JPH09307175A - レーザ装置 - Google Patents
レーザ装置Info
- Publication number
- JPH09307175A JPH09307175A JP14504396A JP14504396A JPH09307175A JP H09307175 A JPH09307175 A JP H09307175A JP 14504396 A JP14504396 A JP 14504396A JP 14504396 A JP14504396 A JP 14504396A JP H09307175 A JPH09307175 A JP H09307175A
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- laser light
- laser
- resonator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】入射レーザ光のパルス幅やチャープ量等が大幅
に変化しても、簡単な調整により、レーザパルス幅の圧
縮を可能とする。 【構成】4枚のミラー4、7、12、13から構成する
リング型共振器と、このリング型共振器へのレーザ光の
導入とリング型共振器からのレーザの取り出しとを制御
する2台のポッケルスセル1、2と、偏光器9と、レー
ザ光が安定にリング型共振器内を巡回する像転送光学系
3と、一対の回析格子5、6と、前記一対の回析格子
5、6を同時に回転する回転テーブル8と、ポッケルス
セル1、2に所定のタイミングで半波長電圧を印加する
ドライバ14、15と所定のタイミング信号を発生する
タイミング設定装置16とを具備する。
に変化しても、簡単な調整により、レーザパルス幅の圧
縮を可能とする。 【構成】4枚のミラー4、7、12、13から構成する
リング型共振器と、このリング型共振器へのレーザ光の
導入とリング型共振器からのレーザの取り出しとを制御
する2台のポッケルスセル1、2と、偏光器9と、レー
ザ光が安定にリング型共振器内を巡回する像転送光学系
3と、一対の回析格子5、6と、前記一対の回析格子
5、6を同時に回転する回転テーブル8と、ポッケルス
セル1、2に所定のタイミングで半波長電圧を印加する
ドライバ14、15と所定のタイミング信号を発生する
タイミング設定装置16とを具備する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ装置に関し、
特に回析格子を使用したレーザパルス圧縮装置に関す
る。
特に回析格子を使用したレーザパルス圧縮装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】回析格子の波長分散を利用して、レーザ
パルス幅の圧縮あるいは拡大を行うことは、良く知られ
た技術であり、特に近年はチタン・サファイア(Ti:Sa
pphire)レーザの出現により、フェムト(1フェムト=
10-15)秒領域までの極短パルスレーザ光も比較的容
易に得られ、高ピーク出力が必要な各種の応用方面に、
活発な研究活動が進められている。
パルス幅の圧縮あるいは拡大を行うことは、良く知られ
た技術であり、特に近年はチタン・サファイア(Ti:Sa
pphire)レーザの出現により、フェムト(1フェムト=
10-15)秒領域までの極短パルスレーザ光も比較的容
易に得られ、高ピーク出力が必要な各種の応用方面に、
活発な研究活動が進められている。
【0003】このようなパルス圧縮の原理を示す図3を
参照すると、一対の回析格子21、22を所定の間隔で
配置し、さらに入射レーザ光23に対して所定の角度で
配置すると、短パルス化した出射レーザ光24を得るこ
とができる。
参照すると、一対の回析格子21、22を所定の間隔で
配置し、さらに入射レーザ光23に対して所定の角度で
配置すると、短パルス化した出射レーザ光24を得るこ
とができる。
【0004】ここで、入射レーザ光23は、光ファイバ
等を通過中に自己位相変調効果と群速度分散とによって
パルス幅を広げ、同時にパルスの前半が短波長で、後半
が長波長となる、いわゆるチャープ化したレーザパルス
である。このレーザ光23が一対の回析格子21、22
で反射されると、その波長により光路が分岐して、長波
長成分(入+△入)はより短い光路36を、短波長成分
