JPS62500135A - 臨界角回転プリズムｑスイッチ - Google Patents

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】 臨界角回転プリズムＱスイッチ 発明の背現 上−１１匹１１ この発明はＣＯ２ＴＥＡレーザとともに使用される回転プリズムＱスイッチに関 するものであり、この回転プリズムＱスイッヂは、臨界角より小さい角に対す− る相当量の損失と臨界角に等しいあるいは臨界角より大きい角に対するＯに近い 損失の間をスイッチブるような光の損失を生成するために臨界角の近くでの内部 反射（全反射）の原理を利用している。

ニー【１良Ｌ ＣＯ２レーザは以前から使用されていて、連続あるいはパルスレーザビームを生 成するために使用される。ＣＯ２レーザは平均出力が高く、同時にスペクトル純 度と空間的なコヒーレン１〜を高く保ら続けることができる。放電は最も一般的 な励起の方法である。窒素とヘリウムを充填ガスに加えることによって動作効率 と出力は著しくに増加する。ヘリウムは端末レーザレベルの低下＜ｄｅｐｏｐｕ ｌａ口ｏｎ）を促進し、Ｎ２は衝突による一Ｌネルギー転送によってＣＯ２の分 子を励起させる。敢ｔを助長するために連続波〈以下ＣＷという〉励起されたＣ Ｏ２レーザは１００１〜ル程度の低い圧力で動作される。

共振器内のレーザ光線路を閉止し、それによってレーザの発振を阻止することに よって放電媒体中にエネルギーを蓄積覆ることが可能である。阻止が突然取去ら れると、レーザからの出力は、平均連続波発振出力より２〜３桁大きいピーク出 力の短い持続時間のパルスが発生する。この様な動作のし一ドはＱスイッチング と呼ばれる。ガスがＣＷ放電によって励起されるような典型的な従来技術の装置 では、レーザ空洞ミラーの１つを回転ミラーと取替えることによってＱスイッチ ングが行われる。回転ミラーが反λｊ側の静止ミラーと整列するごとにレーザパ ルスが生成される。

ＣＯ２レーデからの高いピーク出力のパルスを生成するもつと効果的な方法は、 より高い圧力でガス媒体のパルス化された高圧放電を利用することである。この 方法はＣＯ２ＴＥＡ　（トランスバーサル励起された大気中の）レーザと呼ばれ 、そのレーザ内では気圧が１気圧近くであり、放電の速度は大変速く、光線軸に 対して横方向である。より高い圧力で動作することによって、励起されたＣＯ２ 分子の密度が高くなり、それに比例して最大出力が大きくなる。より高い圧力で 放電させることの困難さは、横方向の放電路の艮ざを短くすることによって解消 されるａＣＯ２ＴＥＡレーザの高いピーク出力はＱスイッチによって達成される のではないく、利得をレーザパルスより速くする高速放電の結果による。この方 法は利（９スイツチング″と呼ばれる。

高速放電方法は多くのレーザの応用にＪ３いて好ましいことではない。というの も、ピークの１／１０から１／４のパワーレベルでレーザ発振を維持するために 最初のレーザパルスの後に十分な窒素の励起を続けなければならない。通常バチ イル°′と言われている主パルス後の出力エネルギーは典型的にエネルギーの半 分以上を含み、数マイクロ秒続く。レーザ測距器の応用では、テイルは受信機に 後方散乱され、このようにテイルが存在づる故マイクロ秒の間受信機を′めくら にする″、つまりテイルは許容できない状態になる。

テイルはＱスイッチを付加えることによって除去することができ、その場合Ｑス イッチは主パルスのためにオンになり、ぞれからテイルを阻止するためにオフに なる。またＱスイッチはレーザパルスが最大利１ワ近くで発生するように、最初 のスイッチを開くのをぼらせることによって最大の出力を上げるように操作され る。利得スイッチの行われたレーザに対しては、レーザパルスの増大は最大利得 の前に発生することが十分に可能であり、そのためテイルエネルギーを上げるこ とになる。

