JPS5842638B2 - Laser oscillation device - Google Patents
Laser oscillation deviceInfo
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- JPS5842638B2 JPS5842638B2 JP6527581A JP6527581A JPS5842638B2 JP S5842638 B2 JPS5842638 B2 JP S5842638B2 JP 6527581 A JP6527581 A JP 6527581A JP 6527581 A JP6527581 A JP 6527581A JP S5842638 B2 JPS5842638 B2 JP S5842638B2
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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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザ発振装置に関するもので、レーザ出力の
制御ならびに安定化に必要なレーザ出力のモニター機能
を備えたレーザ発振装置を提供するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a laser oscillation device, and provides a laser oscillation device having a laser output monitoring function necessary for controlling and stabilizing laser output.
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J(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
て行われる。Control and stabilization of laser output is done by monitoring the laser output during oscillation (often by converting it into voltage).
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於てはレーザ出力
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 improvements in laser light monitoring technology, and other parts use well-known technologies, so in the following description, only the parts related to laser output monitoring will be discussed. I will omit that part.
従来の出力モニターの方法は第1図に示すようにレーザ
の出力結合鏡12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%程度)部分透過鏡13に置
換しンそれを通しての出力16を出力検出器17を用い
て測定すると云う手段を取っている。As shown in Figure 1, the conventional method of output monitoring is to replace the reflecting mirror, which is normally a total reflecting mirror, on the opposite side of the laser's output coupling mirror 12 with a partially transmitting mirror 13 with a low output coupling ratio (about 1%). The output detector 17 is used to measure the output 16 through the rays.
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.
第一には部蟲透過鏡13の表裏面か十分な平行度を有す
る時二光束干渉器を構成して見かけ上の透過率が大巾に
資化してしまうこと(簡単な計算の結果部分透過鏡13
よりの出力光16は1oo%振巾変調が起り得ることが
分り、我々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 mirror 13 have sufficient parallelism, a two-beam interferometer is constructed, and the apparent transmittance becomes large (as a result of simple calculation, partial transmission Mirror 13
It has been found that 10% amplitude modulation can occur in the output light 16 of the device, and this has been confirmed by our experience).
第二には発長周波数のゆらぎに対する部分透過鏡13の
干渉フィルターの分光特性の変化でありこの時共振器レ
ーザ管11内のビーム15の強度が一定であっても、モ
ニタービーム16の強度がゆらいでしまう。The second problem is a change in the spectral characteristics of the interference filter of the partially transmitting mirror 13 due to fluctuations in the emission frequency. It sways.
図で14は出力ビーム、18は出力検出器17で得られ
たモニター信号を示す。In the figure, reference numeral 14 indicates an output beam, and reference numeral 18 indicates a monitor signal obtained by the output detector 17.
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13の分光透過特性であり、CO2レーザであれば
10.6μであるに=943crrL−1のとζろに所
望の透過率Tを有する様な設計が行なわれている。In the curve in the figure, the horizontal axis is the wave number, and the vertical axis is the spectral transmission characteristic of the partially transmitting mirror 13 shown in Figure 1.For a CO2 laser, it is 10.6μ, but it is 943crrL-1. A design is made to have a desired transmittance T.
(同図の場合T=0.001饅である。(In the case of the same figure, T=0.001 rice cake.
)ところがレーザ光はCO2分子の異った回転準位間遷
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 although PI3 and P26 are shown in the figure, normally it oscillates while irregularly fluctuating between different P lines within this range. do.
この時JT=(T2−T1)/T1=13.6優となり
、第1図のレーザ管11内のビーム15の強度が一定で
あったとしても、モニター用ビーム16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)/T1=13.6. Even if the intensity of the beam 15 inside the laser tube 11 in FIG. 1 is constant, the output of the monitor beam 16 is 13.6.
It will show instability within a range of 6%.
発振波長でJT=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。It is sufficient if JT=0 holds at the oscillation wavelength, but this is not realistic as it requires excessive precision in the multilayer film deposition technique for the mirror surface.
