JPS5841794B2 - Laser oscillation device - Google Patents
Laser oscillation deviceInfo
- Publication number
- JPS5841794B2 JPS5841794B2 JP6527381A JP6527381A JPS5841794B2 JP S5841794 B2 JPS5841794 B2 JP S5841794B2 JP 6527381 A JP6527381 A JP 6527381A JP 6527381 A JP6527381 A JP 6527381A JP S5841794 B2 JPS5841794 B2 JP S5841794B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- beam splitter
- output
- oscillation device
- laser oscillation
- 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
Links
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 title claims description 23
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 15
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 108091006629 SLC13A2 Proteins 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザー発振装置に関するもので、レーザ出力
の制御iらびに安定化に必要なレーザ出力のモニター機
能を備えたレーザー発振装置を提供することを目的とす
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a laser oscillation device, and an object of the present invention is to provide a laser oscillation device that has a laser output control function and a laser output monitoring function necessary for stabilization.
レーザ出力の制御ならびに安定化はレーザ出力を発振中
にモニターしく多くの場合電圧に変換して行われる)、
その出力を制御入力信号である基準電圧と比較しその偏
差量を演算回路を通した後レーザ励起装置に負帰還して
行なわれる。Control and stabilization of laser output is performed by monitoring the laser output during oscillation and converting it into voltage in many cases).
The output is compared with a reference voltage which is a control input signal, and the amount of deviation is passed through an arithmetic circuit and then negatively fed back to the laser excitation device.
本発明はこれらの技術のうち特にレーザ光モニター技術
の改良に関するもので・ありその他の部分においては周
知の技術を用いているので以下の記述に勢いてはレーザ
出力モニターに関連する部分のみを取上げその他の部分
は省略することにする。Of these technologies, the present invention particularly relates to the improvement of laser light monitoring technology, and since other parts use well-known technologies, the following description will focus only on the parts related to laser output monitoring. Other parts will be omitted.
出力モニターの従来技術は第1図に示す如く、レーザの
出力結合鏡2と反対側の通常は全反射鏡である反射鏡を
出力結合率の低い(1饅程度)部分透過鏡3に置換しそ
れを通しての出力6を出力検出器7を用いて測定すると
いう手段を取っている。As shown in Fig. 1, the conventional output monitor technology replaces the reflector, which is normally a total reflection mirror, on the opposite side of the output coupling mirror 2 of the laser with a partially transmitting mirror 3 with a low output coupling ratio (about 1 cup). A measure is taken to measure the output 6 through it using an output detector 7.
ここで4は出力ビーム、8は出力検出器7からの電気信
号を示す。Here, 4 indicates the output beam, and 8 indicates the electrical signal from the output detector 7.
この方法は装置構成が簡単であるという長所を有する反
面、次に述べる短所を有する。Although this method has the advantage of a simple device configuration, it has the following disadvantages.
すなわち第一には部分透過鏡30表裏面が十分な平行度
を有する時、2ビーム干渉器を構成して見かけ上の透過
率が大巾に変化してし1うこと(簡単な計算の結果部分
透過鏡3よりの出力光6は100%振巾変調が起り得る
ことが分り発明者の経験でもこれが確められた)である
。Firstly, when the front and back surfaces of the partially transmitting mirror 30 have sufficient parallelism, a two-beam interferometer is constructed and the apparent transmittance changes greatly (as a result of simple calculations). It has been found that 100% amplitude modulation can occur in the output light 6 from the partially transmitting mirror 3, and this has been confirmed by the inventor's experience).
第二には発振周波数のゆらぎに対する部分透過鏡3の干
渉フィルターの分光特性の変化であり、この時レーザ管
1内のビーム5の強度が一定であっても、モニタービー
ム6の強度がゆらいでし1う。The second problem is a change in the spectral characteristics of the interference filter of the partially transmitting mirror 3 due to fluctuations in the oscillation frequency.At this time, even if the intensity of the beam 5 in the laser tube 1 is constant, the intensity of the monitor beam 6 fluctuates. Let's do it.
第2図にCO2レーザの場合のこのゆらぎの大きさの一
例を示す。FIG. 2 shows an example of the magnitude of this fluctuation in the case of a CO2 laser.
同図の曲線は横軸が波数であり縦軸が第1図の部分透過
鏡30分光透過特性であり、CO2レーザであれば10
.6μであるに=943 cm ’のところ所望の透過
率Tを有する様な設計が行われている。In the curve in the same figure, the horizontal axis is the wave number, and the vertical axis is the spectral transmission characteristic of the partially transmitting mirror 30 in Figure 1. If it is a CO2 laser, it is 10
.. A design has been made to have the desired transmittance T at 6 μ = 943 cm ′.