ＣＯ２下Ｅ△レーデはたった数マイクロ秒の間だけ励起された状態であるから、 ガス放電とＱスイッチの開放との間の詩１１Ｈの遅れのに対して数百ナノ秒のタ イミングの正確さが要求される。これまで、電気・光学的Ｑスイッチだけがこの 様なタイミングの正確さを与えることかできた。しかしながら電気・光学的Ｑス イッチは、ＣＯ２ＴＥＡレーザを使用するとコス［・、？！２雄性、こわれやす さ、レーザの損傷に敏感であること等重大な欠点がある。

Ｃ０２ＴＥΔレーザに回転プリズムＱスイッチを使用する装置は、１９８４年８ 月２日に出願された米国特許出願用６３７，０９７号明細書に開示されている。

この明細書は回転プリズムＱスイッチについて記載し、このＱスイッチではプリ ズムがレーザ共振器のミラーの間に置かれ、プリズムの回転がプリズムの１回転 ごとに互いに整列することによって走査するように配■されている。この明細店 にはまたこの発明でも使用される光・電子タイミング装置について記載され、回 転プリズムとガス放電が同期するように必要なタイミングの正確さが与えられる 。前記明細書のＱスイッチが共振器の整列を変更することによって動作するのに 反し、この発明のＱスイッチは良好な共振器の整列を保つけれども、しかしプリ ズムを介して光の伝送をスイッチする。

本発明の概要 この発明は、回転プリズムＱスイツヂを使って動作するように構成されたＣＯ２ ＴＥＡレーザを提供し、プリズムが臨界角を通って回転するとき、１００％近く の伝送から実際にそれより少ない伝送にスイッチされる光伝送を作り出すために 、プリズムは臨界角近くの全反射を使用する。回転プリズムＱスイッチはレーザ 共振器のミラーの間に挿入され、レーザ共振器のミラー整列がＱスイッチの回転 によって変化しないように構成されている。

米国特許出願用６３７，０９７号明細四に開示された光・電子タイミング装置は プリズムが臨界角にある時間にガス放電を同期さける方法であり、放電はそれよ り約４マイクロ秒早く始まる。タイミング装置の像を形成する光学系は機械的に 接続され、Ｑスイッチプリズムによって回転するグレーデットインデクスファイ バロンドを備えている。タイミングパルスは回転プリズムの１回転ごとにタイミ ング装置によって生成される、、１ノーザの１ネ一ブル信号とタイミングパルス が同時に生（ルうと、１ノーザバルスを生成ザるためにガス放電が開始する１、 このようにＰＲＦはレーザの１．ネーブル信号によって制御され、パルスはタイ ミング具有にＪ、ってプリズム回転と同期される。

Ｑスイッチは回転の方向を２つのうち１つを選択することＣ，ＣＯ２ＴＥＡレー ザで動作１−ることができる。オンからＡ）にスイッチする６向の回転によって 、ＣＯ２１Ｅ△レー↑ｆ　！Ｊ　ｌ！Ｉ　青スイッチすることができ、主パルス の４ぐ後のテイルの最初←二Ａ７にされ、１ノたがってテイルを阻止する、ある いｔ１本ノから号ン＋、＝スイッチＡる逆方向の回転に１よって、ＣＯ＞：ガス θＶ体が最大利得に近くなるまで、レーザパルスは遅延され、それ（こ」：つで シー１ｆパルスのピークパワーを上げる４、別の実論例に４３いで、プリズムは ２度スイッチするように構成され、まずオフからオンにスイッチし、少したつと 再び−４）に戻るようにさ′４する、。

