(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
色素溶液の流れる流路が形成された色素フローセルを備え、この色素フローセルに流れる前記色素溶液に励起レーザ光を照射することにより前記色素溶液を励起して色素レーザ光を出力する色素レーザ装置において、
前記色素フローセル近傍の外気温度又は前記色素フローセルの温度を測定する温度測定手段と、
前記色素溶液の温度を前記温度測定手段で測定された前記色素フローセル近傍の外気温度又は前記色素フローセルの温度とを一致させるよう制御する温度制御手段と、
を具備したことを特徴とする色素レーザ装置。
【請求項２】
色素溶液の流れる流路が形成された色素フローセルを備え、この色素フローセルに流れる前記色素溶液に励起レーザ光を照射することにより前記色素溶液を励起して色素レーザ光を出力する色素レーザ装置において、
前記色素フローセルを外気と遮蔽する遮蔽構造物内に収納し、かつこの遮蔽構造物内の全体の温度を前記色素溶液の温度と一致するよう制御する温度制御手段、
を具備したことを特徴とする色素レーザ装置。
【請求項３】
前記温度制御手段は、前記色素フローセルを高い熱電導性の部材により覆い、かつこの部材の温度を前記色素溶液の温度と一致するよう制御する機能を有することを特徴とする請求項２記載の色素レーザ装置。
【請求項４】
色素溶液の流れる流路が形成された色素フローセルを備え、この色素フローセルに流れる前記色素溶液に励起レーザ光を照射することにより前記色素溶液を励起して色素レーザ光を出力する色素レーザ装置において、
前記色素レーザ光の波面を計測し、この波面の歪みを最小とするように前記色素溶液の温度を制御する温度制御手段、
を具備したことを特徴とする色素レーザ装置。
【請求項５】
色素溶液の流れる流路が形成された色素フローセルを備え、この色素フローセルに流れる前記色素溶液に励起レーザ光を照射することにより前記色素溶液を励起して色素レーザ光を出力する色素レーザ装置において、
前記色素フローセルを収納して外気と遮蔽し、かつ内部に恒温水を循環させる遮蔽構造物と、
前記色素レーザ光の波面を計測し、この波面の歪みを最小とするように前記恒温水の温度を制御する温度制御手段と、
を具備したことを特徴とする色素レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色素フローセル中に流れる色素溶液を励起して色素レーザ光を出力する色素レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は色素レーザ装置の構成図である。
色素レーザ発振器（以下、レーザ発振器と省略する）１から出力される色素レーザ光Ｑの光路上には、１段の増幅器２が配置されている。
【０００３】
これらレーザ発振器１及び増幅器２は、それぞれ色素溶液３の流れる各色素フローセル４、５を備えている。
これら色素フローセル４、５には、それぞれ色素循環装置６、７が接続され、これら色素循環装置６、７により色素溶液３が各色素フローセル４、５に循環するようになっている。
【０００４】
一方、励起レーザ装置８が備えられ、この励起レーザ装置８から出力されるパルス状の励起レーザ光Ｐの光路上に２つのビームスプリッタ９、１０及びミラー１１が配置されている。
【０００５】
このうち、ビームスプリッタ９は、励起レーザ光Ｐの一部を分岐してレーザ発振器１の色素フローセル４に導くものとなっている。
又、ビームスプリッタ１０は、ビームスプリッタ９を透過した励起レーザ光Ｐを２分割し、その一方の励起レーザ光Ｐをミラー１１を介して増幅器２の色素フローセル５の一側面に導き、かつ他方の励起レーザ光Ｐを各ミラー１２、１３を経由して増幅器２の色素フローセル５の他側面に導くものとなっている。
【０００６】
このような構成であれば、励起レーザ装置８からパルス状の励起レーザ光Ｐが出力されると、この励起レーザ光Ｐは、ビームスプリッタ９で２方向に分岐され、その一方の励起レーザ光がレーザ発振器１の色素フローセル４に流れる色素溶液３に照射される。
【０００７】
このように色素溶液３に励起レーザ光Ｐが照射されると、この色素溶液３は励起され、レーザ共振器で共振が発生し、色素レーザ光Ｑが出力される。この色素レーザ光Ｑは、１段の増幅器２の色素フローセル５に流れる色素溶液３に入射する。
【０００８】
これと共に、上記励起レーザ光Ｐは、ビームスプリッタ１０で２方向に分岐され、その一方の励起レーザ光Ｐがミラー１１を介して増幅器２の色素フローセル５の一側面から色素溶液３に照射され、他方の励起レーザ光Ｐが各ミラー１２、１３で反射して増幅器２の色素フローセル５の他側面から色素溶液３に照射される。
【０００９】
すなわち、図９は増幅器２に色素フローセル５の増幅作用を示す模式図である。この色素フローセル５は、横励起方式の増幅作用を示すもので、図の上方から下方に向かって色素溶液３が流れている。
【００１０】