(入−△入)が長い光路34を通過するので、入射レー
ザ光23の前半部分は遅れ、後半部分は進むため、全体
として補正されることになり、パルス幅が圧縮される。
等を通過中に自己位相変調効果と群速度分散とによって
パルス幅を広げ、同時にパルスの前半が短波長で、後半
が長波長となる、いわゆるチャープ化したレーザパルス
である。このレーザ光23が一対の回析格子21、22
で反射されると、その波長により光路が分岐して、長波
長成分(入+△入)はより短い光路36を、短波長成分
(入−△入)が長い光路34を通過するので、入射レー
ザ光23の前半部分は遅れ、後半部分は進むため、全体
として補正されることになり、パルス幅が圧縮される。
【0005】ここで、回析格子21、22の配置は、長
短波長の光路長差が、入射レーザ光23のパルス幅T×
光速度cとなるように設定することにより、極めて短い
パルス幅を実現できる。出射レーザパルス幅が極めて短
かい場合は、時間軸に対して急峻なパルスが得られ、同
時に高出力が得られ、用途が拡大される。
短波長の光路長差が、入射レーザ光23のパルス幅T×
光速度cとなるように設定することにより、極めて短い
パルス幅を実現できる。出射レーザパルス幅が極めて短
かい場合は、時間軸に対して急峻なパルスが得られ、同
時に高出力が得られ、用途が拡大される。
【0006】しかしながら、回析格子を使用した場合の
光路長差は、回析格子の間隔と、レーザ光の回析格子へ
の入射角とにより決定されるため、入射レーザ光のパル
ス幅変動やチャープ量の度合により回析格子の設定角や
間隔等をその度に調整する必要があり煩雑である。
光路長差は、回析格子の間隔と、レーザ光の回析格子へ
の入射角とにより決定されるため、入射レーザ光のパル
ス幅変動やチャープ量の度合により回析格子の設定角や
間隔等をその度に調整する必要があり煩雑である。
【0007】特に入射レーザ光のパルス幅やチャープ量
等が大幅に変動した場合には、微調整の範囲では補整で
きず、新たに回析格子を追加して2対設けたり、配置関
係を根本的に変更する等の対策が必要となる。
等が大幅に変動した場合には、微調整の範囲では補整で
きず、新たに回析格子を追加して2対設けたり、配置関
係を根本的に変更する等の対策が必要となる。
【0008】特開平4ー307982号公報に開示され
ている固体パルスレーザ装置の構成を示す図4のブロッ
ク図を参照すると、この装置は、励起装置とパルス発振
器とパルス圧縮器とから構成される。
ている固体パルスレーザ装置の構成を示す図4のブロッ
ク図を参照すると、この装置は、励起装置とパルス発振
器とパルス圧縮器とから構成される。
【0009】励起装置は、チタン・サファイアレーザ励
起用のアルゴンレーザ1から成る。パルス発振器は、レ
ーザ媒質であると共にカー媒質であり、レーザ41によ
って励起されるチタンサファイア結晶42と、有機色素
からなる過飽和吸収体であって、受動モード同期をかけ
る機能を有する可飽和色素43と、各種光学素子44、
45、46、47とから成るチタンサファイアレーザか
ら構成される。パルス圧縮器は、パルス発振器から出力
される光パルスを圧縮すべく、回析格子48と折り返し
直角プリズム49とから構成される。
起用のアルゴンレーザ1から成る。パルス発振器は、レ
ーザ媒質であると共にカー媒質であり、レーザ41によ
って励起されるチタンサファイア結晶42と、有機色素
からなる過飽和吸収体であって、受動モード同期をかけ
る機能を有する可飽和色素43と、各種光学素子44、
45、46、47とから成るチタンサファイアレーザか
ら構成される。パルス圧縮器は、パルス発振器から出力
される光パルスを圧縮すべく、回析格子48と折り返し
直角プリズム49とから構成される。
【0010】かかる構成において、パルス発振器は、ア
ルゴンレーザ41によって励起されると、パルス発振器
内にレーザ光を発生し、このレーザ光は、先ず可飽和色
素43によって受動モード同期をかけられ、光強度を強
めた短パルスとなり、こうして短パルスとなったレーザ
光は、チタンサファイア結晶42を通過する際、カー効
果による発振器内自己位相変調効果と線形分散との作用
を受け、この結果、パルス内周波数掃引のある圧縮可能
な光パルスがパルス発振器から直接出力され、パルス発
振器から出力された光パルスは、パルス圧縮器(等価回