図面の簡単な説明 この１と明の特徴と［」的をさらによ・（理解す・５ために、添附され１．：図 に関係しＣ１スＩＺの説明がなされる。

第１図はパルス化し・た１だ一朝出力パルス列を生成するためにＱスイッチのよ うな回転反射器を使用するよ）に修正された連続弁１に型Ｃ０２１／　’ｆの簡 略化した断面図であり、第２図は電気・光ｑ・的Ｑスイッチを使用して修正され た従来技（（ｉによるＧＯ２丁Ｅ　Ａ　ｌノーザの簡略化した断面図であり、第 ３図はこの発明によって臨界角を通ってプリズムが回転するときに１００％の伝 送からそれより実質的に少ない伝送にスイッチされる光伝送を生成するために、 臨界角近くの全反射による回転プリズムＱスイッチを備えたＣ０２ＴＥ△レーデ の部分的断面図であり、 第４図は亜ｔＯヒレン化物を右する回転プリズムＱスイッヂの臨界角近くの角で 正規化された光の強さく伝送）を表わすグラフであり、 第５図は臨界角スイッチング技術を利用覆るもう一つのプリズムの構造図であり 、 第６図は光・電子タイミング装置を備える簡略化された光学的構成部分の図であ り、 第７図は第３図に示されるＣＯ２ＴＥＡレーザのｌ・リカーパルスのタイミング とその結果として生じるレーザパルス出力とを示すタイミングのシーケンス図で ある。

同一符号は各図で同一の構成部分を表わしている。

１明の詳細な波乱 この発明を正しく説明するために従来技術によるＣ　Ｏ２レーザ装置についてま ず説明される。

第１図は回転ミラーによってＱスイッチｔ−ドで動作するように修正された従来 技術による連続発振型高出力炭酸ガスレーザ８を示している。Ｑスイッチングモ ードでＣＯ２型レーザを動作することの利点は、本出願の背景の部分に前述され ている。本質的に、Ｑスイッチングは持続時間の短いレーザ出力パルスとピーク パワーを提供する。第１図に示されるＪ：うに、Ｑスイッチング（まレーザ共振 器ミラーの一つを回転ミラー１０と取替えることに−よって）構成される。簡略 化した図の１ノーザ８は附随的に一１ルー・メタ窓１２、耐熱管１３、冷却（通 常水）用の注入口とｈ’！出口１８と２０を備える容器１６、気体注入［１２２ ど放出口２４、柔軟なベロー２５、出力ミラー２７を備えている。電位電源２８ は図に示されているように抵抗３２を介して電極２９．３０間に接続されている 。典型的にＣＯ２とＮ２と１−（ｅを含むＨ，７合ガスは注入口２２を介して管 １３に注入される。ミラー２７は誘電体で被覆され、１０，６ミクロンのレーザ 放射３３に対して部分的に透明であり、部分的に反ＤＩ　する。

システムの動作中、ミラー１０ど２７の光学的な整列が周期的に生じるように、 ミラー１０が回転される。ピークパワーのし〜ザバルスの速続づる列は切断や機 械加工動作光通信および光レーダに対して有用である。

第２図は速い放電の電気励起を利用するＣＯ２ＴＥＡレーザ４０（活性媒体の励 起がレーザ光線軸に対して横断方向であり、また放電がより短いため、ＣＯ２は 縦方向に励起されたガスレーザに対するより高い気圧の範囲で動作することがで きるＣＯ２レーザ型であり、このようにレーザ作用をする分子がより密度が高い ために単位容積に対してより高い出力を出づことができる）を示している。説明 を簡単にするために、ガスと冷却用の注入口と放出口は図には示していない。レ ーデ４０は水冷を用い、また高いＰＲＦ（パルス反復周波数）の動作のための熱 交換器を介してガスを循環させることもできる。レーザガスの混合物は１気圧近 くで耐熱管４２に導入される。耐熱管４２は平行板電極４４と４６を備える。セ ラミックコンデンサ４８と５０はコンデンサの間に板電極４４．４６と平行に張 られた予備イオン化用トリガー線５２を支持する。全反射するミラー５４と部分 反射するミラー５６は先兵振器空洞を形成するためにレーザ４０の両端に配置さ れる。１０．６ミクロンにおけるレーザ出力５８は出力ミラー５６によって伝送 される。

システムの動作中、トリが発生器６２は高電圧パルス発生器６４を付勢し、？３ 電圧パルス発生器の出力は金属の電極４４に供給される。パルス発生器６４によ って生じた高電圧パルスはグロー放電を生じさせるように管４２内のガスをイオ ン化し、グロー放電が発生するようにし、グロー放電はレーザの動作のために活 性媒体（この場合００２分子）を反転分布状態に励起されるようにする。トリが 発生器６２は遅延装置６６で遅延した後光シャッタ装置６８に高電圧パルスを供 給するために１１゜■、パルス発生器６７を付勢にする。光シヤツタ装置６８は 前述の電気・光学的Ｑスイッチであり、スイッチがオンになるまでミラー５４と ５６によって形成されるレーザ共振器内レーザの光の伝送を妨げるのに効果的で ある。シャッタ装置６８は典型的に各端に偏光装置６９を有するＣｄＴｅ電気・ 光学結晶を具備する。シャッタ装置６８は、Ｈ，Ｖ、パルス発生器６７からの高 電圧パルスがシャッタ装置６８に供給される時、シャッタ装置６８は１０．６ミ クロンでレーザの光を送信する。この様な高電圧は典型的に一定の持続時間のパ ルスである。