この色素溶液３に対し、その流れ方向に対して直交する方向から色素レーザ光Ｑが入射し、これと共に色素溶液３の流れ方向に対して直交する両側の各方向から励起レーザ光Ｐが入射する。
【００１１】
色素溶液３に励起レーザ光Ｐが入射すると、この色素溶液３は励起され、この励起状態の発生と共に色素レーザ光Ｑが入射するので、色素レーザ光Ｑは誘導放出作用により増幅されて出力される。
【００１２】
このとき、色素溶液３の循環流量は、図９中に示す励起領域中の色素溶液３がパルス状の各励起レーザ光Ｐが入射する毎に完全に入れ替わるように設定されている。
【００１３】
この色素溶液３の入れ替えにより、色素溶液３に励起レーザ光Ｐが入射したときに、その励起エネルギーの一部が熱に変わって色素溶液３中に屈折率分布（熱レンズ効果）が形成されるが、これは色素溶液３の流れによりパルス状の各励起レーザ光Ｐ間で取り去られる。これにより、波面歪みの少ない高品質な色素レーザ光Ｑが増幅出力される。
【００１４】
しかしながら、色素溶液３の温度と色素フローセル５の部材の温度とに差があると、この温度差に起因して色素溶液３の液内に屈折率分布が形成される。
図１０はかかる温度差に起因する色素溶液内の屈折率分布を示す。この屈折率分布は、色素溶液３の温度をＴｓ、色素フローセル５の外部（外気）の温度をＴａとしたとき、Ｔａ＞Ｔｓの場合について示す。
【００１５】
一般に、色素フローセル５は、石英ガラス等のガラス部材によって形成されており、これらの熱伝導率は金属部材に比べて小さい。例えば、石英ガラスの熱伝導率は、１．４（Ｗ／ｍ・Ｋ、＠０℃）であり、良熱伝導体として知られている銅（Ｃｕ）の熱伝導率４０３（Ｗ／ｍ・Ｋ、＠０℃）の約３００分の１である。
【００１６】
又、色素フローセル５の部材と外気（＝空気）との境界を考えると、この外気の熱伝導率は０．０２１４（Ｗ／ｍ・Ｋ、＠０℃）とさらに小さい。
このため、定常状態において、色素フローセル５の境界面の温度Ｔｃは、外気側、色素溶液側共に、これと接する外気の温度Ｔａ、色素溶液３の温度Ｔｓと一致しない。
【００１７】
すなわち、色素フローセル５の境界面の温度Ｔｃとして、Ｔａ＞Ｔｃ＞Ｔｓであり、この境界面は色素溶液３に対して熱源として作用する。
この色素フローセル５の境界面から色素溶液３への熱供給は、色素溶液３の流れにより大部分は取り去られるが、色素溶液３の流速分布が溶媒の粘性抵抗により、境界面に近付くにつれて小さくなるので、定常状態において図１０に示すような境界面に局在する温度分布を形成する。
【００１８】
このような温度分布が形成されると、色素溶液３の屈折率分布が変化し、その部分を透過する色素レーザ光Ｑの波面に歪みが生じる。
ここで、色素フローセル５の境界面と色素フローセル５の中心部との波面位相差をｋとすると、この波面位相差ｋは波長λを単位として次式で表される。
【００１９】
ｋ＝（ｄｎ／ｄＴ）＊（Ｔｓ−Ｔｃ）＊Ｌ／λ    （単位：波長λ）  …（１）
なお、（ｄｎ／ｄＴ）は色素溶液屈折率の温度依存性、Ｌは色素フローセル５のフローセル流路長（＝励起領域長）である。
【００２０】
例えば、色素溶液３の溶媒をエタノール（ｄｎ／ｄＴ＝−４×１０−４）、フローセル流路長（２ｃｍ）、波長λ（６００ｎｍ）とすると、波面位相差ｋは１３．３（Ｔｓ−Ｔｃ）となる。
【００２１】
従って、フローセル境界面温度Ｔｃと色素溶液温度Ｔｓとの温度差が０．１℃あると、波長約１．３λの位相差が生じる。
このような波面位相差が色素溶液３に生じると、その屈折率分布の変化により波面に位相差が生じ、色素レーザ光Ｑの伝送特性が低下する。
【００２２】
又、外気と色素溶液３との温度差が数℃となることは珍しくなく、この程度の初期温度差があれば、色素溶液３と色素フローセル５との境界面での温度差が０．１℃オーダとなる可能性は十分にある。
【００２３】
このように色素溶液３の温度と色素フローセル５の部材の温度とは、互いに無関係であり、これらの温度差に起因して色素フローセル５と色素溶液３との境界面に生じる局所的な屈折率分布に対して一切考慮していない。
【００２４】
このため、局所的な屈折率分布に起因する色素レーザ光Ｑの波面の歪みが生じ、色素レーザ光Ｑの伝送時におけるビームプロファイル劣化の原因となっている。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように色素フローセル５の境界面が熱源として作用して色素溶液３に局所的な屈折率分布が生じ、この屈折率分布に起因して色素レーザ光Ｑの波面の歪みが生じ、色素レーザ光Ｑのビームプロファイル劣化の原因となる。
【００２６】
そこで本発明は、色素溶液に生じる局所的な屈折率分布に起因する色素レーザ光の波面の歪みを解消して、伝送特性に優れた高品質な色素レーザ光を出力できる色素レーザ装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、色素溶液の流れる流路が形成された色素フローセルを備え、この色素フローセルに流れる色素溶液に励起レーザ光を照射することにより色素溶液を励起して色素レーザ光を出力する色素レーザ装置において、色素フローセル近傍の外気温度又は色素フローセルの温度を測定する温度測定手段と、色素溶液の温度を温度測定手段で測定された色素フローセル近傍の外気温度又は色素フローセルの温度とを一致させるよう制御する温度制御手段とを備えた色素レーザ装置である。