析格子対)による位相補償を受け、これによりパルスは
圧縮され、パルス幅がさらに短くなる。
ルゴンレーザ41によって励起されると、パルス発振器
内にレーザ光を発生し、このレーザ光は、先ず可飽和色
素43によって受動モード同期をかけられ、光強度を強
めた短パルスとなり、こうして短パルスとなったレーザ
光は、チタンサファイア結晶42を通過する際、カー効
果による発振器内自己位相変調効果と線形分散との作用
を受け、この結果、パルス内周波数掃引のある圧縮可能
な光パルスがパルス発振器から直接出力され、パルス発
振器から出力された光パルスは、パルス圧縮器(等価回
析格子対)による位相補償を受け、これによりパルスは
圧縮され、パルス幅がさらに短くなる。
【0011】しかしながら、かかる構成においては、入
射レーザ光のパルス幅やチャープ量等が変動した場合の
調整方法については何等開示がない。
射レーザ光のパルス幅やチャープ量等が変動した場合の
調整方法については何等開示がない。
【0012】特開平1ー233416号公報に開示され
ている光パルス圧縮装置では、一対の回析格子の間隔及
び配置角度を調整する調整部を設け、回析格子間の間隔
を調整することにより線形成分を補償すると共に、回析
格子の配置角度を調整することにより非線形成分を補償
している。
ている光パルス圧縮装置では、一対の回析格子の間隔及
び配置角度を調整する調整部を設け、回析格子間の間隔
を調整することにより線形成分を補償すると共に、回析
格子の配置角度を調整することにより非線形成分を補償
している。
【0013】更に、特開平2ー209783号公報に開
示されている光パルス圧縮装置では、光ファイバを用い
ずに光パルスを圧縮する目的で、反射波長と透過波長と
の波長特性が互いに異なる3種類の光反射手段を、レー
ザダイオード光路上に所定の間隔をおいて配置すること
により、原光パルスを圧縮した合成パルスが得られる。
示されている光パルス圧縮装置では、光ファイバを用い
ずに光パルスを圧縮する目的で、反射波長と透過波長と
の波長特性が互いに異なる3種類の光反射手段を、レー
ザダイオード光路上に所定の間隔をおいて配置すること
により、原光パルスを圧縮した合成パルスが得られる。
【0014】このような従来技術においても、上述した
問題点を記載するところがなく、その対策についても当
然触れるところがない。
問題点を記載するところがなく、その対策についても当
然触れるところがない。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、入射レーザ光の条件(パルス幅やチャープ量)が大
きく変動しても基本構成を変更しないで済み、また簡単
な調整方法によりパルス圧縮を実現するレーザ装置を提
供することにある。
は、入射レーザ光の条件(パルス幅やチャープ量)が大
きく変動しても基本構成を変更しないで済み、また簡単
な調整方法によりパルス圧縮を実現するレーザ装置を提
供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】前述の課題を確認するた
め本発明によるレーザ装置は、光路上に複数のミラーを
備えたリング型共振器と、前記共振器へのレーザ光の導
入及び前記共振器からのレーザ光の導出を制御するため
の一対のポッケルスセル及び偏光器と、前記光路上で回
転自在の回転テーブルに固定した一対の回析格子と、前
記一対のポッケルスセルに各々半波長電圧を所定の間隔
で印加するタイミング設定手段と、を備えて構成され
る。
め本発明によるレーザ装置は、光路上に複数のミラーを
備えたリング型共振器と、前記共振器へのレーザ光の導
入及び前記共振器からのレーザ光の導出を制御するため
の一対のポッケルスセル及び偏光器と、前記光路上で回
転自在の回転テーブルに固定した一対の回析格子と、前
記一対のポッケルスセルに各々半波長電圧を所定の間隔
で印加するタイミング設定手段と、を備えて構成され
る。
【0017】ここで、前記リング型共振器の光路上に、
レーザ光が安定に進行するための像転送光学系を前記セ
ルと前記回析格子との間に介在させる。また、前記偏光
器はS偏光を有するレーザ光を反射し、P偏光を有する
レーザ光を透過する機能を備え、前記一対のポッケルス
セルは、S偏光をP偏光に変換するセルと、P偏光をS
偏光に変換するセルとから成る。