(同図の場合T=0.001%である。(In the case of the figure, T=0.001%.
)ところがレーザ光はCO2分子の異なった回転準位間
遷移で発振し、同図ではPI3とP26を示しているが
通常はこの範囲内の異ったP線間を不規則にゆらぎつつ
発振する。) However, laser light oscillates due to transitions between different rotational levels of the CO2 molecule, and the figure shows PI3 and P26, but normally it oscillates while irregularly fluctuating between different P lines within this range. .
この時JT=(T2−T1 )/T□=13.6%とな
り第1図の共振器内ビーム5の強度が一定であったとし
てもモニター用ビーム6の出力は13.6%の範囲内で
不安定性を示すことになる。At this time, JT=(T2-T1)/T□=13.6%, so even if the intensity of the intra-resonator beam 5 in Fig. 1 is constant, the output of the monitor beam 6 is within the range of 13.6%. This indicates instability.
発振波長でAT=0が成立すればよいがこれは鏡面の多
層膜蒸着技術に過大なる精度を要求することになり現実
的ではない、なお出力結合鏡2にあっては、Tの値その
ものが数10優と大きな値であるので多少のJTが存在
してもJT/T±0であり、この不安定性が無視でき、
T※0である微小出力モニターの場合のみ、この不安定
性が無視できなくなるのである。It is sufficient if AT = 0 holds at the oscillation wavelength, but this requires excessive precision in the mirror surface multilayer film deposition technology and is not realistic.In addition, in the output coupling mirror 2, the value of T itself is Since it is a large value of several tens of tens, even if there is some JT, JT/T ± 0, and this instability can be ignored.
This instability cannot be ignored only in the case of a small output monitor with T*0.
以上述べたように、部分透過鏡を通してレーザ出力に比
例した微小量をモニターして出力制御を行う方法はエネ
ルギー効率と装置の寸法状の双方から望1れた方法であ
るが少くとも十分な精度においては今日実現されてはい
ない。As mentioned above, the method of controlling the output by monitoring a minute amount proportional to the laser output through a partially transmitting mirror is the preferred method from both energy efficiency and device dimensions, but at least sufficient accuracy is required. This has not been realized today.
本発明はレーザ共振器の外部に設置したビームスプリッ
タ−を通して出力ビームの一部をモニターし、その測定
量を制御信号である基準電圧と比較し偏差量をレーザ励
起装置に負帰還することによりレーザ出力の制御を行な
うようにしたものである。The present invention monitors a part of the output beam through a beam splitter installed outside the laser resonator, compares the measured amount with a reference voltage that is a control signal, and feeds the deviation amount back to the laser excitation device. It is designed to control output.
上記した透過率、反射率の波長依存性は誘電体多層膜フ
ィルターを使用する限り防止が困難であるので、本発明
ではフレネル反射係数で与えられる物質固有の反射率を
用いてその安定化をはかつている。The wavelength dependence of transmittance and reflectance described above is difficult to prevent as long as a dielectric multilayer filter is used. Therefore, in the present invention, the wavelength dependence of transmittance and reflectance is stabilized by using the material-specific reflectance given by the Fresnel reflection coefficient. There used to be.
第1図の部分透過鏡3の使用例では、モニター出力はで
きるだけ微小なものにする必要からR÷1のものを用い
る必要があり、かつ、レーザ光に対して透明体でなけれ
ばiらないのでそれらの条件を満足する物質を選択する
ことは容易ではなかった。In the example of using the partially transmitting mirror 3 in Fig. 1, it is necessary to make the monitor output as small as possible, so it is necessary to use a mirror with R÷1, and it must be transparent to the laser beam. Therefore, it was not easy to select a material that satisfies those conditions.
それに対して本発明では出力モニターを行なうのは発振
器外部に′設置したビームスプリッタ−であり、そこで
はT÷1即ちR÷0が要求されるのであり、イオン結晶
などのn±1の物質を用いることができる。In contrast, in the present invention, the output is monitored by a beam splitter installed outside the oscillator, where T÷1 or R÷0 is required, and n±1 materials such as ionic crystals are used. Can be used.
またビームスプリッタ−へは斜方向入射であるので前記
した2ビーム干渉による出力値の不安定性が防止できる
。Furthermore, since the beam is incident on the beam splitter in an oblique direction, the instability of the output value due to the two-beam interference described above can be prevented.
斜方向入射の場合の偏光面Qゆらぎに由来する出力値の
不安定性が存在するが、本発明によれば発振波長のゆら
ぎが存在してもレーザ出力に比例した量の検出が可能で
あるのでCO2レーザなど発振波長の変動しゃすいレー
ザに最適の出力制御法であると云える。In the case of oblique incidence, there is instability in the output value due to fluctuations in the polarization plane Q, but according to the present invention, even if there is fluctuation in the oscillation wavelength, it is possible to detect an amount proportional to the laser output. It can be said that this is the optimal output control method for lasers whose oscillation wavelength fluctuates easily, such as CO2 lasers.