遅延装置６６は遅延時間が予め定められていて、利得媒体が最大利（びに近い時 に、レーザパルスを生じさせるためにためにシャッタ装置６８を開くように泗ば れ、それによってピーク出力を生じさけ゛る。シャッタ装置６８に供給される高 電圧パルスの持続ＢＩｊｐ間は主パルスの後すぐにシャック１ム置６８を閉じる ように）ｎばれ、それによっＣ通常その後に続く低い強度のｊ゛イル■１トする 。

正確なタイミングは遅延装置６６とシャッタ装置６８を組合ゎ１　？＞ことによ ′）Ｃすえられるが、このような組合わせ【ｊ、」ス１−がかかり、複雑で、こ われやすく電気・光学シ１アッタ６８と（頓ソＩ：装置６９がレーザのｊ１傷に 敏感なｌこめ、ＣＯ２ＴＥＡし・−リ°用に使用されることは稀である。

第３３図１．）、（二の発明によって修正された第２図に示される００２丁［△ １ノー看ｆを表わ−す。この発明はＣＯ２ＴＥＡレー・ヂについて説明されるが 、コリメー１〜．きれた光のビームを急速にスイップ覆る他の型のレーザでも使 用できる。

内部空洞Ｑスイッチプリズム７ｏは軸７１を中心に回転するよう（こ設置されτ いイ＞、：ミラー５４と５６の間で形成されるバ振器２洞て／ｌＥ成される光は 図に示されているようにブリズ／Ｊ７０の傾↑゛１面７Ｇと７８に」：って反射 される。ミラー５４ど５６はブリズ１１７０の内反躬傾斜面７６と７８を介して 光学的に整列されている。

プリズムｌＯは、ミラー５４と５６に対して垂直な共振器軸８ｏに臨界角に近く 、第３図に示すように傾斜している２つの平行な面７６．７８をととｂに、入口 端面１２．７４を右する。臨界角というのは全反射が密度の高い媒体からそれよ り低い媒体に移動する光に対して生じる最少角であり、この最少角は境界部（ま た振幅がＯに下がる）を掠める屈折した光線を引起こす。

それより大きい角では、入用する実質上り−べての光は内部に反０４される。

この発明の１実施例である第３図の回転方向は軸７１に対して時ａ１方向である ５杖振器の軸８０ど面７Ｇと７８が臨界角になる前の状態では、共振器軸８０に よって定められた入ａ・１光線の実際の部分は各々の而７Ｇと７８−ｃ失ねり、 る。臨界角でまたは臨界角の越えて、八Ｑ４りろ光線は実際には失われることな く、すべて々躬される。入射しぞしノて出力′！ｉる光線はプリズムＴｏの方向 の平行には関係がないことに汀、Ｑすべさであり、したがって共振器の整列は変 化しない。

プリズム７０は整列されたミラー５４と、５６によって形成される１、・−リ゛ のＱスイッチとして動き、共振器のミラーに対する垂線は共振器軸と、プリズム ７０の而７Ｇと７８とレーザ光線によ−）て作られる角とを決定づる。１１−振 器の往復１−ランジットごどのプリズム面７Ｇと７８での４つの内部反射の総Ｆ ｆｔはスイッチされた損失に加えられる。