レーザ光が安定に進行するための像転送光学系を前記セ
ルと前記回析格子との間に介在させる。また、前記偏光
器はS偏光を有するレーザ光を反射し、P偏光を有する
レーザ光を透過する機能を備え、前記一対のポッケルス
セルは、S偏光をP偏光に変換するセルと、P偏光をS
偏光に変換するセルとから成る。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を示す図1
のブロック図を参照すると、このレーザ装置は、第1の
ポッケルスセル1、第2のポッケルスセル2に所定のタ
イミングで半波長電圧を供給するための第1のドライバ
14、第2のドライバ15と、ドライバ14、15に各
々所定のタイミングを設定して駆動するためのタイミン
グ設定装置16と、後述するリング型共振器と、この共
振器への入力及び出力を制御するための第1のポッケル
スセル1及び第2のポッケルスセル2と、レーザ光を入
射及び出射するように導く偏光器9とを備える。
のブロック図を参照すると、このレーザ装置は、第1の
ポッケルスセル1、第2のポッケルスセル2に所定のタ
イミングで半波長電圧を供給するための第1のドライバ
14、第2のドライバ15と、ドライバ14、15に各
々所定のタイミングを設定して駆動するためのタイミン
グ設定装置16と、後述するリング型共振器と、この共
振器への入力及び出力を制御するための第1のポッケル
スセル1及び第2のポッケルスセル2と、レーザ光を入
射及び出射するように導く偏光器9とを備える。
【0019】ここで、リング型共振器は、安定に光が進
行できるようにするための像転送光学系3と、所定の間
隔をおいて所定の角度で配置された一対の第1、第2の
回析格子5、6と、第1のミラー7と、第2のミラー1
2と、第3のミラー13と、第4のミラー4とを備え
る。第1、第2の回析格子5、6は、共に回転テーブル
8に固定され、任意の回転角度に設定可能である。
行できるようにするための像転送光学系3と、所定の間
隔をおいて所定の角度で配置された一対の第1、第2の
回析格子5、6と、第1のミラー7と、第2のミラー1
2と、第3のミラー13と、第4のミラー4とを備え
る。第1、第2の回析格子5、6は、共に回転テーブル
8に固定され、任意の回転角度に設定可能である。
【0020】ポッケルスセル1、2をタイミング設定装
置16により所定のタイミングで動作させることにより
任意の回数だけレーザ光をリング型共振器内を巡回させ
ることができ、また回転テーブル8を適宜調整すること
により一回当りの光路長差を任意に調整できる。
置16により所定のタイミングで動作させることにより
任意の回数だけレーザ光をリング型共振器内を巡回させ
ることができ、また回転テーブル8を適宜調整すること
により一回当りの光路長差を任意に調整できる。
【0021】リング型共振器へのレーザ光の導入及びレ
ーザ光の導出は、一対のポッケルスセル1、2と偏光器
9とにより行われる。
ーザ光の導出は、一対のポッケルスセル1、2と偏光器
9とにより行われる。
【0022】本実施形態の動作を示す図2のタイミング
・チャートを参照すると,S偏光を有する入射レーザ1
0は、偏光器9で反射され、第2のポッケルスセル2を
通過するが、その際ポッケルスセル効果により、S偏光
が回転されてP偏光となる。
・チャートを参照すると,S偏光を有する入射レーザ1
0は、偏光器9で反射され、第2のポッケルスセル2を
通過するが、その際ポッケルスセル効果により、S偏光
が回転されてP偏光となる。
【0023】このレーザ光が、リング共振器内を巡回す
るが、再びポッケルスセル2を通過するときには、既に
ポッケルスセル2に印加された電圧が除去されているの
で、P偏光のままリング型共振器内を巡回する。このレ
ーザ光が、所定の回数巡回した時点で第1のポッケルス
セル1に半波長電圧を印加すると、このレーザ光はP偏
光からS偏光に回転させられるので、偏光器9で反射さ
れ出射レーザ11となる。こうして、レーザ光をリング
型共振器から導出することができる。
るが、再びポッケルスセル2を通過するときには、既に
ポッケルスセル2に印加された電圧が除去されているの
で、P偏光のままリング型共振器内を巡回する。このレ
ーザ光が、所定の回数巡回した時点で第1のポッケルス
セル1に半波長電圧を印加すると、このレーザ光はP偏