以下本発明の一実施例を第3図に示す。An embodiment of the present invention is shown in FIG. 3 below.
本実施例では偏光面が固定された、すなわちブリュース
タ窓14′を有するレーザについて説明する。In this embodiment, a laser with a fixed polarization plane, that is, a laser having a Brewster window 14' will be described.
同図に釦いては11はレーザ管、12は出力結合鏡、1
3は全反射鏡、14及び14′はレーザ管光学窓、15
はレーザ発振器の外部に設けられたビームスプリッタ、
16は出力モニター用検出器、17はレーザ励起電源、
18は共振器内レーザビーム、19はレーザ出力ビーム
、20はビームスプリッタ通過後のレーザビーム、21
は出力モニター用ビーム、22は出力モニター検出器か
らの出力、23はレーザ出力制御用信号、24はレーザ
励起電源出力である0本実施例ではレーザビーム19に
比例したモニター用ビーム21をモニター検出器16に
て測定し、その出力22と制御用信号23を比較してそ
の偏差量を励起電源17に負帰還して制御を行うもので
ある。In the figure, 11 is a laser tube, 12 is an output coupling mirror, 1
3 is a total reflection mirror, 14 and 14' are laser tube optical windows, 15
is a beam splitter installed outside the laser oscillator,
16 is a detector for output monitoring, 17 is a laser excitation power source,
18 is a laser beam inside the resonator, 19 is a laser output beam, 20 is a laser beam after passing through a beam splitter, 21
is the output monitoring beam, 22 is the output from the output monitoring detector, 23 is the laser output control signal, and 24 is the laser excitation power output. In this embodiment, the monitoring beam 21 proportional to the laser beam 19 is detected by the monitor. The output 22 is compared with the control signal 23, and the amount of deviation is negatively fed back to the excitation power source 17 for control.
次に本発明の具体的実施例を必要要素毎に説明する。Next, specific embodiments of the present invention will be explained for each necessary element.
本発明においてはビームスプリッタ・−材質は(1)レ
ーザ光に対して透明体であること、(iD (1)式の
Rができるだけ小さい、即ちnが出来るだけ1に近いこ
と、という二条性から選択される。In the present invention, the material of the beam splitter is determined based on two characteristics: (1) it must be transparent to the laser beam, and (iD) R in equation (1) must be as small as possible, that is, n must be as close to 1 as possible. selected.
たとえばCO2レーザに対しては、NaC1(n =
1.45R=3.4%)、KCl(n=1.52.R=
4.3%)KB r (n= 1.47 、 R=3.
6%)などが適当である。For example, for a CO2 laser, NaC1 (n =
1.45R=3.4%), KCl (n=1.52.R=
4.3%) KB r (n=1.47, R=3.
6%) is appropriate.
これらの材料を本発明のビームスプリッタに適用するこ
とにより本発明の目的は達成できる。The object of the present invention can be achieved by applying these materials to the beam splitter of the present invention.
ところで一方、ビームスプリッタ−の第1面にかける反
射のみでなく、第2面にち・ける反射が問題になること
がある。On the other hand, not only the reflection on the first surface of the beam splitter but also the reflection on the second surface may become a problem.
すiわち第1面の反射に加えて、ビームスプリッタ−か
らは、はぼ同程度の強度を持つ2本のビームが反射され
ることになる。In other words, in addition to the reflection from the first surface, two beams having approximately the same intensity are reflected from the beam splitter.
これはビームスプリッタ−の総合的i透過率を低下させ
ることと、2ビーム干渉による見掛上の反射率の不安定
性を発生させる。This reduces the overall i-transmittance of the beam splitter and causes apparent reflectance instability due to two-beam interference.
この二種の望オしくない現象の防止方法としては、ビー
ムスプリッタ−第二面に反射防止膜をもうければよい。In order to prevent these two types of undesirable phenomena, an antireflection coating may be provided on the second surface of the beam splitter.
これは同時にイオン結晶などの潮解性防止保護膜にもな
る。At the same time, it also serves as a protective film to prevent ionic crystals from becoming deliquescent.
この反射防止膜のついたビームスプリッタ−の構成例を
第4図に示す。An example of the configuration of a beam splitter provided with this antireflection film is shown in FIG.
