JP2824375B2

JP2824375B2 - 光遅延回路

Info

Publication number: JP2824375B2
Application number: JP5005878A
Authority: JP
Inventors: 一郎小林; 一郎山崎; 達樹岡本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-01-18
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1998-11-11
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JPH06214187A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、入射されたパルスレ
ーザ光を遅延して外部に出射させる光遅延回路に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は例えば日本原子力学会「１９９２
春の年会」（１９９２年３月２８〜３０日，東海大）刊
Ｌａｓｅｒ−Ｊ実験機本試験レ−ザシステム運転実
績（ＩＩ）に示された従来の光遅延回路の構成を示す構
成図である。図において、１は図示しないレーザ発振器
より入射されたパルスレーザ光、２はパルスレーザ光１
の光軸を中心にして所定角度傾斜させて設置された平面
部分反射鏡であり、この平面部分反射鏡２は光分岐点２
ａに入射されたパルスレーザ光１を透過させると共に、
パルスレーザ光１の一部を入射方向と直角方向に反射さ
せてパルスレーザ光１を透過光と反射光に分岐する。

【０００３】３ａは平面部分反射鏡２より入射された反
射光を直角に下方向に反射させる全反射鏡、３ｂは全反
射鏡３ａより入射された反射光を全反射鏡３ａに対する
反射方向と逆方向に反射させる全反射鏡、３ｃは全反射
鏡３ｂより入射された反射光を直角に上方向に反射させ
る全反射鏡、３ｄは全反射鏡３ｃより入射された反射光
を入射し平面部分反射鏡２の光分岐点２ａに反射させる
全反射鏡である。

【０００４】尚、全反射鏡３ｄ，３ａは平面部分反射鏡
２を中心とした左右方向にそれぞれ等距離で配置されて
いる。また全反射鏡３ｃは全反射鏡３ａとの対角線上に
それぞれの反射面が対向するように配置されている。更
に、全反射鏡３ｂは全反射鏡３ｄとの対角線上にそれぞ
れの反射面が対向するように配置されている。

【０００５】次に動作について説明する。入射されたパ
ルスレーザ光１は、平面部分反射鏡２への入射方向と同
方向に直進する透過光と入射方向と直角方向に反射され
る反射光に光分岐点２ａで分岐される。そして、平面部
分反射鏡２で反射されたパルスレーザ光１は全反射鏡３
ａにより直角に下方向に反射させられて全反射鏡３ｂ入
射させられる。

【０００６】全反射鏡３ｂは、入射されたパルスレーザ
光１を全反射鏡３ａに対する入射方向と逆方向に反射さ
せて全反射鏡３ｃに入射させる。そして、全反射鏡３ｃ
は入射されたパルスレーザ光１を直角に上方向に反射さ
せて全反射鏡３ｄに入射させる。この結果、パルスレー
ザ光１は平面部分反射鏡２の光分岐点２ａに戻り、再び
平面部分反射鏡２により入射方向と直角に下方向に反射
される反射光と入射方向と同方向に直進する透過光に分
岐される。

【０００７】この時点で分岐された反射光は、パルスレ
ーザ光１が光遅延回路に入射された時刻から遅延光路長
で決まる時間分遅れて出射されるパルスレーザ光１とな
る。また、分岐された透過光は再度全反射鏡３ａ〜３ｄ
間を反射されながら平面部分反射鏡２に入射され、反射
光と透過光に分岐される。この時、平面部分反射鏡２よ
り反射光となって光遅延回路より出射されるパルスレー
ザ光１の光強度は、平面部分反射鏡２の反射率、入射さ
れるパルスレーザ光１の光強度とパルス幅とレーザ発振
周波数、及び遅延光路長で決まる。