光からS偏光に回転させられるので、偏光器9で反射さ
れ出射レーザ11となる。こうして、レーザ光をリング
型共振器から導出することができる。
【0024】図1、図2を参照して、詳細に説明する
と、先ず入射レーザ10のパルス幅及びチャープ量が、
あらかじめ知られているから、与えるべき光路長差Dが
計算により求まる。次に、リング型共振器内のレーザ光
巡回回数Nを決定し、一回当たりの光路長差d=D/N
を求める。
と、先ず入射レーザ10のパルス幅及びチャープ量が、
あらかじめ知られているから、与えるべき光路長差Dが
計算により求まる。次に、リング型共振器内のレーザ光
巡回回数Nを決定し、一回当たりの光路長差d=D/N
を求める。
【0025】この一回当たりの光路長差dは、回析格子
5、6への入射角により、一義的に決まるので、回転テ
ーブル8を調整して、適切な角度に設定する。巡回回数
Nが定まれば、リング型共振器の光路長Lも決まる。こ
の光路長Lは、図1の第4のミラー4から第1のミラー
7、第2のミラー12、第3のミラー13を経て、再び
第4のミラー4に至るまでの光路長である。
5、6への入射角により、一義的に決まるので、回転テ
ーブル8を調整して、適切な角度に設定する。巡回回数
Nが定まれば、リング型共振器の光路長Lも決まる。こ
の光路長Lは、図1の第4のミラー4から第1のミラー
7、第2のミラー12、第3のミラー13を経て、再び
第4のミラー4に至るまでの光路長である。
【0026】ここで、第1、第2のポッケルスセル1、
2を動作させる時間間隔t=NKAL/C(光速度)が
計算でき、この間隔tとなるように、タイミング設定装
置16を設定する。
2を動作させる時間間隔t=NKAL/C(光速度)が
計算でき、この間隔tとなるように、タイミング設定装
置16を設定する。
【0027】以上の状態で、パルス圧縮装置を待機さ
せ、入射レーザ10の入射と共に、タイミング設定装置
16で第2のポッケルスセル2を動作させると、レーザ
光はリング型共振器内を巡回し、一回当たりD/Nの光
路長差dを得ることができ、t秒後の第1のポッケルス
セル1の動作により、出射レーザ11として外部に導出
する時点では、光路長差Dを得ているため、パルス圧縮
が行える。
せ、入射レーザ10の入射と共に、タイミング設定装置
16で第2のポッケルスセル2を動作させると、レーザ
光はリング型共振器内を巡回し、一回当たりD/Nの光
路長差dを得ることができ、t秒後の第1のポッケルス
セル1の動作により、出射レーザ11として外部に導出
する時点では、光路長差Dを得ているため、パルス圧縮
が行える。
【0028】その際、回析格子5、6は、レーザ光の入
射角を変えられるため、光路長差を連続的に変化でき
る。また、上述した通り、巡回回数も任意に設定できる
ため、結局、任意の光路長差を与えることができ、どの
ようなパルス幅のレーザ光に対しても、格別配置を変更
することなく、圧縮することができる。
射角を変えられるため、光路長差を連続的に変化でき
る。また、上述した通り、巡回回数も任意に設定できる
ため、結局、任意の光路長差を与えることができ、どの
ようなパルス幅のレーザ光に対しても、格別配置を変更
することなく、圧縮することができる。
【0029】本実施形態によれば、特に回転テーブル8
に搭載され、同時に入射角を変更できる一対の回析格子
5、6や、4個のミラー4、7、12、13を備えたリ
ング型共振器等を設けたため、どのような性質のレーザ
光に対しても、適切な光路長差を与えることが可能とな
る。
に搭載され、同時に入射角を変更できる一対の回析格子
5、6や、4個のミラー4、7、12、13を備えたリ
ング型共振器等を設けたため、どのような性質のレーザ
光に対しても、適切な光路長差を与えることが可能とな
る。
【0030】
【発明の効果】】以上説明したように、本発明のレーザ
装置によれば、入射レーザ光のパルス幅やチャープ量等
が大幅に変化しても、簡単な調整によりパルス圧縮がで
き、回析格子の増設や配置変え等を行わないで済むとい
う効果が得られる。
装置によれば、入射レーザ光のパルス幅やチャープ量等
が大幅に変化しても、簡単な調整によりパルス圧縮がで
き、回析格子の増設や配置変え等を行わないで済むとい
う効果が得られる。