同図に卦いて25はビームスプリッタ−126は第2面
上に設けられたレーザ波長にかける反射防止膜、16は
モニタービーム用検出器、19はビームスプリッタ−へ
の入射ビーム、20は同透過ビーム、21はビームスプ
リッタ−第一面における反射光であって、検出器16に
導かれる。In the same figure, 25 is a beam splitter, 126 is an anti-reflection coating provided on the second surface to cover the laser wavelength, 16 is a monitor beam detector, 19 is an incident beam to the beam splitter, and 20 is the transmitted beam. A beam 21 is reflected light from the first surface of the beam splitter and is directed to a detector 16.
この種のビームスプリッタ−でハ反射ビームは一本であ
るので2ビーム干渉による不安定性が発生しない。Since this type of beam splitter has only one reflected beam, instability due to two-beam interference does not occur.
反射防止膜が存在しない場合は、第5図に示すように現
象が出現する。In the absence of an antireflection film, a phenomenon as shown in FIG. 5 appears.
即ち同図aに示す如く、ビームスプリッタ15に入力ビ
ーム19が入射すると透過光20の他に第一面における
反射ビーム21と第二面にかける反射ビーム27が発生
しその強度は反射率Rが微小量である時はぼ同程度であ
るとしてよい。That is, as shown in Figure a, when the input beam 19 is incident on the beam splitter 15, in addition to the transmitted light 20, a reflected beam 21 on the first surface and a reflected beam 27 on the second surface are generated, whose intensity is determined by the reflectance R. When the amount is minute, it may be considered to be approximately the same level.
簡単な幾何光学の計算より、これら2ビームの間隔りは
、ビームスプリッタ−15の屈折率をn1第一面にかけ
る入射角をθi、スプリッター板厚をTとすれば、
で与えられる。According to simple geometrical optics calculations, the interval between these two beams is given by the following equation, where θi is the incident angle at which the refractive index of the beam splitter 15 is applied to the first surface of n1, and T is the splitter plate thickness.
さてレーザビームの直径をφ。して
と
である時、これら2本のビームはほぼ完全に重なり合い
検出器16にあ・けるビーム強度■は干渉の理論からよ
く知られている様に第5図すに示す変動を示す。Now, the diameter of the laser beam is φ. When this happens, these two beams overlap almost completely, and the beam intensity (2) delivered to the detector 16 exhibits the fluctuations shown in FIG. 5, as is well known from the theory of interference.
同図の■。はaの21及び27で示すビーム強度である
。■ in the same figure. are the beam intensities indicated by 21 and 27 in a.
また横軸のδはビーム21及び27の位相差であって、
ビームスプリッタ−15の板厚Tが一定である時入射ビ
ーム190波長の変化に応じ変動する。Further, δ on the horizontal axis is the phase difference between the beams 21 and 27,
When the thickness T of the beam splitter 15 is constant, the thickness T of the incident beam 190 changes as the wavelength changes.
即ちδを変化させる要因は発振波長即ち同周波数νであ
る。That is, the factor that changes δ is the oscillation wavelength, that is, the same frequency ν.
νの一周期をJν1とア・<と干渉理論より、Cを光速
度として
であることが知られてあ・す、T= 3 mmのZn5
eの場合について4式を計算して見るとAνT=21G
馬になる。It is known that one period of ν is Jν1 and A. From the interference theory, C is the speed of light. Zn5 with T = 3 mm.
Calculating equation 4 for the case of e, AνT=21G
Become a horse.
一方円波数安定化を行っていないCO2レーザはCO2
分子の回転準位間遷移であるP(26)力らP(14)
間にわたってAシー320GH2の範囲内で周波数がラ
ンダムに変動する。On the other hand, a CO2 laser without circular wavenumber stabilization
P(26), which is the rotational level transition of the molecule, P(14)
The frequency varies randomly within the range of the AC320GH2 over time.
この時第5図すに示す15周期分に相当する変動を示す
ことになり検出器16の受ける不安定性は極めて太きい
ものと云はなければならない。At this time, fluctuations corresponding to 15 cycles shown in FIG. 5 are exhibited, and it must be said that the instability experienced by the detector 16 is extremely large.
この干渉による不安定性を防止するには2本ビームの間
隔りをレーザビーム直径φ。To prevent instability due to this interference, the distance between the two beams is determined by the laser beam diameter φ.
より大きくして両者を分離してやればよい。Just make it bigger and separate the two.
そのためには(2)式を用いてビームスプリッタ−板厚
Tが
であればよく、この時2本のビームは干渉を惹起せず検
出器16の出力は完全な安定性を示すことが分る。For this purpose, using equation (2), it is sufficient to set the beam splitter plate thickness T, and in this case, it can be seen that the two beams do not cause interference and the output of the detector 16 shows complete stability. .
5式のφ。の代りにレーザ管の内径φを代用しても大差
iい。φ of formula 5. It makes a big difference even if the inner diameter φ of the laser tube is used instead.