【０００８】更に、光遅延回路の影響を受けるパルスレ
ーザ光１の光軸は、光遅延回路を構成する平面部分反射
鏡２の材質、平面部分反射鏡２の厚さも含む寸法、及び
パルスレーザ光１の平面部分反射鏡２に対する入射角度
で決まる。従って、これら光軸決定要素のいずれかと入
射されたパルスレーザ光１との間に不整合が発生すると
光遅延回路より出射されるパルスレーザ光１の光軸にず
れが生じる。そこで、光遅延回路より出射されるパルス
レーザ光１の光軸が予め設定された光軸と常に一致する
ように平面部分反射鏡２と全面反射鏡３ａ〜３ｄの距離
及び各反射鏡２，３ａ〜３ｄの取り付け角度等を調整す
る。また、レーザ発振器より光学系を通して平面部分反
射鏡２に入射されるパルスレーザ光１の入射角度がずれ
た場合は、光学系により入射角度を補正した後に、光遅
延回路より出射されるパルスレーザ光１の光軸が予め設
定した光軸に一致するように平面部分反射鏡２と全面反
射鏡３ａ〜３ｄの距離及び各反射鏡２，３ａ〜３ｄの取
り付け角度等を調整する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の光遅延回路は以
上のように構成されているので、光遅延回路より出射さ
れるパルスレーザ光の光軸を予め設定した光軸に一致さ
せようとすると、平面部分反射鏡や全面反射鏡の取り付
け位置等を調整し光軸を調整する必要があった。しかし
ながら、回路の構成要素である反射鏡の数が多くなると
光軸調整が複雑になり、しかも光軸調整後であっても各
反射鏡の取り付け位置の経時変化により、長時間光軸を
安定させることが困難であった。更に、光遅延回路内の
空気の揺らぎによりパルスレーザ光の光波面歪みや光軸
に揺らぎ等が生じて光軸が安定しないという問題点があ
った。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、光軸調整が容易でしかも長時間
光軸を安定化し得る光遅延回路を得ることを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
遅延回路は、第１の窓と第２の窓とを有し、前記第１の
窓から入射されたレーザ光を前記第２の窓から外部に出
射する真空容器と、この真空容器内に設けられ、前記入
射されたレーザ光を透過させると共に、レーザ光の入射
経路に対して直角方向にレーザ光を反射させる光分岐手
段と、前記真空容器に設けられ、前記光分岐手段を間に
して双方の反射面が対向するように配置された第１反射
手段及び第２反射手段とを備え、前記光分岐手段によっ
て反射されたレーザ光を前記第１反射手段によって前記
第２反射手段に向けて反射した後に、前記第２反射手段
によって反射されたレーザ光を前記光分岐手段によって
前記第１反射手段に向けて透過させると共に、前記第２
の窓に反射させるようにしたものである。

【００１２】

【００１３】

【作用】この請求項１の発明における光遅延回路は、真
空容器の第１の窓より入射されたレーザ光が光分岐手段
によって第１反射手段に向けて反射されると、レーザ光
は第１反射手段より第２反射手段に向かって反射され、
更に第２反射手段によって反射されて光分岐手段に入射
される。その結果、光分岐手段は入射されたレーザ光の
一部を第１反射手段へ透過させると共に、そのレーザ光
の一部を第２の窓の方向に反射させて真空容器の外部に
出射させることで、真空容器に入射されたレーザ光は遅
延して出射される。

【００１４】

【００１５】

【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は本実施例における光遅延回路の構成を示す
構成図である。図において、１Ａは本実施例における光
遅延回路の光学系を収容した真空容器であり、この真空
容器１Ａは対向する壁面のそれぞれにパルスレーザ光１
を入射する第１の窓１Ａ１と入射されたパルスレーザ光
１を真空容器１Ａの外部に出射させる第２の窓１Ａ２を
備えている。

【００１６】更に、真空容器１Ａに収容された光遅延回
路の光学系は、入射されたパルスレーザ光１を透過させ
ると共に、パルスレーザ光１を入射方向と直角方向に反
射する光分岐手段としてのキューブビームスプリッタ４
と、このキューブビームスプリッタ４で反射されたパル
スレーザ光１を斜面５Ａ１より入射した後、第１直角面
５Ａ２により第２直角面５Ａ３に反射させ、再び第２直
角面５Ａ３により斜面５Ａ１に向けて反射して射出させ
る第１反射手段としての第１プリズム５Ａと、第１プリ
ズム５Ａから出射されたパルスレーザ光１を斜面５Ｂ１
より入射した後、第１直角面５Ｂ２により第２直角面５
Ｂ３に反射させ、再び第２直角面５Ｂ３により斜面５Ｂ
１に向けて反射させ、反射されたパルスレーザ光１をキ
ューブビームスプリッタ４に入射する第２反射手段とし
ての第２プリズム５Ｂより構成されている。ここで、４
ａは入射されたパルスレーザ光１を反射光と透過光に分
岐する光分岐点である。尚、第１プリズム５Ａの斜面５
Ａ１と第２プリズム５Ｂの斜面５Ｂ１は、キューブビー
ムスプリッタ４を介して対向している。

【００１７】次に、実施例１の動作について説明する。
図示しないパルスレーザ発振器より入射されて真空容器
１Ａの第１の窓１Ａ１を透過したパルスレーザ光１は、
キューブビームスプリッタ４の光分岐点４ａに入射され
ると一部は第２の窓１Ａ２方向に透過し、一部は入射方
向と直角方向に反射されて第１プリズム５Ａの斜面５Ａ
１より第１直角面５Ａ２に入射される。この入射された
パルスレーザ光１は第１直角面５Ａ２により下方へ直角
方向に反射されて第２直角面５Ａ３に入射される。そし
て、この入射されたパルスレーザ光１は第２直角面５Ａ
３によって直角方向に反射されて再び斜面５Ａ１より出
射される。