【００２８】
このような色素レーザ装置であれば、色素フローセル近傍の外気温度又は色素フローセルの温度が温度測定手段により測定され、この温度測定手段で測定された色素フローセル近傍の外気温度又は色素フローセルの温度に一致させるように色素溶液の温度を温度制御手段により制御する。
【００２９】
このように色素溶液の温度と色素フローセルの温度とが一致することにより、色素溶液に生じる局所的な屈折率分布が生ぜずに色素レーザ光の波面の歪みが解消され、伝送特性に優れた高品質な色素レーザ光が出力される。
【００３０】
第２の本発明は、色素溶液の流れる流路が形成された色素フローセルを備え、この色素フローセルに流れる色素溶液に励起レーザ光を照射することにより色素溶液を励起して色素レーザ光を出力する色素レーザ装置において、色素フローセルを外気と遮蔽する遮蔽構造物内に収納し、かつこの遮蔽構造物内の全体の温度を色素溶液の温度と一致するよう制御する温度制御手段を備えた色素レーザ装置である。
【００３１】
このような色素レーザ装置であれば、色素フローセルを外気と遮蔽する遮蔽構造物内に収納し、この遮蔽構造物内の全体の温度を色素溶液の温度と一致させるので、色素フローセルの温度と色素溶液の温度とが一致するようになる。
【００３２】
第３の発明は、第２の発明の色素レーザ装置において、温度制御手段は、色素フローセルを高い熱電導性の部材により覆い、かつこの部材の温度を色素溶液の温度と一致するよう制御する機能を有する。これにより、色素フローセルの温度と色素溶液の温度とが一致する。
【００３３】
第４の発明は、色素溶液の流れる流路が形成された色素フローセルを備え、この色素フローセルに流れる前記色素溶液に励起レーザ光を照射することにより前記色素溶液を励起して色素レーザ光を出力する色素レーザ装置において、色素レーザ光の波面を計測し、この波面の歪みを最小とするように色素溶液の温度を制御する温度制御手段を備えた色素レーザ装置である。
【００３４】
このような色素レーザ装置であれば、色素レーザ光の波面を計測し、この波面の歪みを最小とするように色素溶液の温度を制御することにより、色素溶液の温度と色素フローセルの温度とが一致する。
【００３５】
第５の発明は、色素溶液の流れる流路が形成された色素フローセルを備え、この色素フローセルに流れる色素溶液に励起レーザ光を照射することにより色素溶液を励起して色素レーザ光を出力する色素レーザ装置において、色素フローセルを収納して外気と遮蔽し、かつ内部に恒温水を循環させる遮蔽構造物と、色素レーザ光の波面を計測し、この波面の歪みを最小とするように恒温水の温度を制御する温度制御手段とを備えた色素レーザ装置である。
【００３６】
このような色素レーザ装置であれば、色素レーザ光の波面を計測し、この波面の歪みを最小とするように遮蔽構造物内に循環する恒温水の温度を制御することにより、色素溶液の温度と色素フローセルの温度とが一致する。
【００５０】
【発明の実施の形態】
（１）以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図８と同一部分には同一符号を付してある。
図１は色素レーザ装置の構成図である。
【００５１】
レーザ発振器１から出力される色素レーザ光Ｑの光路上には、１段の増幅器２が配置されている。
これらレーザ発振器１及び増幅器２は、それぞれ色素溶液３の流れる各色素フローセル４、５を備えている。これら色素フローセル４、５には、それぞれ色素循環装置２０、２１が接続され、これら色素循環装置２０、２１により色素溶液３が各色素フローセル４、５に循環するようになっている。
【００５２】
一方、励起レーザ装置８が備えられ、この励起レーザ装置８から出力されるパルス状の励起レーザ光Ｐの光路上に２つのビームスプリッタ９、１０及びミラー１１が配置されている。
【００５３】
このうち、ビームスプリッタ９は、励起レーザ光Ｐの一部を分岐してレーザ発振器１の色素フローセル４に導くものとなっている。
又、ビームスプリッタ１０は、ビームスプリッタ９を透過した励起レーザ光Ｐを２分割し、その一方の励起レーザ光Ｐをミラー１１を介して増幅器２の色素フローセル５の一側面に導き、かつ他方の励起レーザ光Ｐを各ミラー１２、１３を経由して増幅器２の色素フローセル５の他側面に導くものとなっている。
【００５４】
この色素レーザ装置は、各色素フローセル４、５の周囲温度をモニターし、この周囲温度と色素溶液３の温度とを一致させる温度制御手段としての機能を備えている。
【００５５】
すなわち、レーザ発振器１及び増幅器２における各色素フローセル４、５の近傍には、それぞれ熱電対等の各温度センサ２２、２３が配置されている。