第6図は本発明の他の実施例であり、ビームスプリッタ
として頂角φをもつプリズム型のものを使用した例を示
す。FIG. 6 shows another embodiment of the present invention, in which a prism-type beam splitter having an apex angle φ is used.
この場合は上記平行板に比して、小さな板厚で2本のビ
ームの分離が効果的に行われる。In this case, the two beams can be effectively separated with a smaller plate thickness than the parallel plate described above.
同図において31は頂角ψを持つプリズム型ビームスプ
リッタ−132は入射ビーム、33は射出ビーム、34
は第一面反射ビーム、35は第二面反射ビーム、36は
プリズム内高次反射光である。In the figure, 31 is a prism type beam splitter with an apex angle ψ, 132 is an incident beam, 33 is an exit beam, and 34
35 is the reflected beam from the first surface, 35 is the reflected beam from the second surface, and 36 is the high-order reflected light within the prism.
幾何光学的計算の結果法の諸関係が導かれる。Various relations of the resultant method of geometrical optical calculations are derived.
〔ビームスプリッタ−第一面上にわける 2本ビーム射出点間距離〕 この場合干渉防止の条件は であり、φ。[Beam splitter - split on the first surface Distance between two beam injection points〕 In this case, the conditions for preventing interference are And φ.
とじては前記した如くレーザ管内径を用いればよい。For closing, the inner diameter of the laser tube may be used as described above.
本実施例にあ・いては(6)〜(10)の関係式を用い
て(ii)を満足するようにビームスプリッタ−の形状
を決定すれば良く、KC1# n=1.46で、T=1
0間、φ=100の場合の例を第1表に示す。In this example, the shape of the beam splitter can be determined using the relational expressions (6) to (10) so as to satisfy (ii), and KC1#n=1.46 and T =1
Table 1 shows an example where φ=100.
このIjcosθ。This Ijcosθ.
、釦よびレーザ管内径の値の比較からビームスプリッタ
−構成の諸パラメータが決定できる。, the parameters of the beam splitter configuration can be determined by comparing the values of the button and the inner diameter of the laser tube.
以上は第3図に示したようにブリュースタ窓を有するも
ので、出力ビームが特定方向に直線偏光しているものを
基本として説明してきたが、これに限定されるものでは
なく、偏光面が固定されていないレーザについても同様
に適用できる。The above explanation has been based on a device having a Brewster window as shown in Fig. 3, in which the output beam is linearly polarized in a specific direction, but the invention is not limited to this, and the plane of polarization is The same applies to lasers that are not fixed.
次に偏光面が固定されていないレーザについては、偏光
面のゆらぎに基づくモニタ出力のゆらぎの問題があるが
、この偏光面のゆらぎに由来するモニター出力のゆらぎ
を防止できるのも本発明の特徴の一つである。Next, regarding lasers whose polarization plane is not fixed, there is a problem of fluctuations in the monitor output due to fluctuations in the polarization plane, but a feature of the present invention is that it is possible to prevent fluctuations in the monitor output due to fluctuations in the polarization plane. one of.
ビームスプリッタ−は垂直入射であるとモニタービーム
がレーザ発振器内に帰ってし1い、その測定が困難であ
るので斜方向入射で用いる。If the beam splitter is used with vertical incidence, the monitor beam will return to the laser oscillator, making measurement difficult, so it is used with oblique incidence.
その場合、入射面に対して偏光面が水平なP成分、垂直
々S成分の反射率が異なるので偏向面のゆらぎがモニタ
ー出力の不安定の原因となる。In this case, since the reflectance of the P component whose polarization plane is horizontal to the incident plane and the S component whose polarization plane is perpendicular to the plane of incidence are different, fluctuations in the polarization plane cause instability of the monitor output.
第7図にK(lの場合について入射角と、pi−よびS
それぞれの取分の反射率とその比を示す。Figure 7 shows the angle of incidence for the case of K(l) and the angle of incidence, pi- and
The reflectance of each portion and its ratio are shown.
偏光面が固定されていないレーザではRp/Rs比が1
に近い領域でしかビームスプリッタ−を用いることがで
きない。In a laser whose polarization plane is not fixed, the Rp/Rs ratio is 1.
Beam splitters can only be used in areas close to .
同図で許容測定精度を5%以下とすると、ビームスプリ
ッタ−第一面へのレーザビームの入射角は100以下で
なければならない。In the figure, if the allowable measurement accuracy is 5% or less, the incident angle of the laser beam on the first surface of the beam splitter must be 100 or less.