なお出力結合鏡12にあってはTの値そのものが数10
俤と大きな値であるので多少のJTが存在しても、JT
/T牛0であり、この不安定性が無視でき、T牛O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。In addition, in the case of the output coupling mirror 12, the value of T itself is expressed as the number 10.
Since the value is so large that even if some JT exists, JT
/T is 0, and this instability can be ignored, and only in the case of a minute output monitor where T is 0, this instability cannot be ignored.
以上述べた様に、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形状の双方から望まれた方法であ
るが、少くとも十分な精度においては現在実現されては
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 a desirable method from the viewpoint of both energy efficiency and the size and shape of the device, but at least sufficient accuracy is required. This has not been realized at present.
本発明は、レーザ共堺器や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 laser synchronizer or a beam splitter installed externally, compares the measured amount with a reference voltage that is a control signal, and negative feedback of the deviation amount to the laser excitation device. By this, the laser output is controlled.
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13の使用例では、モニター出力は
できるだけ微少量にする必要があることから、R中1の
ものを用いる必要があり、かつレーザ光に透明でなけれ
ばならないので、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 13 shown in Fig. 1, since the monitor output needs to be as small as possible, it is necessary to use a mirror of 1 in R, and since it must be transparent to laser light, It was not easy to select a material that satisfies these conditions.
それに対して本発明では、出力モニターを行うのは発振
器外部に設置したビームスプリッタ−であり、そこでは
T中1即ちR,=:=Oが要求さるのであり入射角をブ
リュースター角附近に選ぶことによりその条件を満足す
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, which requires 1 in T, that is, R, =:=O, and the incident angle is selected near Brewster's angle. By doing so, this condition can be satisfied.
この時ビームスプリッタ−には当然斜方向入射が行われ
るので、前記した三光束干渉による出力値の不安定性が
防止できる。At this time, since the beam is naturally incident on the beam splitter in an oblique direction, the instability of the output value due to the three-beam interference described above can be prevented.
斜方向入射の場合は偏向面のゆらぎに由来する出力値の
不安定性が存在するが、本発明によればそれも防止でき
る。In the case of oblique incidence, there is instability in the output value due to fluctuations in the deflection surface, but this can also be prevented according to the present invention.
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り、CO2レーザ
なと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。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, and this is said to be the optimal output control method for lasers whose oscillation wavelength fluctuates easily, such as CO2 lasers. I can do it.
第3図に本発明の一実施例を示す。FIG. 3 shows an embodiment of the present invention.
同図において、31は直線偏光レーザ管、32は出力結
合鏡、33は全反射鏡、34および34′はレーザ管光
学窓、35はレーザ発振器の外部に設けられた入射角が
ブリュースター角に近く、かつ両面が非平行状態にある
ビームスプリッタ、36は出力モニター用検出器、37
はレーザ励起電源、38は共振器内レーザビーム、39
はレーザ出力ビーム、310はビームスプリッタ−35
通過後のレーザビーム、311は出力モニター用ビーム
、312は出力モニター検出器からの出力、313はレ
ーザ出力制御用信号、314はレーザ励起電源出力であ
る。In the figure, 31 is a linearly polarized laser tube, 32 is an output coupling mirror, 33 is a total reflection mirror, 34 and 34' are laser tube optical windows, and 35 is a laser tube provided outside the laser oscillator whose incident angle is set to Brewster's angle. Beam splitter nearby and with both sides non-parallel; 36 is a detector for output monitoring; 37
is a laser excitation power source, 38 is a laser beam in the resonator, 39
is the laser output beam, 310 is the beam splitter 35
The laser beam after passing, 311 is a beam for output monitoring, 312 is an output from an output monitor detector, 313 is a laser output control signal, and 314 is a laser excitation power output.
本発明ではレーザビーム39に比例したモニター用ビー
ム311をモニター検出器36にて測定し、その出力3
12と制御用信号313を比較してその偏差量を励起電
源37に負帰還して制御を行うものである。In the present invention, a monitor beam 311 proportional to the laser beam 39 is measured by a monitor detector 36, and its output 3
12 and the control signal 313, and the amount of deviation is negatively fed back to the excitation power source 37 for control.