これら温度センサ２２、２３は、レーザ発振器１及び増幅器２における各色素フローセル４、５の外気温度をモニターし、この外気温度をそれぞれ各色素循環装置２０、２１にフィードバックする機能を有している。
【００５６】
これら色素循環装置２０、２１は、それぞれ各温度センサ２２、２３によりモニターされた外気温度を入力し、これら外気気温に色素溶液３の温度を一致させるように温度制御する温度調整機構の機能を有している。
【００５７】
次に上記の如く構成された装置の作用について説明する。
励起レーザ装置８からパルス状の励起レーザ光Ｐが出力されると、この励起レーザ光Ｐは、ビームスプリッタ９で２方向に分岐され、その一方の励起レーザ光がレーザ発振器１の色素フローセル４に流れる色素溶液３に照射される。
【００５８】
このように色素溶液３に励起レーザ光Ｐが照射されると、この色素溶液３は励起され、レーザ共振器で共振が発生し、色素レーザ光Ｑが出力される。この色素レーザ光Ｑは、１段の増幅器２の色素フローセル５に流れる色素溶液３に入射する。
【００５９】
これと共に、上記励起レーザ光Ｐは、ビームスプリッタ１０で２方向に分岐され、その一方の励起レーザ光Ｐがミラー１１を介して増幅器２の色素フローセル５の一側面から色素溶液３に照射され、他方の励起レーザ光Ｐが各ミラー１２、１３で反射して増幅器２の色素フローセル５の他側面から色素溶液３に照射される。
【００６０】
すなわち、図９に示す増幅器２における色素フローセル５の増幅作用と同様に、色素溶液３に対し、その流れ方向に対して直交する方向から色素レーザ光Ｑが入射し、これと共に色素溶液３の流れ方向に対して直交する両側の各方向から励起レーザ光Ｐが入射する。
【００６１】
色素溶液３に励起レーザ光Ｐが入射すると、この色素溶液３は励起され、増幅器２におけるレーザ発振器で共振が発生する。このレーザ共振の発生と共に色素レーザ光Ｑが入射するので、色素レーザ光Ｑは増幅されて出力される。
【００６２】
このとき、色素溶液３の循環流量は、図９中に示す励起領域中の色素溶液３がパルス状の各励起レーザ光Ｐが入射する毎に完全に入れ替わるように設定されているので、色素溶液３に励起レーザ光Ｐが入射したときに、その励起エネルギーの一部が熱に変わって色素溶液３中に屈折率分布（熱レンズ効果）が形成されるが、これは色素溶液３の流れによりパルス状の各励起レーザ光Ｐ間で取り去られる。
【００６３】
一方、レーザ発振器１の色素フローセル４、及び増幅器２の色素フローセル５の各近傍に配置されている各温度センサ２２、２３は、それぞれ各色素フローセル４、５の各近傍の外気温度をモニターし、これら外気温度をフィードバック制御信号として各色素循環装置２０、２１に送る。
【００６４】
これら色素循環装置２０、２１は、それぞれ温度調整機構により各温度センサ２２、２３によりモニターされた外気温度を入力し、これら外気温度に一致するように色素溶液３の温度を制御する。
【００６５】
この温度制御によりレーザ発振器１の色素フローセル４、及び増幅器２の色素フローセル５に流れる色素溶液３の温度は、これら色素フローセル４、５の外気温度と一致する。
【００６６】
これにより、例えば色素フローセル５の境界面の各温度Ｔｃは、外気側、色素溶液側共に、外気の温度Ｔａと一致する。すなわち、色素フローセル５の境界面の温度Ｔｃ、外気の温度Ｔａ、色素溶液３の温度Ｔｓとの関係は、略Ｔａ＝Ｔｃ＝Ｔｓとなる。
【００６７】
このように色素フローセル５及び色素溶液３の間に温度差が生じないことから、色素溶液３には、局在的に屈折率分布が生ぜず、かつ色素溶液３に透過する色素レーザ光Ｑの波面に歪みは生じない。
【００６８】
この結果として、レーザ発振器１からは、波面歪みの少ない高品質な色素レーザ光Ｑが出力されて増幅器２に入射し、この増幅器２からも波面歪みの少ない高品質な色素レーザ光Ｑが増幅出力される。
【００６９】
このように上記第１の実施の形態においては、外気温度をモニターする各温度センサ２２、２３を配置し、レーザ発振器１及び増幅器２における各色素フローセル４、５にそれぞれ流れる色素溶液３の温度を外気温度に一致するように温度制御するので、色素溶液３に局所的な屈折率分布が生ぜず、色素レーザ光Ｑの波面の歪みが解消され、色素レーザ光Ｑの伝送時におけるビームプロファイルが劣化せず、長距離伝送特性に優れた高品質な色素レーザ光を出力できる。
【００７０】
なお、この第１の実施の形態では、１段増幅の色素レーザ装置の構成としているが、増幅段のない色素レーザ装置、又は複数段の色素レーザ装置の構成にも適用できる。
（２）  以下、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００７１】
図２は色素レーザ装置の構成図である。
この色素レーザ装置は、色素フローセル４、５自体の温度をモニターし、この色素フローセル４、５の温度に色素溶液３の温度を一致させる温度制御手段としての機能を有している。
【００７２】
