2 (en) | Optical fiber amplifier with oscillating pump energy | |
| EP0568727B1 (en) | Laser beam combination system | |
| US4156852A (en) | Multipass laser amplification with near-field far-field optical separation | |
| US4039962A (en) | System for amplifying laser beams | |
| US5084882A (en) | Face pumped, looped fibre bundle, phased array laser oscillator | |
| US5043998A (en) | Narrow-bandwidth unstable resonator laser cavity | |
| JPH07505979A (en) | Method and apparatus for generating and using high-density excited ions in a laser medium | |
| US3660779A (en) | Athermalization of laser rods | |
| US5379147A (en) | Dye laser amplifiers | |
| JPH10190119A (en) | Method and device for operating laser system for free-space optical communication | |
| US9728932B2 (en) | Fiber coupled modular laser system | |
| US5022041A (en) | Near resonant Nd3+, solid state laser system | |
| JP2763241B2 (en) | Dye laser device | |
| US4748629A (en) | Phase locked RF linac free electron laser | |
| JP7097236B2 (en) | Laser device | |
| JPH06283798A (en) | Fiber laser and optical fiber amplifier | |
| US5559815A (en) | Pulsed laser | |
| JP2775185B2 (en) | Surface-pumped phased array laser oscillator with looped fiber bundle | |
| JPH11289124A (en) | Quantum-optical amplifier for optical communication system in free space | |
| US5394428A (en) | Controlled, high-power laser oscillator | |
| US3828275A (en) | Polarized multifrequency laser oscillator for holographic contouring | |
| JPH07193303A (en) | Alexandrite laser regenerating and amplifying method and device | |
| AU629844B2 (en) | End pumped, looped fibre bundle, phased array laser oscillator/amplifier |