【００１８】出射されたパルスレーザ光１は、第２プリ
ズム５Ｂの斜面５Ｂ１より第１直角面５Ｂ２に入射され
る。この入射されたパルスレーザ光１は第１直角面５Ｂ
２により上方へ直角方向に反射されて第２直角面５Ｂ３
に入射される。パルスレーザ光１は第２直角面５Ｂ３に
よって直角方向に反射されて再び斜面５Ｂ１より出射さ
れる。

【００１９】斜面５Ｂ１より出射されたパルスレーザ光
１はキューブビームスプリッタ４の光分岐点４ａに入射
され、そこで第２の窓１Ａ２方向に反射されるパルスレ
ーザ光と第１プリズム５Ａの斜面５Ａ１方向に透過する
パルスレーザ光に分岐される。ここで反射されたパルス
レーザ光は、第１の窓１Ａ１より入射されたパルスレー
ザ光１が遅延光路長（各プリズム内における光通過距離
と各プリズム間における光通過距離の総和）で決まる時
間分遅延して第２の窓１Ａ２より外部に出射されること
になる。一方、透過したパルスレーザ光は再び第１プリ
ズム５Ａと第２プリズム５Ｂの間で反射を繰り返しキュ
ーブビームスプリッタ４に入射される。

【００２０】なお、光遅延回路より出射されるパルスレ
ーザ光の光強度は、キューブビームスプリッタ４の反射
率、入射されるパルスレーザ光の光強度とパルス幅とレ
ーザ発振周波数、及び遅延光路長で決まる。

【００２１】キューブビームスプリッタ４を第１の窓１
Ａ１を透過するパルスレーザ光１の光軸に対して垂直に
設置すると、キューブビームスプリッタ４から出射され
たパルスレーザ光１の光軸は変化することがない。更
に、第１プリズム５Ａより反射されるパルスレーザ光１
がキューブビームスプリッタ４の光分岐点４ａに入射さ
れ、ここで反射されたパルスレーザ光１と第１の窓１Ａ
₁ を直進してきたパルスレーザ光１とは第１のプリズム
５Ａと第２のプリズム５Ｂの取り付け角度を調整するこ
とで簡単に光軸を常に一致させることができる。また、
光学系を真空容器１Ａ中に収納することで空気の揺らぎ
による光波面歪みや光軸の揺らぎを防止することができ
る。

【００２２】上記、説明ではキューブビームスプリッタ
４より反射されたパルスレーザ光１をキューブビームス
プリッタ４に入射させる光学系に、プリズムを使用した
場合について説明したが、この発明に関連する技術の一
例としてキューブビームスプリッタ４にパルスレーザ光
１を入射させる手段として光ファイバーを使用してもよ
い。

【００２３】次に、動作について説明する。図示しない
パルスレーザ発振器より入射されて真空容器１Ａの第１
の窓１Ａ１を透過したパルスレーザ光１は、キューブビ
ームスプリッタ４の光分岐点４ａに入射されると一部は
第２の窓１Ａ２方向に透過し、一部は入射方向と直角方
向に反射されて第１凸レンズ６Ａで集光され光ファイバ
ー７に入射される。この入射されたパルスレーザ光１は
光ファイバー７内を通過して第２凸レンズ６Ｂに向かっ
て出射されると、第２凸レンズ６Ｂで集光されてキュー
ブビームスプリッタ４に入射される。

【００２４】この結果、入射されたパルスレーザ光１は
キューブビームスプリッタ４の光分岐点４ａに入射さ
れ、そこで第２の窓１Ａ２方向に反射されるパルスレー
ザ光と第１凸レンズ６Ａ方向に透過するパルスレーザ光
に分岐される。ここで反射されたパルスレーザ光は、第
１の窓１Ａ１より入射されたパルスレーザ光１が遅延光
路長（光ファイバー７の長さ等）で決まる時間分遅延し
て第２の窓１Ａ２より外部に出射するパルスレーザ光１
となる。一方、透過したパルスレーザ光は再び第１凸レ
ンズ６Ａで集光されて光ファイバー７に入射される。

【００２５】以上のような構成により、キューブビーム
スプリッタ４より出射されるパルスレーザ光１の光軸調
整は、光ファイバー７より出射されたパルスレーザ光１
をキューブビームスプリッタ４の光分岐点４ａに集光さ
せる第２凸レンズ６Ｂの位置調整のみでよくなる。更
に、遅延光路に光ファイバー７を使用することで光学系
が簡易化される。