次に本発明の具体的構成例を必要要素毎に説明する。Next, a specific configuration example of the present invention will be explained for each necessary element.
ビームスプリッタ−35はレーザ光に対して透明な材質
から構成されねばならない。The beam splitter 35 must be made of a material that is transparent to the laser beam.
C02レーザを対象にして以下の説明を行うことにする
と次に挙げる物質を用いることができる。When the following explanation is given with reference to a C02 laser, the following substances can be used.
カッコ内に記したのはそれら各材料の屈折率であって以
下の解析に重要な値である。What is written in parentheses is the refractive index of each of these materials, which is an important value for the following analysis.
ビームスプリッタ−35はレーザ光に対して総合透過率
が出来るだけ高い必要がある。The beam splitter 35 needs to have as high an overall transmittance as possible for the laser beam.
しかも前記した理由から、誘電体多層膜干渉フィルター
の一種である反射防止膜を利用することができない。Moreover, for the reasons mentioned above, an antireflection film, which is a type of dielectric multilayer interference filter, cannot be used.
本発明ではこの問題をブリュースター人射角の採用で解
決している。The present invention solves this problem by adopting the Brewster angle of incidence.
そのため本頼明に用いるレーザは第3図に示すようなブ
リュースター窓などの偏光素子を内蔵する直線偏光形レ
ーザでなければならない。Therefore, the laser used in this Yoriaki must be a linearly polarized laser that incorporates a polarizing element such as a Brewster window as shown in FIG.
これが本発明の第1の構成要素である。以下の説明では
外部ビームスプリッタ−に課せられる偏光面はこのレー
ザの偏光面と共通であるとしてそれを添字11で指定す
る。This is the first component of the invention. In the following description, the plane of polarization imposed on the external beam splitter is designated by the subscript 11 because it is common to the plane of polarization of this laser.
第4図にCO2レーザによく用いられる光学材料である
Zn5eについての入射角と反射率R11の関係を示す
。FIG. 4 shows the relationship between the incident angle and the reflectance R11 for Zn5e, which is an optical material often used in CO2 lasers.
これよりZn5eでは入射角が67.38°であるブリ
ュースター角附近の入射角を選べばその精度に応じて透
過率を限りなく1に近くすることができる。From this, in the case of Zn5e, if an incident angle near Brewster's angle, which is 67.38°, is selected, the transmittance can be made as close to 1 as possible depending on the accuracy.
この入射角の正確な選択方法については後記する考え方
によるものとする。An accurate method for selecting this angle of incidence is based on the concept described later.
レーザ光は可干渉距離が光学部品の大きさに比較して十
分大きいので、第5図aに示すような表裏面が平行なビ
ームスプリッタ−51を用いると、入射ビーム53から
はビームスプリッタ−51表面からの反射ビーム55と
裏面からの反射ビーム56がモニター検出器52に入射
するので同検出器52の出力は2光束干渉の結果、両図
すに示すような変動を示すことになる。Since the coherence length of the laser beam is sufficiently large compared to the size of the optical component, if a beam splitter 51 with parallel front and back surfaces as shown in FIG. Since the reflected beam 55 from the front surface and the reflected beam 56 from the back surface enter the monitor detector 52, the output of the detector 52 exhibits fluctuations as shown in both figures as a result of two-beam interference.
なおaで54はビームスプリッタ−51通過後のレーザ
ビームを示す;同図すの■。In addition, 54 in a shows the laser beam after passing through the beam splitter 51;
はaの反射ビーム55および56のビーム強度である。is the beam intensity of reflected beams 55 and 56 of a.
横軸のδはビーム55および56の位相差であって、ビ
ームスプリッタ板厚Tが一定である時、入射ビーム53
の波長の変化に応じ変動する。δ on the horizontal axis is the phase difference between the beams 55 and 56, and when the beam splitter plate thickness T is constant, the incident beam 53
fluctuates according to changes in wavelength.