すなわち、レーザ発振器１及び増幅器２における各色素フローセル４、５には、それぞれ熱電対等の各温度センサ３０、３１が配置されている。
これら温度センサ３０、３１は、レーザ発振器１及び増幅器２における各色素フローセル４、５の温度を直接モニターし、このフローセル温度をそれぞれフィードバック制御信号として各色素循環装置３２、３３に送る機能を有している。
【００７３】
これら色素循環装置３２、３３は、それぞれ各温度センサ３０、３１によりモニターされたフローセル温度を入力し、これらフローセル温度に色素溶液３の温度を一致させるように温度制御する温度調整機構の機能を有している。
【００７４】
次に上記の如く構成された装置の作用について説明する。
励起レーザ装置８からパルス状の励起レーザ光Ｐが出力されると、この励起レーザ光Ｐは、上記同様に、ビームスプリッタ９で２方向に分岐され、その一方の励起レーザ光がレーザ発振器１の色素フローセル４に流れる色素溶液３に照射される。
【００７５】
さらに、励起レーザ光Ｐは、ビームスプリッタ１０で２方向に分岐され、その一方の励起レーザ光Ｐがミラー１１を介して増幅器２の色素フローセル５の一側面から色素溶液３に照射され、他方の励起レーザ光Ｐが各ミラー１２、１３で反射して増幅器２の色素フローセル５の他側面から色素溶液３に照射される。
【００７６】
このようにレーザ発振器１に流れる色素溶液３に励起レーザ光Ｐが照射されると、この色素溶液３は励起され、レーザ共振器で共振が発生し、色素レーザ光Ｑが出力される。この色素レーザ光Ｑは、１段の増幅器２の色素フローセル５に流れる色素溶液３に入射する。
【００７７】
この増幅器２は、励起レーザ光Ｐの入射により色素溶液３が励起され、レーザ発振器で共振が発生し、入射する色素レーザ光Ｑを増幅出力する。
一方、各温度センサ３０、３１は、それぞれ各色素フローセル４、５の温度を直接モニターし、これらフローセル温度をフィードバック制御信号として各色素循環装置３２、３３に送る。
【００７８】
これら色素循環装置３２、３３は、それぞれ温度調整機構により各温度センサ３０、３１によりモニターされたフローセル温度を入力し、これらフローセル温度に一致するように色素溶液３の温度を制御する。
【００７９】
この温度制御によりレーザ発振器１の色素フローセル４、及び増幅器２の色素フローセル５に流れる色素溶液３の温度は、これら色素フローセル４、５の温度と一致する。
【００８０】
このように色素フローセル５と色素溶液３との温度が一致すると、色素溶液３には、局在的に屈折率分布が生ぜず、かつ色素溶液３に透過する色素レーザ光Ｑの波面に歪みは生じない。
【００８１】
この結果として、レーザ発振器１からは、波面歪みの少ない高品質な色素レーザ光Ｑが出力されて増幅器２に入射し、この増幅器２からも波面歪みの少ない高品質な色素レーザ光Ｑが増幅出力される。
【００８２】
このように上記第２の実施の形態においては、色素フローセル４、５自体の温度を直接モニターする各温度センサ３０、３１を配置し、レーザ発振器１及び増幅器２における各色素フローセル４、５にそれぞれ流れる色素溶液３の温度をフローセル温度に一致するように温度制御するので、色素溶液３に局所的な屈折率分布が生ぜず、色素レーザ光Ｑの波面の歪みが解消され、色素レーザ光Ｑの伝送時におけるビームプロファイルが劣化せず、長距離伝送特性に優れた高品質な色素レーザ光を出力できる。
（３）  以下、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００８３】
図３は色素レーザ装置の構成図である。
この色素レーザ装置は、色素フローセル４、５を外気と遮蔽する遮蔽構造物４０、４１内に収納し、この遮蔽構造物４０、４１内の全体の温度を所定温度に制御する温度制御手段としての機能を備えている。
【００８４】
すなわち、レーザ発振器１には、遮蔽構造物４０が備えられ、この遮蔽構造物４０内に色素フローセル４が収納されている。
この遮蔽構造物４０には、恒温水循環装置４２が接続されている。この恒温水循環装置４２は、例えば色素溶液３の温度をモニターし、この色素溶液３の温度と同一温度に恒温水の温度を制御し、この恒温水を遮蔽構造物４０内に循環する機能を有している。
【００８５】
又、増幅器２の遮蔽構造物４１内には、色素フローセル５が収納されている。この遮蔽構造物４１には、恒温水循環装置４３が接続されている。この恒温水循環装置４３は、例えば色素溶液３の温度をモニターし、この色素溶液３の温度と同一温度に恒温水の温度を制御し、この恒温水を遮蔽構造物４１内に循環する機能を有している。
【００８６】
図４はかかる遮蔽構造物４０、４１の具体的な構成図である。
これら遮蔽構造物４０、４１は、立方体状に形成され、その内部に色素フローセル４、５が収納されている。
【００８７】
又、これら遮蔽構造物４０、４１には、励起レーザ光Ｐを入射するための光透過性の各レーザ入出射窓４４、４５が互いに対向する位置に設けられ、かつ色素レーザ光Ｑを入射するための光透過性の各色素レーザ増幅用窓４６、４７が互いに対向する位置に設けられている。