全反射される光線の反射における正規化された光の強さ、ｒＰど１゛８はフ１ノ スネル公式によって（りられ、次の通りに紳Ｒｐ＝ｔａｎ（θ１−θｙ）Ａｐ １１−７１”ゝ △とＲ（３１それぞれ入射振幅と反射ｆ２幅であり、ｐ、！：ｓは入射面にそれ ぞれ平（ｊおよび垂直な偏光成分を表わす。θ１とθ工はそれぞれ面の組線に対 する入射および送出される光線の角である。反射した光線（平行なまた垂直な偏 光成分に対する〉の正規化された光の強さｒｐとｒ９は、而７６と７８からの反 射と臨界角より小さい入射する角を表ゎＪ゛。臨界角より大きい角であるｒｐと ｒ８は同一である（っまり全反射である）。共振器の往復ごとに面７６と７８か らの４つの反射があるので、Ｑスイッチの減衰はｒｐどｒ９の４倍になる。

屈折率が２．４０の亜鉛セＩノン化物は１０．６ミクロンで動作するプリズムに 適した材料である。亜鉛セレン化物に対するｒとｒ　の曲線はＶ−Ｗｍより小さ い入射の角△の機能として第４図に示されている。典型的なＣＯ２ＴＥＡレーザ は１５ｃＩの放電管で１０ｍにつきおよそ２％の利得がある。往復トランシット につき２０％の出力結合のために、ネット往復利得は、０．９１　（１／　１． ５の４乗根）以下になるように正規化された光の強さを必要とする１、５である 。ネット往復利得が９．１であるということは、角△あるいは０．０３以下の゛ ホールドオフ角′角〈レーザ媒体の利１７を埋合わせるのに十分なプリズム７ｏ の損失のある角であり、そのためレーザパルスの増大を防ぐする）によって達成 される。ブルースタ角の板８３が平行な偏光のみを可能にするために共振器に（ イ品えられるのであれば、ホールドオフは０．００１度以下の角Δによって達成 される。

スイッチングのスピードでは、臨界角と、損失がディルを維持する程高くはない 角の間のプリズム内の内部反射された光線を回転さけるための時間である。ディ ルを効果的に消去するために、スイッチングのスピードはディルの持続時間より も短くならなければならない。スイッチングスピードτは次のように算出される 。

ここで、ＷがｒｐＩＩｌのプリズム回転速度であり、Δはホールドオフ角であり 、またｎは屈折率である。

通常ホールドオフ角は、而７Ｇと７８が平行であることとプリズムの面の平坦さ と回折が影響を与えるようなプリズムの回転速度とは異なった要因の結合によっ て大きくなる。これらの要因はレーザ光線の角の不鮮明さを増やし、結果的にホ ールドオフ角を大ぎくすることになる。６３２．８ナノメータで、また１０秒間 の面７Ｇと７８が平行な′１／８λの平坦性の規格は、０．００５度のホールド オフ角に適合し、通常これら２つの要因は限定する要因として消去される。１０ ．６ミクロンで動作する波長で、ホールドオフ角は通常最大口径のシステム以外 のすべてに対して回折によって限定される。典型的な２０ｍ１ｌの口径に対し、 回折によって生じる角の不鮮明な部分は見積りスイッチ速度を３００ナノメ一タ 秒にするように４０Ｋ　ｒｐｍのプリズム回転を必要とする約０．０３度であり 、およそ１０の７７クタで典型的ディルの持続期間を減少させる。ディルの間の 利（ｑはピーク利得よりずっと低いので、控え口な見積りとなっている。

前述のＱスイッチの実施例で、プリズムがレーザ共振器の臨界角を通って到達し 、また通過するとき、オンからオフにスイツブーされるよ−）に第３図のプリズ ム７０は反時計方向に回転−する。Ｑスイッチプリズムがこのように′動作され ると、Ｃ０２ＴＦ三△レーザはＱスイッチ−をオン（二づるど利ｊワスイ・ンヂ が町１１ヒになり、ガス放電のタイミノ゛グ゛は、プリズムが最初の高いビーク パワーパルスの直後どアイルの最初に臨Ｗｆ６に到達乃るよう）に調整される。

光の損失は、角Δが到達するまでに臨界角以ＩＺになる角とともに増７１１　Ｌ 、そのときデー１′ルを生じさｔするし、　４Ｊ’発振［よりはや＠持されず存 在（・なくなる。