【００２６】実施例２．実施例１では光分岐手段としてキューブビームスプリッ
タ４を使用してパルスレーザ光１の光軸変化を無くすよ
うにしたが、従来技術のように光分岐手段に平面部分反
射鏡２を用いても良く、その時、平面部分反射鏡の厚み
によって生じる光軸の変化を所定の厚みを有するガラス
製の補償板で補償するようにする。

【００２７】図３は平面部分反射鏡２によって生じる光
軸変化を補償板によって補償するようにした本実施例に
おける光遅延回路の構成図である。尚、図中、図１、図
４と同一符号は同一又は相当部分を示す。図において、
８は一定の厚みを有する補償板であり、この補償板８は
平面部分反射鏡２より第２の窓１Ａ２を透過するパルス
レーザ光１の光軸を中心にして所定の角度傾斜させて設
置されている。補償板８は一定の厚みを有してるため
に、入射されたパルスレーザ光１の光軸は補償板８の厚
み分屈折するので、補償板８を透過したパルスレーザ光
１の光軸は入射時よりもずれる。

【００２８】次に、実施例３の動作について説明する。
第２プリズム５Ｂの斜面５Ｂ１より第１直角面５Ｂ２に
入射されたパルスレーザ光１は第１直角面５Ｂ２により
上方へ直角方向に反射されて第２直角面５Ｂ３に入射さ
れる。そして、この入射されたパルスレーザ光１は第２
直角面５Ｂ３によって直角方向に反射されて再び斜面５
Ｂ１より出射される。

【００２９】斜面５Ｂ１より出射されたパルスレーザ光
１は平面部分反射鏡２の光分岐点２ａに戻り、再び平面
部分反射鏡２により入射方向と直角に下方向に反射され
る反射光と、入射方向と同方向に直進する透過光に分岐
される。ここで第１の窓１Ａ ₁ を直進してきたパルスレ
ーザ光１は平面部分反射鏡２の屈折率と厚さにより入射
光軸から平行にずれて出射される。だが、このパルスレ
ーザ光１は補償板８を透過する時、補償板８の厚みによ
りその光軸は予め設定された光軸の方向に屈折される。
そのため、補償板８の挿入角度を調整することで、平面
部分反射鏡２で生じる光軸ずれは補正できる。従って、
補償板８を透過して第２の窓１Ａ２より外部に出射され
るパルスレーザ光１の光軸は光遅延回路に入射されたパ
ルスレーザ光１の光軸と一致する。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、第１の窓と第
２の窓とを有し、前記第１の窓から入射されたレーザ光
を前記第２の窓から外部に出射する真空容器と、この真
空容器内に設けられ、前記入射されたレーザ光を透過さ
せると共に、レーザ光の入射経路に対して直角方向にレ
ーザ光を反射させる光分岐手段と、前記真空容器に設け
られ、前記光分岐手段を間にして双方の反射面が対向す
るように配置された第１反射手段及び第２反射手段とを
備え、前記光分岐手段によって反射されたレーザ光を前
記第１反射手段によって前記第２反射手段に向けて反射
した後に、前記第２反射手段によって反射されたレーザ
光を前記光分岐手段によって前記第１反射手段に向けて
透過させると共に、前記第２の窓に反射させるようにし
たので、温度変化による空気の揺らぎに起因するレーザ
光の光軸の揺らぎ、光波面の揺らぎを排除して光軸の安
定化を計れると共に、光軸調整が極めて容易になるとい
う効果がある。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１における光遅延回路の構成
を示す構成図である。

【図２】この発明の実施例１に関連した技術の一例を示
す図である。

【図３】この発明の実施例３における光遅延回路の構成
を示す構成図である。

【図４】従来の光遅延回路の構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１パルスレーザ光１Ａ真空容器１Ａ１，１Ａ２第１の窓，第２の窓４キューブビームスプリッタ５Ａ，５Ｂ第１プリズム，第２プリズム６Ａ，６Ｂ第１凸レンズ，第２凸レンズ７光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 27/00 H04B 10/10 H04B 10/105 H04B 10/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の窓と第２の窓とを有し、前記第１
の窓から入射されたレーザ光を前記第２の窓から外部に
出射する真空容器と、この真空容器内に設けられ、前記
入射されたレーザ光を透過させると共に、レーザ光の入
射経路に対して直角方向にレーザ光を反射させる光分岐
手段と、前記真空容器に設けられ、前記光分岐手段を間
にして双方の反射面が対向するように配置された第１反
射手段及び第２反射手段とを備え、前記光分岐手段によ
って反射されたレーザ光を前記第１反射手段によって前
記第２反射手段に向けて反射した後に、前記第２反射手
段によって反射されたレーザ光を前記光分岐手段によっ
て前記第１反射手段に向けて透過させると共に、前記第
２の窓に反射させるようにしたことを特徴とする光遅延
回路。