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AνTとおくと1.干渉説諭よりCを光速
度、nをビームスプリッタ屈折率として
であることが知られており、T二3nのZn5eの場合
(2)式はJνT = 21 GHzを与える。Letting one period of ν be AνT, then 1. It is known from the interference theory that C is the speed of light and n is the refractive index of the beam splitter, and in the case of Zn5e with T23n, equation (2) gives JνT = 21 GHz.
一方周波数安定を行っていないCO2レーザは、CO2
分子の回転準位間遷移であるP26からPI3間にわた
ってAシ二320 GHzの範囲内で周波数がランダム
に変化する。On the other hand, CO2 lasers without frequency stabilization are
The frequency changes randomly within the range of 320 GHz from P26 to PI3, which is the transition between rotational levels of the molecule.
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52の受ける不安定性は極めて大き
いものと云わなければならない。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 52 is extremely large.
この干渉による不安定性を防止するために、ビームスプ
リッタ−を表裏面が平行でないプリズム形の構成にする
のが本発明の第二の構成要素である。In order to prevent instability due to this interference, the second component of the present invention is to configure the beam splitter in a prism-like configuration whose front and back surfaces are not parallel.
第6図に一般的なプリズム形ビームスプリッタ−61に
関する光路図を示す。FIG. 6 shows an optical path diagram regarding a general prism type beam splitter 61.
62は入射ビーム、63は透過ビーム、64は第一次反
射ビーム、65は第二次反射ビーム、66は高次ビーム
である。62 is an incident beam, 63 is a transmitted beam, 64 is a first reflected beam, 65 is a second reflected beam, and 66 is a higher order beam.
プリズム頂角はφ、62の入射角はθ。、屈折角θ1、
第2面に於ける入射角はψ+θ1、屈折角θ2、第二次
反射ビーム65の入射角は2φ+θ1、屈折角はθ3で
ある。The prism apex angle is φ, and the incident angle of 62 is θ. , refraction angle θ1,
The angle of incidence on the second surface is ψ+θ1, the angle of refraction θ2, the angle of incidence of the second reflected beam 65 is 2φ+θ1, and the angle of refraction is θ3.
幾何光学的計算の結果これらの間には次の関係が成立す
る。As a result of geometrical optical calculations, the following relationship holds between them.
第一次第二次反射ビーム間の偏角
〔ビームスプリッタ−第一面上における第一および第二
広反射ビーム射出空間距離
下はビームスプリッタ−板厚〕
Zn5eの場合について入射角θ。Deflection angle between the first and second reflected beams [beam splitter - the first and second wide reflected beam exit spatial distance on the first surface is the beam splitter plate thickness] In the case of Zn5e, the incident angle θ.
を下記(9)式で表わされるブリュースター角θβに
選び、すなわち
θβ=67.38°に選び上記の入射ビームと射出ビー
ム間の偏角Jθ、第−次及び第二次反射ビーム間の偏角
Aθ′を頂角ψの関数として計算すると第1表の如くに
なる。is chosen to be the Brewster angle θβ expressed by the following equation (9), that is, θβ = 67.38°, and the deflection angle Jθ between the incident beam and the exit beam is the polarization between the primary and secondary reflected beams. When the angle Aθ' is calculated as a function of the apex angle ψ, the results are as shown in Table 1.
なお同表には裏面から射出する時のブリュースター角か
らの偏差Aθ“も示した。The same table also shows the deviation Aθ'' from Brewster's angle when injecting from the back side.
第゛T図にこれらの関係を図示する。These relationships are illustrated in FIG.
図中AθおよびAθ“即ち透過ビームに関する量はφ。In the figure, Aθ and Aθ”, that is, the quantity related to the transmitted beam is φ.
以下のψに対して計算できφ〉φ。It can be calculated for the following ψ φ〉φ.
以上のφに対しては全反射が発生してしまい透過ビーム
は存在しなくなる。For the above φ, total reflection occurs and no transmitted beam exists.