【００８８】
次に上記の如く構成された装置の作用について説明する。
励起レーザ装置８からパルス状の励起レーザ光Ｐが出力されると、この励起レーザ光Ｐは、上記同様に、ビームスプリッタ９で２方向に分岐され、その一方の励起レーザ光がレーザ発振器１の色素フローセル４に流れる色素溶液３に照射される。
【００８９】
さらに、励起レーザ光Ｐは、ビームスプリッタ１０により２方向に分岐され、その一方がミラー１１を介して増幅器２の色素フローセル５の一側面から色素溶液３に照射され、他方が各ミラー１２、１３で反射して増幅器２の色素フローセル５の他側面から色素溶液３に照射される。
【００９０】
このようにレーザ発振器１に流れる色素溶液３に励起レーザ光Ｐが照射されると、この色素溶液３は励起され、レーザ共振器で共振が発生し、色素レーザ光Ｑが出力される。この色素レーザ光Ｑは、１段の増幅器２の色素フローセル５に流れる色素溶液３に入射する。
【００９１】
この増幅器２は、励起レーザ光Ｐの入射により色素溶液３が励起され、レーザ発振器で共振が発生し、入射する色素レーザ光Ｑを増幅出力する。
一方、各恒温水循環装置４２、４３は、例えばそれぞれ色素溶液３の温度をモニターし、これら色素溶液３の温度と同一温度に恒温水の温度を制御し、この恒温水を遮蔽構造物４０、４１内に循環する。
【００９２】
これにより、レーザ発振器１の色素フローセル４及び増幅器２の色素フローセル５の周囲温度は、恒温水により色素溶液３と同一温度に制御され、これに伴って色素フローセル４、５の温度と色素溶液３の温度とは一致する。
【００９３】
このように色素フローセル５と色素溶液３との温度が一致すると、色素溶液３には、局在的に屈折率分布が生ぜず、かつ色素溶液３に透過する色素レーザ光Ｑの波面に歪みは生じない。
【００９４】
この結果として、レーザ発振器１からは、波面歪みの少ない高品質な色素レーザ光Ｑが出力されて増幅器２に入射し、この増幅器２からも波面歪みの少ない高品質な色素レーザ光Ｑが増幅出力される。
【００９５】
このように上記第３の実施の形態においては、各色素フローセル４、５を各遮蔽構造物４０、４１内に収納し、これら遮蔽構造物４０、４１内を恒温水により色素溶液３の温度と一致するように温度制御するので、色素溶液３に局所的な屈折率分布が生ぜず、色素レーザ光Ｑの波面の歪みが解消され、色素レーザ光Ｑの伝送時におけるビームプロファイルが劣化せず、長距離伝送特性に優れた高品質な色素レーザ光を出力できる。
（４）  以下、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００９６】
図５は色素レーザ装置の構成図である。
この色素レーザ装置は、色素フローセル４、５を高い熱電導性の部材、例えば鋼材から形成された各ジャケット５０、５１により覆い、これらジャケット５０、５１の温度を所定温度に制御する温度制御手段としての機能を備えている。
【００９７】
すなわち、レーザ発振器１には、ジャケット５０が備えられ、このジャケット５０内に色素フローセル４が収納されている。
このジャケット５０には、恒温水循環装置５２が接続されている。この恒温水循環装置５２は、例えば色素溶液３の温度をモニターし、この色素溶液３の温度と同一温度に恒温水の温度を制御し、この恒温水をジャケット５０内に循環する機能を有している。
【００９８】
又、増幅器２のジャケット５１内には、色素フローセル５が収納されている。このジャケット５１には、恒温水循環装置５３が接続されている。この恒温水循環装置５３は、例えば色素溶液３の温度をモニターし、この色素溶液３の温度と同一温度に恒温水の温度を制御し、この恒温水をジャケット５１内に循環する機能を有している。
【００９９】
図６はかかるジャケット５０、５１の具体的な構成図である。
これらジャケット５０、５１は、立方体状に形成され、その内部に各色素フローセル４、５が設けられている。
【０１００】
これらジャケット５０、５１には、励起レーザ光Ｐを入射するための各レーザ入出射孔５４、５５が互いに対向する位置に形成され、かつ色素レーザ光Ｑを入射するための各色素レーザ増幅用孔５６、５７が互いに対向する位置に形成されている。
【０１０１】
次に上記の如く構成された装置の作用について説明する。
励起レーザ装置８からパルス状の励起レーザ光Ｐが出力されると、この励起レーザ光Ｐは、上記同様に、ビームスプリッタ９で２方向に分岐され、その一方の励起レーザ光がレーザ発振器１の色素フローセル４に流れる色素溶液３に照射される。
【０１０２】
さらに、励起レーザ光Ｐは、ビームスプリッタ１０により２方向に分岐され、その一方がミラー１１を介して増幅器２の色素フローセル５の一側面から色素溶液３に照射され、他方が各ミラー１２、１３で反射して増幅器２の色素フローセル５の他側面から色素溶液３に照射される。
【０１０３】