5方ビームスプリツタ第二面からの第2ビームを考慮し
た場合、たとえば第6図に示したプリズム型ビームスプ
リッタ−の場合を例にとると、第2ビームは第1ビーム
に比較してその光路においてより大きな入射角を経験す
ることになるので上記入射角の条件を守ることはより困
難であるので第2ビームはビームストッパで受けてモニ
ター検出器に入らないようにした方がよい。When considering the second beam from the second surface of a five-way beam splitter, for example, in the case of the prism type beam splitter shown in Fig. 6, the second beam is Since it is more difficult to maintain the above angle of incidence condition since a larger angle of incidence is experienced in the optical path, it is better to receive the second beam with a beam stopper and prevent it from entering the monitor detector.
この構成を第8図に示す。This configuration is shown in FIG.
同図にち・いて、41はレーザ管、42は出力結合鏡、
43は全反射鏡、44はビームスプリッタ第一反射ビー
ム、45は同第2反射ビーム、46はビームスプリッタ
−147は射出レーザビーム、48はモニター検出器、
49はビームストッパ、50はレーザ励起電源、51は
モニター出力、52は制御用信号、53は励起電源出力
であり動作原理は前述した通りであるので説明を省略す
る。In the figure, 41 is a laser tube, 42 is an output coupling mirror,
43 is a total reflection mirror, 44 is a beam splitter's first reflected beam, 45 is its second reflected beam, 46 is a beam splitter, 147 is an emitted laser beam, 48 is a monitor detector,
Reference numeral 49 is a beam stopper, 50 is a laser excitation power source, 51 is a monitor output, 52 is a control signal, and 53 is an excitation power source output.Since the operating principle is the same as described above, a description thereof will be omitted.
また第4図に示す反射防止膜を採用する時第2ビームは
存在しないのでビームストッパーの設置は必要でないこ
とはもちろんである。Furthermore, when the antireflection film shown in FIG. 4 is employed, since the second beam does not exist, it is of course unnecessary to install a beam stopper.
この偏光面のゆらぎによるモニター出力の変動の問題は
、偏光面が固定されていないレーザに固有の問題であり
、レーザ光がある特定の方向に直線偏光しているレーザ
を使用すればこの問題は解消される。This problem of fluctuations in the monitor output due to fluctuations in the plane of polarization is a problem specific to lasers whose plane of polarization is not fixed.If you use a laser whose laser light is linearly polarized in a specific direction, this problem can be solved. It will be resolved.
すなわち、レーザ光がある特定方向に直線偏光している
場合にはこの種の不安定性が存在しないので入射角の制
約がなくレーザの構成はより自由度が増大する。That is, when the laser beam is linearly polarized in a certain specific direction, this type of instability does not exist, so there is no restriction on the incident angle, and the degree of freedom in the laser configuration increases.
第3図に示したレーザはブリュースター窓4′が存在す
るためEベクトルは入射面即ち紙面内に偏光してかりこ
の関係はレーザの発振中不変であるので出力モニター値
は安定である。Since the laser shown in FIG. 3 has a Brewster window 4', the E vector is polarized in the plane of incidence, that is, in the plane of the paper. Since this relationship remains unchanged during laser oscillation, the output monitor value is stable.
以上述べたように本発明はレーザ発振器の外部に設置し
た出力モニター装置によりレーザ出力の一部を測定用に
供しその測定結果を制御信号と比較しその偏差量により
レーザ励起電源を負帰還制御する方法によって出力の制
御ならびに安定化をはかったレーザー発振装置であり、
次の特徴を有する。As described above, the present invention uses a part of the laser output for measurement using an output monitor installed outside the laser oscillator, compares the measurement result with a control signal, and performs negative feedback control of the laser excitation power source based on the amount of deviation. This is a laser oscillation device that uses a method to control and stabilize the output.
It has the following characteristics.
第一に周波数安定化を特に行わないレーザでも出力モニ
ターの精度を高く維持することができるので制御精度が
高い。First, even a laser without particular frequency stabilization can maintain high precision in output monitoring, resulting in high control precision.
第二にレーザ光の可干渉性にもとづく制御の不安定性が
本発明では回避されてかり高精度の制御が可能である。Second, the present invention avoids instability in control due to the coherence of laser light, allowing highly accurate control.
第三に偏光面のゆらぎに起因するモニター出力の変動が
本発明では回避されてかり高精度の制御が可能である。Thirdly, the present invention avoids fluctuations in monitor output due to fluctuations in the plane of polarization, allowing highly accurate control.
る。Ru.
第四に出力モニター測定に所要するエネルギー量を出来
るだけ抑えた方式であるので総合的左エネルギー効果の
低下を1わく事がない。Fourthly, since this method minimizes the amount of energy required for output monitor measurement, there is no reduction in the overall left energy effect.