このように−アイルは、トバルメの後？（）０か６３（）Ｏナノ秒内で除外され る。

Ｑ−スイッチの第１２の実施例では、プリズムだ共振器の最初の角を通、　？” ｊｌＪ達１ノ、通過号−るどきに共振器がオ′ノからオン（こスイッチ−される よ−）〔ニプリズム（まｆｆ、￥音方向Ｅ回転する１１．二〕の、」、うＭ−７ リズムが動作さね、・５と、Ｇ　Ｏ２丁［Δ１ノー）「のビークパラ−は、炭酸 カス媒体のピーク利得にｔするまで、１ノー４ｆ″パルスを遅６１ノることによ って１曽大する。（二のことは、炭酸ガス媒イ木のピーク刊４り）斤くでＬノー ＋ｒパルスを１−成ケる１、″め【、ニプリズムが適当な時に臨界角に到ηツる ようにガス放電のタイミングを調整（ることに、Ｉζって達成される。この実施 例のパルスの後Ｑスイッチはそのままなので、窒素テイルＢ生成されるが、最初 のレーザパルスが遅延されろため窒素アイルは若干少なくなる４、 第５図はオフーＡンーＡフシーケンスで、ディルを除くためにピーク利得（Ｎｊ 近でスイッチオンし、またオフできるように、どららの方法にもスイッチできる ように描成されたプリズムを示している。ブ（ノズム９０の２個の内部反射面９ ２と９４の間の角（ま臨界角の２倍より多少大きく作られでおり、余分な角は好 ５１シいＱスイッチオン”１１間をＩ２仇する。第５図のＩｌ、￥訂１）向の回 転を仮定すると、プリズム９０１．；ｌ　、　ｍ初に全反射する而が臨界角に到 達する時にスイッチオンし、２番目に全反射する面が臨界角に到達りるまでその ままである。また図ｋＴ　＋、を示されていないが、１ノーヂミラ〜と空洞は光 の１で一ム９８にほぼ相η作用し合うように配置されている。

第６図はこの発明のによる光・電子タイミング装置１００を承り。電気・光学的 装置と回転プリズムＱスイッチの間には大きな相違があり、プリズムスイッチで は、レーザパルスはプリズム／メ共ｉｌｉ器のミラーと整列されている時にだけ 生じる。

タイミング装置７９はプリズムが整列される前の適当な時に放電を始めるために 予備整列信号を生成−（する。Ｃ１”）２ＴＥＡレーザのために必要な先行時間 ｔよ典型的に出力のショットからショーｌＩ＋＝への変化をｆｆｌ少に′づるた めに１０％の最大変化〈パルスＩ８１始時の反復の可能性）で・約４マイク１」 秒である。本発明と米国特許出願第６３７，０９７号明細書の発明の以前は、回 転プリズムＱスイッチは、ガスｔｉ′ｉ電のタイーミングに問題があるためにＣ ０２ＴＦＡレーザには使用できなかった。

タイミング装置　ｉｏｏは、グレーデッドインデクスゲラスロッド１０１と、ス リット１０２とそれに関連づ“る平面１０６、ビンボール１０４と、ＬＥＤ（発 光ダイオード）源１１０と、フＡト検出器１１２とを備えている。グ１ノーデッ ドインデクス［１ツド１０１（このようなＳ　Ｅ　Ｉ−Ｆ　ＯＣファイバの光ロ ッドは日本シー１−グラス株式会社で製造されている。）はコアの屈折率がその 先軸上で最大であり、周囲に近付くにつれ連続的に減少でるような半径方向の放 射線状の屈折率分布を持つ。またこのようにロッド７０１は）ｍ常の球面レンズ の特質を備える。光像の特性はロッドの長さと光源対象の位置によって決定され る。