このようにレーザ発振器１に流れる色素溶液３に励起レーザ光Ｐが照射されると、この色素溶液３は励起され、レーザ共振器で共振が発生し、色素レーザ光Ｑが出力される。この色素レーザ光Ｑは、１段の増幅器２の色素フローセル５に流れる色素溶液３に入射する。
【０１０４】
この増幅器２は、励起レーザ光Ｐの入射により色素溶液３が励起され、レーザ発振器で共振が発生し、入射する色素レーザ光Ｑを増幅出力する。
一方、各恒温水循環装置５２、５３は、それぞれ色素溶液３の温度をモニターし、これら色素溶液３の温度と同一温度に恒温水の温度を制御し、この恒温水を各ジャケット５０、５１に循環する。
【０１０５】
これにより、これらジャケット５０、５１は、恒温水の供給により色素溶液３と同一温度となり、かつ鋼材が熱伝導性に優れていることからこの色素溶液３と同一温度に保持される。
【０１０６】
このように各ジャケット５０、５１の温度が色素溶液３と同一温度に保持されると、これに伴って色素フローセル４、５の温度は、色素溶液３の温度とは一致するようになる。
【０１０７】
このように色素フローセル５と色素溶液３との温度が一致すると、色素溶液３には、局在的に屈折率分布が生ぜず、かつ色素溶液３に透過する色素レーザ光Ｑの波面に歪みは生じない。
【０１０８】
この結果として、レーザ発振器１からは、波面歪みの少ない高品質な色素レーザ光Ｑが出力されて増幅器２に入射し、この増幅器２からも波面歪みの少ない高品質な色素レーザ光Ｑが増幅出力される。
【０１０９】
このように上記第４の実施の形態においては、各色素フローセル４、５を熱伝導性に優れたジャケット５０、５１により囲い、これらジャケット５０、５１の温度を恒温水により色素溶液３の温度と一致するように温度制御するので、色素溶液３に局所的な屈折率分布が生ぜず、色素レーザ光Ｑの波面の歪みが解消され、色素レーザ光Ｑの伝送時におけるビームプロファイルが劣化せず、長距離伝送特性に優れた高品質な色素レーザ光を出力できる。
（５）  以下、本発明の第５の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【０１１０】
図７は色素レーザ装置の構成図である。
この色素レーザ装置は、増幅出力された色素レーザ光Ｑの波面を計測し、この波面の歪みを最小とするように色素溶液３の温度を制御する温度制御手段としての機能を備えている。
【０１１１】
すなわち、増幅器２から増幅出力される色素レーザ光Ｑの光路上には、波面検知手段としての例えばマッハツェンダー干渉計６０が配置されている。
このマッハツェンダー干渉計６０は、増幅出力される色素レーザ光Ｑを入射し、この色素レーザ光Ｑの波面を測定してその波面情報をフィードバック制御信号として各色素循環装置６１、６２に送る機能を有している。
【０１１２】
なお、マッハツェンダー干渉計６０に入射する色素レーザ光Ｑは、例えば増幅器２から増幅出力される色素レーザ光Ｑをビームスプリッタによりその一部を分岐したものを用いている。
【０１１３】
各色素循環装置６１、６２は、マッハツェンダー干渉計６０により測定された色素レーザ光Ｑの波面情報を入力し、この色素レーザ光Ｑの波面の歪みが最小となるように色素溶液３の温度を制御する温度調整機能を有し、かつこの温度制御された色素溶液３を各色素フローセル４、５に循環させる機能を有している。
【０１１４】
次に上記の如く構成された装置の作用について説明する。
励起レーザ装置８からパルス状の励起レーザ光Ｐが出力されると、この励起レーザ光Ｐは、上記同様に、ビームスプリッタ９で２方向に分岐され、その一方の励起レーザ光がレーザ発振器１の色素フローセル４に流れる色素溶液３に照射される。
【０１１５】
さらに、励起レーザ光Ｐは、ビームスプリッタ１０により２方向に分岐され、その一方がミラー１１を介して増幅器２の色素フローセル５の一側面から色素溶液３に照射され、他方が各ミラー１２、１３で反射して増幅器２の色素フローセル５の他側面から色素溶液３に照射される。
【０１１６】
このようにレーザ発振器１に流れる色素溶液３に励起レーザ光Ｐが照射されると、この色素溶液３は励起され、レーザ共振器で共振が発生し、色素レーザ光Ｑが出力される。この色素レーザ光Ｑは、１段の増幅器２の色素フローセル５に流れる色素溶液３に入射する。
【０１１７】
この増幅器２は、励起レーザ光Ｐの入射により色素溶液３が励起され、レーザ発振器で共振が発生し、入射する色素レーザ光Ｑを増幅出力する。
ここで、この増幅出力された色素レーザ光Ｑの一部は、ビームスプリッタにより分岐されてマッハツェンダー干渉計６０に入射する。
【０１１８】
このマッハツェンダー干渉計６０は、色素レーザ光Ｑを入射し、この色素レーザ光Ｑの波面を測定してその波面情報をフィードバック制御信号として各色素循環装置６１、６２に送る。
【０１１９】
これら色素循環装置６１、６２は、マッハツェンダー干渉計６０により測定された色素レーザ光Ｑの波面情報を入力し、この色素レーザ光Ｑの波面の歪みが最小となるように色素溶液３の温度を制御する。
【０１２０】