第1図は全反射鏡より出力モニターを行う従来のレーザ
ー発振装置の概略構成図、第2図は微小出力モニターを
行う低透過率誘電体多層干渉フィルターの透過分光特性
を示す図、第3図は本発明の一実施例にかけるレーザー
発振装置の概略構成図、第4図は同ビームスプリッタ−
の具体構造例を示す断面図、第5図aは同ビームスプリ
ッタ−の一構造例を示す図、第5図すは2ビーム干渉に
おけるビーム強度の変化を示す図、第6図はプリズム型
ビームスプリッタ−内の光路を示す図、第7図は異った
偏光面に対する反射特性を示す図、第8図は本発明の他
の実施例を示す概略構成図である。
1・・・レーザ管、2・・・出力結合鏡、3・・・出力
モニターを行う全反射鏡、4・・・レーザ出力ビーム、
5・・・共振器内レーザビーム、6−モニター出力ビー
ム、7・・・出力モニター検出器、8・・・出力モニタ
ー検出器出力、11・・・レーザ管、12・・・出力結
合鏡13・・・全反射鏡、14・・・レーザ管光学窓、
14・・・ブリニスター窓、15・・・ビームスプリッ
タ、16・・・出力モニター検出器、17・・・レーザ
励起電源、18・・・共振器内レーザビーム、19・・
・レーザ出力ビーム、20・・・ビームスプリッタ、射
出ビーム、21・・・出力モニタービーム、22・・・
出力モニター検出器出力、23・・・制御用信号、24
・・励起電源出力、25・・・ビームスプリッタ基板、
26・・・反射防止膜、27・・・第2面反射ビーム。Figure 1 is a schematic configuration diagram of a conventional laser oscillation device that monitors the output from a total reflection mirror, Figure 2 is a diagram showing the transmission spectral characteristics of a low transmittance dielectric multilayer interference filter that monitors minute output, and Figure 3 4 is a schematic configuration diagram of a laser oscillation device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram of the same beam splitter.
Fig. 5a is a cross-sectional view showing a specific structural example of the beam splitter, Fig. 5 is a diagram showing changes in beam intensity in two-beam interference, Fig. 6 is a prismatic beam FIG. 7 is a diagram showing the optical path in the splitter, FIG. 7 is a diagram showing reflection characteristics for different planes of polarization, and FIG. 8 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention. 1... Laser tube, 2... Output coupling mirror, 3... Total reflection mirror for output monitoring, 4... Laser output beam,
5... Laser beam in resonator, 6-Monitor output beam, 7... Output monitor detector, 8... Output monitor detector output, 11... Laser tube, 12... Output coupling mirror 13 ... Total reflection mirror, 14 ... Laser tube optical window,
14... Blinister window, 15... Beam splitter, 16... Output monitor detector, 17... Laser excitation power source, 18... Laser beam in resonator, 19...
・Laser output beam, 20... Beam splitter, injection beam, 21... Output monitor beam, 22...
Output monitor detector output, 23...control signal, 24
...excitation power supply output, 25...beam splitter board,
26... Antireflection film, 27... Second surface reflected beam.
Claims (1)
この共振器の外部に設けられた、透明体のフレネル反射
によるビームスプリッタと、このビームスプリッタから
の反射光を測定するモニター出力検出器と、レーザ励起
手段とを有し、前記モニター出力検出器の出力と制御信
号とを比較し、その偏差量を前記レーザ励起手段に負帰
還するごとく構成したことを特徴とするレーザー発振装
置。 2 ビームスプリッタがNaCl、KCl、KBrのい
ずれかで構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載のレーザー発振装置。 3 ビームスプリッタの、レーザ共振器と反対側の面に
反射防止膜を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載のレーザー発振装置。 4 ビームスプリッタが平行平板であり、かつその板厚
Tが 但し、nはビームスプリッタ材の屈折率 φ0はレーザ管内径 θiはビームスプリッタへの入射角 の関係を満足することを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のレーザー発振装置。 5 ビームスプリッタがプリズム状であり、かつビーム
スプリッタのレーザ共振器側表面とその反対側表面とに
釦ける第1.第2の反射ビームが、検出器受光面上で分
離されるごとく構成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のレーザー発振装置。 6 レーザー発振装置のレーザー出力ビームが、特定方
向に直線偏光していることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のレーザー発振装置。 7 レーザー発振装置が、レーザ出力ビームの偏光面が
固定されて釦らず、かつ上記ビームスプリッタのレーザ
共振器側表面へのレーザビームの入射角が10度以下で
あるごとく構成されたことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のレーザー発振装置。 8 上記ビームスプリッタの、レーザ共振器に対して反
対側表面からの反射ビームを遮蔽する手段が配されたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレーザー発
振装置。[Claims] 1. A laser active region, a laser resonator surrounding the region,
The resonator includes a beam splitter that uses Fresnel reflection from a transparent body, a monitor output detector that measures the reflected light from the beam splitter, and a laser excitation means, which is provided outside the resonator. A laser oscillation device characterized in that the output and the control signal are compared and the deviation amount is negatively fed back to the laser excitation means. 2. The laser oscillation device according to claim 1, wherein the beam splitter is made of one of NaCl, KCl, and KBr. 3. The laser oscillation device according to claim 1, wherein an antireflection film is provided on the surface of the beam splitter opposite to the laser resonator. 4. A patent claim characterized in that the beam splitter is a parallel flat plate, and the plate thickness T satisfies the relationship where n is the refractive index of the beam splitter material φ0 and the inner diameter of the laser tube θi satisfies the following relationships: the angle of incidence on the beam splitter range 1