スリット１０２とピンホール１０４は回転軸７１を介して線からおよそ同じ距離 でまた線上に位置される。ロッドがスリン１−１０２の面１０Ｇ上にビンホー・ ルの正立の大陸を形成するために、ビンボール／スリットの分離とグレーデッド インデクスＤツドの長さが選ばれる。倒立象よりむしろ正立の実像を形成する方 がＩｆなのは、ビンホール１０４の逆立像が、光が取込まれることによって、ど ンホール１０４と整列をすることによってロッド１０１が回転する時にスリット 面１０６の上で静止するからである。一方正立像は、ロッド１０１は整列位置を 通って回転する時に矢印１０８の方向にスリン１〜１０２を走査する。光の中継 をするように配置された一対のレンズ（正立像を生じさせるために〉はロッド１ ０１　と同じ動きをするように使用されるが、ロッド１０１は小さいのでに従来 技術である。ピンホール１０４の後面はＬＥＤ光源１１０によって連続的に照射 され、黒用されたピンホール像はスリット１０２の後面のＰＩＮフォ１〜ダイＡ −ド１１２によって検出される。ロッド１０１の長さとピンホールの位置は像の 型を決定する、つまりスリット１０２で＠は王立にあるいは倒立に形成される。

スリンｈ１０２の幅Ｗは像の幅の程度であることが好ましいが、スリットの長さ は本発明の動作にはあまり影青しない。光の発出面の小さいＬＥＤはしたがって ビンボール１０４（ピンホールは像の大きさを明確にするためにだけ使用される ）の必要性を無くすために使用できるということに注意すべきである。小さい像 にはよいタイミングの正確さを得るために望ましいものである。

ロッド１０１の１回転ごとに１パルスだけを生成することが望ましいため、ピン ホールの像が、矢印１１４が示すような間違ったロッドの方向を向いてフカ１− ダイオード１１２を横切って通らないように、ロッド１０１の不明瞭さは僅かな 角で、ロッドの一端をカットされる。

動作中、ピンホールの像が正確なロッドの方向を向いてスリット１０２を横切る 時、パルスはフ第１〜ダイオード１１２によって生成され、Ｔｉ極８８（第３図 ）に接続される論理レベのパルスを生じさせる。レーザのエネーブル信号が８９ に現われる時、高電圧パルサ６４は付勢され、前述されたようにまた電気・光学 的Ｑスイッチを表わす第２図のようにＣＯ２ＴＥＡレーザ４０でガス放電をなす 。

ピンホールとスリットの組合わせとグレーデッドインデクスロツドと共振器ミラ ーとプリズムとの相対的な角の関係は先行角を設定し、この先行角はプリズム回 転の速度と共にトリガパルス先行時間を決定する。先行角は、プリズムが臨界角 に到達する、およそ４マイクロ秒前にガス放電を開始するように調節される。先 行角は大変小さい（典型的に０．２度）ので、角はピンホールとスリットのＩｊ 向の調節によって設定されなければならず、レーザが便利なＰ　ＲＦで動作され る間にレー（ｆの出力を最も有効に゛する。必要とされている角Ｊ、りすこしだ け大きく角を調節し、電子回路の可変遅延を付加−４ることちまた（ｉ用である 。

第７図にはアイルを防ぐためにスイッチがオンからオンになるタイミングシーケ ンスが示されている。フォＩ−ダイオード１へリガパルス８Ｂは、ブ１ノズムが 臨界角（反時計方向で回転するプリズム７０）より大きいように回転位冒の時に 、Ｑスイッチがオンに４．）るよ゛）に、時間遅延＋２４の後の高圧パルス発生 器を付勢する３、ｉ！’ｌｉ電圧出力パルス１２０はグ［１−敢電を形成する炭 酸ガスのｄ合物をイオン化す゛る。レーザパルスの増大は、ガス欣７「の後およ ぞ１１マイクｎ秒でレーザパルス１１Ｂを生成するのに一１〜分な利得が得られ ！、：時に始まる。故電のタイミングは、プリズムが臨界角θ。に到達するよ） に、１ノー１Ｆの発振をさらに防ぐために最初のレーデパルスのおよそ最後（こ 調節され、したがっＣγイル１２０Ｌｔ消去される。実際には、）ｒ常に小ざい アイル部分１２２は残つ−（いる。

プリズム７０は時計方向Ｓ同転し、光の損失は、ｆａ人利得が炭酸ガス媒体で達 成されるまτ゛１１ノーザバルス延するように調節されたタイミングととしに、 Ａ）からＡ−ンのシーケンスて゛生成される。このこノーで、１ノーザがＩＪ得 スイッチすることが可能な時より大きいビーＱパワー出力パルスを作り出す。