【図1】本発明によるレーザ装置の一実施の形態を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図2】本発明の実施形態の動作を示すタイミングチャ
ートである。
ートである。
【図3】レーザ光のパルス圧縮原理を示す平面図であ
る。
る。
【図4】従来の固体パルスレーザのパルス圧縮器を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
1、2 ポッケルスセル 3 像転送光学系 4、7、12、13 ミラー 5、6、21、22、48 回析格子 8 回転テーブル 9 偏光器 10 入射レーザ 11 出射レーザ 14、15 ドライバ 16 タイミング設定装置 23、24 レーザ光 41 アルゴンレーザ 42 チタンサファイア結晶 43 可飽和色素
Claims (4)
- 【請求項1】光路上に複数のミラーを備えたリング型共
振器と、 前記共振器へのレーザ光の導入及び前記共振器からのレ
ーザ光の導出を制御するための一対のポッケルスセル及
び偏光器と、 前記光路上で回転自在の回転テーブルに固定した一対の
回析格子と、 前記一対のポッケルスセルに各々半波長電圧を所定の間
隔で印加するタイミング設定手段と、を備えて成ること
を特徴とするレーザ装置。 - 【請求項2】前記リング型共振器の光路上に、レーザ光
が安定に進行するための像転送光学系を、前記セルと前
記回析格子との間に介在させた請求項1に記載のレーザ
装置。 - 【請求項3】前記偏光器は、S偏光を有するレーザ光を
反射し、P偏光を有するレーザ光を透過する機能を備え
る請求項1に記載のレーザ装置。 - 【請求項4】前記一対のポッケルスセルは、S偏光をP
偏光に変換するセルと、P偏光をS偏光に変換するセル
とからなる請求項1に記載のレーザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14504396A JP2817709B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14504396A JP2817709B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | レーザ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09307175A true JPH09307175A (ja) | 1997-11-28 |
JP2817709B2 JP2817709B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=15376073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14504396A Expired - Lifetime JP2817709B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | レーザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2817709B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006229080A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Olympus Corp | 超短パルスレーザ伝達装置 |
CN103296571A (zh) * | 2013-05-07 | 2013-09-11 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 泵浦环形腔再生放大器 |
JP2014182402A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-29 | Canon Inc | ファイバレーザシステム |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP14504396A patent/JP2817709B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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