又、これら色素循環装置６１、６２は、温度制御された色素溶液３を各色素フローセル４、５に循環させる。
このように色素溶液３の温度が色素レーザ光Ｑの波面の歪みが最小となるように温度制御されるということは、色素溶液３の温度と色素フローセル４、５の温度とが一致し、色素フローセル４、５と色素溶液３との境界面において温度分布変化が生じていないことである。
【０１２１】
このように色素フローセル４、５と色素溶液３との温度が一致すると、色素溶液３には、局在的に屈折率分布が生ぜず、かつ色素溶液３に透過する色素レーザ光Ｑの波面に歪みは生じない。
【０１２２】
この結果として、レーザ発振器１からは、波面歪みの少ない高品質な色素レーザ光Ｑが出力されて増幅器２に入射し、この増幅器２からも波面歪みの少ない高品質な色素レーザ光Ｑが増幅出力される。
【０１２３】
このように上記第５の実施の形態においては、増幅出力された色素レーザ光Ｑの波面を計測し、この波面の歪みを最小とするように色素溶液３の温度を制御するようにしたので、色素溶液３に局所的な屈折率分布が生ぜず、色素レーザ光Ｑの波面の歪みが解消され、色素レーザ光Ｑの伝送時におけるビームプロファイルが劣化せず、長距離伝送特性に優れた高品質な色素レーザ光を出力できる。
【０１２４】
なお、この第５の実施の形態は、次のように変形してもよい。
例えば、レーザ発振器１及び増幅器２の各色素フローセル４、５を、それぞれ図４に示す各遮蔽構造物４０、４１内に収納し、かつこれら遮蔽構造物４０、４１内に恒温水循環装置４２、４３により恒温水を循環させる。
【０１２５】
このとき各恒温水循環装置４２、４３は、マッハツェンダー干渉計６０により測定された色素レーザ光Ｑの波面情報を入力し、この色素レーザ光Ｑの波面の歪みが最小となるように恒温水の温度を制御する。
【０１２６】
このような構成であれば、色素フローセル４、５と色素溶液３との温度を一致させることができ、上記同様に、色素溶液３に局所的な屈折率分布が生ぜず、色素レーザ光Ｑの波面の歪みが解消され、色素レーザ光Ｑの伝送時におけるビームプロファイルが劣化せず、長距離伝送特性に優れた高品質な色素レーザ光を出力できる。
【０１２７】
又、レーザ発振器１及び増幅器２の各色素フローセル４、５を、それぞれ図６に示す各ジャケット５０、５１内に設け、かつこれらジャケット５０、５１内に恒温水循環装置５２、５３により恒温水を循環させる。
【０１２８】
このとき各恒温水循環装置５２、５３は、マッハツェンダー干渉計６０により測定された色素レーザ光Ｑの波面情報を入力し、この色素レーザ光Ｑの波面の歪みが最小となるように恒温水の温度を制御する。
このような構成であっても上記第５の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１２９】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、色素溶液に生じる局所的な屈折率分布に起因する色素レーザ光の波面の歪みを解消して、伝送特性に優れた高品質な色素レーザ光を出力できる色素レーザ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる色素レーザ装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係わる色素レーザ装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図３】本発明に係わる色素レーザ装置の第３の実施の形態を示す構成図。
【図４】同装置における遮蔽構造物の具体的な構成図。
【図５】本発明に係わる色素レーザ装置の第４の実施の形態を示す構成図。
【図６】同装置におけるジャケットの具体的な構成図。
【図７】本発明に係わる色素レーザ装置の第５の実施の形態を示す構成図。
【図８】従来装置の構成図。
【図９】色素フローセルにおける増幅作用を示す図。
【図１０】外気温度と色素溶液の温度との差に起因する屈折率分布を示す図。
【符号の説明】
１…レーザ発振器、
２…増幅器、
３…色素溶液、
４，５…色素フローセル、
８…励起レーザ装置、
２０，２１，３２，３３，６１，６２…色素循環装置、
２２，２３，３０，３１…温度センサ、
４０，４１…遮蔽構造物、
４２，４３，５２，５３…恒温水循環装置、
５０，５１…ジャケット、
６０…マッハツェンダー干渉計。
【図１】
0003630508.tif 000002
【図２】
0003630508.tif 000003
【図３】
0003630508.tif 000004
【図４】
0003630508.tif 000005
【図５】
0003630508.tif 000006
【図６】
0003630508.tif 000007
【図７】
0003630508.tif 000008
【図８】
0003630508.tif 000009
【図９】
0003630508.tif 000010
【図１０】
0003630508.tif 000011