アイルはより短い持続時間ではあるがやはり生じる。

パルスタイミングの変化あるいは゛ジッタ゛′は本発明の重要なパラメータであ り、フＡト検出器！・リガパルス８８と最適のゾリズムスイツヂングタイムとの 間のショットからシ］ツ１へまでの時間の変化に関係する。タイミング装置７９ のパルスジッタの３３つの最大要因は、フカ１−ダイオード電流パシス撮幅と、 プリズム［［η転速度と、パルス発生器内の遅延時間の変化である。これらのパ ルスジッタは２％内にプリズム回転速Ｌｒ〔を、１ｉ１１罪することによ−Ｉ　 Ｙ７減少し、パルス発生器電子とパル、λの）ａ当な（苫成は）４トダイＡ−ド 出力電流パルスを区分する。これらの制御によつｒ、ン〕ツｌ−からシ］ット時 間のジｒツタは約１５０す７ノ秒１”（ＭＳに保たれ、Ｃ０２ＴＥΔレーザＱス イツチには十分−ひある。

本発明は、通常刊（クスイッヂされたパルスに関連する窒素アイルが除外される Ｃ０２ＴＥＡレー釦用のＱスイッチを提供する。回転Ｑプリズムスイッチと共に 一使用される光電子タイミングの方法は複雑さ、こわれやすさ、電気・光学Ｑス イッチのレーザ損（−に敏感であることを防ぐ。

本発明が先の実施例に関連しで述べら４′？、た／）＼、多くの変化が’Ｊされ 、本発明の特徹と範囲から１４なれることなく同一の物が代用されるとい′）こ とがこの分野の廃業とによっ−ぐ理解されるであろう。さらに、多くの修正が特 定の状況や本発明の本質的な教えからはへね、る・−となしに：本発明の教えに 対づる要素を適用して使用される。

１寸伎が 国際ＩＩｌ査報告 １ＡＩ−＾−−＃Ｉ＋＠＃１ＩＯＰＣτ／ＩＪＳ　！！５１０１４６２　”−Ａ ＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＦｉＥ　ＺＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣ＋（ＲＥ ＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器内に活性媒体を含み、励起手段と、容器の縦軸と光学的に整列した第 １と第２共振器ミラーとを備えたレーザ装置を具備し、このレーザ装置の出力は 前記第１と第２の共振器ミラーの間に挿入されたプリズムＱスイッチを介して結 合され、前記プリズムは前記共振器のミラーから内部反射するプリズムの面に入 射する光が臨界角に関係する角で入射するように配列されているパルスレーザ装 置の出力を制御する装置であり、 前記パルスレーザ装置の出力を制御する装置は、前記プリズムが臨界角を通って 回転するとき前記プリズムに関連した光の損失が変化し、前記レーザの共振器利 得が周期的にスイッチされるように前記プリズムＱスイッチを回転させる手段を 備え、 前記活性媒体の励起と前記臨界角を通って前記プリズムが回転する時のタイミン グの関係が高いピークパワーのレーザパルスを出力するように配置されている、 パルスレーザ装置の出力を制御するための装置。
2. （２）前記プリズムが、レーザ光線が臨界角近くで内部反射される２つの平行な 而と入口および出口面とを有する請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）前記レーザがＣＯ２ＴＥＡレーザを備え、前記プリズムが臨界角を通って 回転するとき、前記光の損失が高い損失から実質上０にスイッチされるように前 記Ｑスイッチプリズムが回転され、活性媒体の前記励起と臨界角を通るプリズム の回転との間の前記タイミングの関係が活性媒体の最大利得近くでレーザパルス が生じるように調節される請求の範囲第１項記載の装置。
4. （４）前記レーザがＣＯ２ＴＥＡレーザを備え、前記プリズムが臨界角を通って 回転する時前記光の損失が実質上０損失から高い損失にスイッチされるように前 記Ｑスイッチプリズムが回転され、活性媒体の前記励起と臨界角を通るプリズム の回転との間の前記タイミングの関係が、レーザが実質上損失０に利得スイッチ することができるように調節され、テイルの最初で高い損失にスイッチすること によってパルスの窒素テイル部分を阻止する請求の範囲第１項記載の装置。