Laser oscillation device described in section. 5. The beam splitter has a prismatic shape, and a first button is provided on the laser resonator side surface and the opposite surface of the beam splitter. 2. The laser oscillation device according to claim 1, wherein the second reflected beam is configured to be separated on a light-receiving surface of the detector. 6. The laser oscillation device according to claim 1, wherein the laser output beam of the laser oscillation device is linearly polarized in a specific direction. 7. The laser oscillation device is characterized in that the polarization plane of the laser output beam is fixed and there is no button, and the angle of incidence of the laser beam on the laser resonator side surface of the beam splitter is 10 degrees or less. A laser oscillation device according to claim 1. 8. The laser oscillation device according to claim 1, further comprising means for shielding a reflected beam from a surface of the beam splitter opposite to the laser resonator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6527381A JPS5841794B2 (en) | 1981-05-01 | 1981-05-01 | Laser oscillation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6527381A JPS5841794B2 (en) | 1981-05-01 | 1981-05-01 | Laser oscillation device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57181182A JPS57181182A (en) | 1982-11-08 |
| JPS5841794B2 true JPS5841794B2 (en) | 1983-09-14 |
Family
ID=13282147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6527381A Expired JPS5841794B2 (en) | 1981-05-01 | 1981-05-01 | Laser oscillation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5841794B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62122659U (en) * | 1986-01-29 | 1987-08-04 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007123635A (en) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Topcon Corp | Laser equipment |
| JP2006279067A (en) * | 2006-06-07 | 2006-10-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | Semiconductor laser stimulating solid-state laser |
| JP4862699B2 (en) * | 2007-03-09 | 2012-01-25 | ソニー株式会社 | Headphone device |
| EP4051997A4 (en) * | 2019-10-31 | 2023-11-15 | Wi-Charge Ltd. | OPTICAL POWER METER FOR THE SAFE OPERATION OF OPTICAL WIRELESS POWER SYSTEMS |
-
1981
- 1981-05-01 JP JP6527381A patent/JPS5841794B2/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62122659U (en) * | 1986-01-29 | 1987-08-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57181182A (en) | 1982-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10418775B2 (en) | External cavity tunable laser with dual beam outputs | |
| US5303250A (en) | Laser light generating apparatus | |
| US9929529B2 (en) | Solid-state laser system and laser apparatus used for exposure apparatus | |
| CN104380544B (en) | Carbon dioxide laser with fast power control | |
| JPH07294418A (en) | System and method for detection of chemical substance as well semiconductor-laser-output buildup system | |
| KR910005530A (en) | Stabilization method and apparatus of laser light | |
| SE9101412D0 (en) | LASER WITH EXTERNAL Cavity | |
| WO2018058896A1 (en) | Frequency stabilization device and method for laser interferometer | |
| KR102386039B1 (en) | EUV radiation generating device comprising a polarizer arrangement and a polarizer arrangement | |
| KR20220079977A (en) | Concentration measuring method and concentration measuring device | |
| JPS5862604A (en) | Polaroid element | |
| JPS5841794B2 (en) | Laser oscillation device | |
| JPS6177388A (en) | Apparatus for measuring resonator end-surface reflectance of semiconductor laser | |
| JP3825112B2 (en) | Acousto-optic tunable filter | |
| JP2002048911A (en) | Beam splitter and laser system using the same | |
| CN115638884B (en) | A nonlinear interferometer | |
| JPS5842638B2 (en) | Laser oscillation device | |
| JPH01152781A (en) | Laser light source | |
| KR950002068B1 (en) | Second harmonic generation method and apparatus | |
| JPH07302948A (en) | Wavelength stabilizing device | |
| JP2577764B2 (en) | Laser device | |
| KR920701787A (en) | Remote sensing system of physical quantity operated by reflex action | |
| JP2741060B2 (en) | Multiple reflection interferometer and stabilized laser light source using the same | |
| JPH04111370A (en) | Laser output control device | |
| KR100284759B1 (en) | Second harmonic generator |