本発明のビームスプリッタとしては、透過ビームは是非
必要な要素であ□るので、頂角φはφ〈φ、。Since the transmitted beam is a necessary element for the beam splitter of the present invention, the apex angle φ is φ<φ.
(こ選択される必要がある。□ 次に本兇明のビームス
プリッタ角′iこおいては、第二次反射ビームが入射面
側に射出されなくすることにより三光束干渉を発生させ
なくできる。(This must be selected. □ Next, with the beam splitter angle 'i' of this principle, it is possible to prevent the occurrence of three-beam interference by preventing the secondary reflected beam from being emitted to the incident surface side. .
すなわち、第二次反射ビームに関する量lθ′は図中に
示す94以上のφについては存在せずこの時全反射によ
り第二次反射ビームをビームスプリッタ−の外部に出ら
れなくすることができる。That is, the quantity lθ' related to the secondary reflected beam does not exist for φ of 94 or more shown in the figure, and at this time, the secondary reflected beam can be prevented from exiting the beam splitter by total reflection.
したがって頂角ψをψ〉φdに選ぶことにより、三光束
干渉は発生しなくなる。Therefore, by selecting the apex angle ψ such that ψ>φd, three-beam interference will not occur.
このことから本実施例ではψ。Therefore, in this example, ψ.
〉φ〉ψdになるように頂角ψが選ばれておりφ。The apex angle ψ is selected so that 〉φ〉ψd, and φ.
〉φ〉φdのφに対しては透過ビームは存在するししか
も第二反射ビームは全反射によりビームスプリッタ内に
捕捉されるので三光束干渉は発生しなくなるからビーム
スプリッタ−の動作は高い安定性を示し、理想的である
と言える。For φ of 〉φ〉φd, there is a transmitted beam, and the second reflected beam is captured in the beam splitter by total internal reflection, so three-beam interference no longer occurs, so the operation of the beam splitter is highly stable. It can be said that it is ideal.
ψ。およびφdは幾何光学的計算の結果次式で与えられ
ることが分る。ψ. As a result of geometrical optical calculation, it can be seen that φd and φd are given by the following equation.
第2表に種々の材質に対して計算されたψ。Table 2 shows ψ calculated for various materials.
およびφdの値を示す。and the value of φd.
一般的にAθ“は0でないので第二面入射をブリュース
ター角で行なうと、第一次反射ビーム6°jは無視でき
る量になり、第二次反射ビーム65が反射ビームとして
残り、実質的tこは三光束干渉が発生しなくなる。In general, Aθ" is not 0, so if the second plane incidence is made at Brewster's angle, the primary reflected beam 6°j becomes negligible, and the secondary reflected beam 65 remains as the reflected beam, and is substantially In this case, three-beam interference no longer occurs.
−′j5Jθ”二〇になるようにθ。を選べば第二面で
の反射がOになり、第一面反射のみが発生しゃはり三光
束干渉による不安定性を防止できる。-′j5Jθ”20 If θ is selected, the reflection at the second surface becomes O, and only the first surface reflection occurs, thereby preventing instability due to three-beam interference.
しかもこの構成の方が反射ビームの位置が簡単に決まる
まで、モニター検出器の位置合せが楽になるので便利で
ある。Moreover, this configuration is more convenient because it makes it easier to align the monitor detector until the position of the reflected beam is easily determined.
これが本発明の第2の実施例である。This is the second embodiment of the invention.
φが与えられた時θ2二θβ(Q、βニブリュースター
角)となるβ。When φ is given, β becomes θ22θβ (Q, β Nybrewster angle).
は幾何光学的計算の結果次式で与えられる。is given by the following equation as a result of geometrical optical calculation.
(12)のθ。(12) θ.
を用いる時、第二次反射ビームは最早存在しないのであ
るからφは前記したψ。When using , the secondary reflected beam no longer exists, so φ is equal to ψ as described above.
〉φ〉ψdに選択する必要はない。There is no need to select 〉φ〉ψd.
むしろ第一次反射の割合が最適値になるようにψを決定
してやるとよい。Rather, it is better to determine ψ so that the ratio of primary reflection becomes an optimum value.
この最適値はレーザ出力の程度に゛よるものであり、出
力ioow程度の中出力CO2レーザでは、1饅程度が
カロリメーク感度と主出力の損失の双方から望ましい値
であると判断される。This optimum value depends on the level of laser output, and for a medium-power CO2 laser with an output of about ioow, it is judged that about 1 cup is a desirable value from both the calorie making sensitivity and the loss of main output.
Zn5eの場合については、これらの諸数値は方程式(
3)−(12)を計算して以下の如く設計することがで
きる。For the case of Zn5e, these values are expressed in the equation (
3)-(12) can be calculated and designed as follows.
即ち頂角1°のZn5eプリ父ム形ビ1−ムスプリツタ
ーに入射角62.r・5°を選ぶことによりJ“第二面
反射を防止して三光束干渉による不安定性を1、、;
消去することができる。That is, the angle of incidence on a Zn5e prism-shaped beam splitter with an apex angle of 1° is 62. By selecting r·5°, it is possible to prevent second surface reflection and eliminate instability caused by three-beam interference by 1.
一般的に云って上記の方法により第二面反射を消滅させ
たとしても、頂角φの製作誤差、或いは入射角θ。Generally speaking, even if the second surface reflection is eliminated by the above method, there will be manufacturing errors in the apex angle φ or the incident angle θ.
の設定誤差により、第二面反射が無理できない量になり
三光束干渉が発生することは大いに考えられることであ
る。It is highly conceivable that due to a setting error of , the second surface reflection becomes an unreasonable amount and three-beam interference occurs.
従ってψは前記したφ。Therefore, ψ is the above-mentioned φ.
〉ψ〉φdの関係が少くともφ=φdに選定することが
実用的に考えられる。It is practical to select the relationship 〉ψ〉φd to be at least φ=φd.
さらに第3の実施例としてθ。Further, as a third example, θ.
、ψなどが上記した関係を満足しなくてもJθ〈が十分
大きくてモニター検出器の受光面において第一次および
二次ビームがビーム直径φ。, ψ, etc. do not satisfy the above relationship, Jθ〈 is sufficiently large and the primary and secondary beams have a beam diameter φ at the light receiving surface of the monitor detector.
を越し工分離していれば光束干渉は発生しない。If the beams are separated by a distance, no beam interference will occur.
このための条件はである。The conditions for this are.
この方法の長所はビームスプリッタ−の製作角度誤差と
入射角設定誤差が比較的ゆるいことであり、欠点は第一
、第二面双方における反射のためエネルギー損失が若干
増大することである。The advantage of this method is that the manufacturing angle error and the incident angle setting error of the beam splitter are relatively loose, and the disadvantage is that energy loss is slightly increased due to reflection at both the first and second surfaces.
以上述べたように本発明は直線偏光レーザの外部に設置
された入射角がほぼブリュースター角に近いプリズム形
ビームスプリッタ−を用いて出力の一部を取出し、これ
を測定に用い、レーザ制御信号と比較し、その偏差量で
励起電源を負帰還するレーザ発振装置において、ビーム
スプリッタ−における第一面、第二面反射ビームの三光
束干渉によるモニター値の不安定性を防止するため、第
二面反射光が全反射によりビームスプリッタ内部にとじ
込められるか、第二面反射を正確にブリュースター人射
角で行はせてその反射量を十分小さくするか、第一およ
び第二反射ビームをモニター検出器上ビーム径に比較し
て十分隔離するか等の工夫を行ったものであり、・、従
来の構成に比較して、より広範囲のビームスプリッタ−
材料を用い1饅以下の主レーザビーム消費のもとに高い
制御性を可能とするものである。As described above, the present invention extracts a part of the output using a prism-shaped beam splitter installed outside the linearly polarized laser and whose incident angle is approximately close to Brewster's angle, and uses this for measurement. In a laser oscillation device that negatively feeds back the excitation power source by the amount of deviation, the second surface is Monitor the first and second reflected beams to see if the reflected light is trapped inside the beam splitter by total internal reflection, or if the second surface reflection is performed accurately at the Brewster angle of incidence to reduce the amount of reflection sufficiently. The beam splitter has a wider range than the conventional configuration.
This enables high controllability with a main laser beam consumption of 1 or less using materials.
図面の簡単な説明 ′
第1図は従来の出力モニターの方法を示す概略図、第2
図は微小出力モニターを行う低透過率誘電体多層膜干渉
フィルターの透過分光特性を示す図、第3′図は本発明
の一実施例におけるレーザ発振装置を宗す概略構成図、
第4図はZ n S eに偏光面が入射面と平行のCO
2レーザ光が入射した時の入射角(横軸)と反射率(縦
軸)の関係を示す図、第5図aは平行平板であるビーム
スプリッタ−における入射、反射、透過ビーム光路を示
す図、第5図すは同aにおける2本のビーム間の三光束
干渉現象を示す図、第6図はプリズム型ビームスプリッ
タ−における光路を示す図、第1図はZn5eビームス
プリツタにブリュースター角入射を行なった場合のビー
ムスプリッタ−頂角φ(横軸)と、入射ビームと透過ビ
ーム間の偏角Jθ′、透過ビーム屈折角のブリュースタ
ー角よりの偏角Jθ“(Jθ、Jθ′、Jθ“は縦軸)
の関係をそれぞれ示す図である。Brief Explanation of the Drawings ' Figure 1 is a schematic diagram showing the conventional method of output monitoring;
The figure is a diagram showing the transmission spectral characteristics of a low transmittance dielectric multilayer interference filter for monitoring minute output, and Figure 3' is a schematic configuration diagram of a laser oscillation device in an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows CO whose polarization plane is parallel to the plane of incidence in Z n S e.
Figure 5a is a diagram showing the relationship between the incident angle (horizontal axis) and reflectance (vertical axis) when two laser beams are incident, and Figure 5a is a diagram showing the incident, reflected, and transmitted beam optical paths in a beam splitter that is a parallel plate. , Figure 5 is a diagram showing the three-beam interference phenomenon between two beams in the same figure a, Figure 6 is a diagram showing the optical path in a prism type beam splitter, and Figure 1 is a diagram showing the Brewster angle in the Zn5e beam splitter. The apex angle φ (horizontal axis) of the beam splitter when the beam is incident, the declination angle Jθ′ between the incident beam and the transmitted beam, and the declination angle Jθ” (Jθ, Jθ′, Jθ” is the vertical axis)
FIG.
31・・・・・・レーザ管、32・・・・・・出力結合
鏡、33・・・・・・全反射鏡、34・・・・・・レー
ザ管光学窓、34′・・・・・・ブリュースター窓、3
5・・・・・・ビームスプリッタ、36・・・・・・出
力モニター検出器、37・・・・・・レーザ励起電源、
38・・・・・・共振器内レーザビーム、39・・・・
・・出力ビーム、310・・・・・・ビームスプリッタ
−透過ビーム、311・・・・・・出力モニタービーム
、312・・・・・・モニター検出器出力、313・・
・・・・制御用信号、314・・・・・・レーザ電源出
力、51・・・・・・ビームスプリッタ、52・・・・
・・出力モニター検出器、53・・・・・・入射ビーム
、54・・・・・・透過ビーム、55・・・・・・第一
面反射ビーム、56・・・・・・第二面反射ビーム、6
1・・・・・・プリズム形ビームスプリッタ、62・・
・・・・入射ビーム、63・・・・・・透過ビーム、6
4・・・・・・第一次反射ビーム、65・・・・・・第
二次反射ビーム、66・・・・・・高次反射ビーム。31... Laser tube, 32... Output coupling mirror, 33... Total reflection mirror, 34... Laser tube optical window, 34'... ...Brewster window, 3
5... Beam splitter, 36... Output monitor detector, 37... Laser excitation power supply,
38...Intra-cavity laser beam, 39...
... Output beam, 310 ... Beam splitter-transmitted beam, 311 ... Output monitor beam, 312 ... Monitor detector output, 313 ...
... Control signal, 314 ... Laser power output, 51 ... Beam splitter, 52 ...
... Output monitor detector, 53 ... Incident beam, 54 ... Transmitted beam, 55 ... First surface reflected beam, 56 ... Second surface reflected beam, 6
1...Prismatic beam splitter, 62...
...Incoming beam, 63...Transmitted beam, 6
4...Primary reflected beam, 65...Second reflected beam, 66...High order reflected beam.
Claims (1)
れたビームスプリッタと、このビームスプリ、ツタから
の反射光を導入する゛9出力検出器と、レーザ励起手段
とを有し、前記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レーザ
発振装置において、前記レーザ共振器が直線偏光レーザ
共振器であり、前記ビームスプリッタがレーザビームに
対して透明なプリズム状をなすことを特徴とするレーザ
発振装置。 2 ビームスプIJツタの入射面及び射出面における入
射角及び屈折角がほぼブリュースタ角に等しくがつ射出
面における全反射を防止するごとく構成されるとともに
、□射出面で反射され入射面側に射出される第二反射ビ
ームが、全反射によりビームスプリッタ内に補足される
ごとく、上記ビームスプリッタが構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレーザ発振装置
。 3 ビームスプリッタの射出面における屈折角がブリュ
ースタ角に一致するごとく、上記ビームスプリッタが構
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
載のレーザ発振装置。 4 ビームスプリッタの入射面で反射される第1及び第
2反射ビームの出力検出器表面におけるビーム中心間距
離が少くともビーム直径以上隔離されるごとく、上記ビ
ームスプリッタが構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のレーザ発振装置。[Claims] 1. A laser resonator, a beam splitter installed outside the laser resonator, the beam splitter, a nine-output detector for introducing reflected light from the ivy, and a laser excitation means. In the laser oscillation device, the laser resonator is a linearly polarized laser resonator, and the laser resonator is a linearly polarized laser resonator, and the laser resonator is a linearly polarized laser resonator, and the laser resonator is a linearly polarized laser resonator, and the laser resonator is a linearly polarized laser resonator. A laser oscillation device characterized in that a splitter has a prism shape that is transparent to a laser beam. 2 Beamsp IJ is constructed so that the angle of incidence and refraction at the entrance and exit surfaces are approximately equal to the Brewster's angle to prevent total reflection at the exit surface, and the beam is reflected at the exit surface and exits to the entrance surface side. 2. The laser oscillation device according to claim 1, wherein the beam splitter is configured such that the second reflected beam is captured within the beam splitter by total internal reflection. 3. The laser oscillation device according to claim 1, wherein the beam splitter is configured such that the refraction angle at the exit surface of the beam splitter coincides with the Brewster angle. 4. The beam splitter is configured such that the distance between the beam centers of the first and second reflected beams reflected at the incident surface of the beam splitter on the output detector surface is separated by at least a beam diameter. A laser oscillation device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6527581A JPS5842638B2 (en) | 1981-05-01 | 1981-05-01 | Laser oscillation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6527581A JPS5842638B2 (en) | 1981-05-01 | 1981-05-01 | Laser oscillation device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57181184A JPS57181184A (en) | 1982-11-08 |
| JPS5842638B2 true JPS5842638B2 (en) | 1983-09-21 |
Family
ID=13282204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6527581A Expired JPS5842638B2 (en) | 1981-05-01 | 1981-05-01 | Laser oscillation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5842638B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4823354A (en) * | 1987-12-15 | 1989-04-18 | Lumonics Inc. | Excimer lasers |
| JP2006279067A (en) * | 2006-06-07 | 2006-10-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | Semiconductor laser stimulating solid-state laser |
-
1981
- 1981-05-01 JP JP6527581A patent/JPS5842638B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57181184A (en) | 1982-11-08 |
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