(57)【要約】【課題】出力の安定性を図ることができると共に、光学素子が損傷する虞のない共振器を提供する。【解決手段】レーザ媒質１ａ，１ｂを励起することによりレーザ光を発生させ、発生したレーザ光を光軸方向両端部に配置した全反射鏡２及び部分反射鏡である出力鏡３により共振、増幅して出力し得るようにした共振器において、全反射鏡２と出力鏡３との間に、全反射鏡２の反射面から内部反射鏡６の反射面までの距離Ｌ２が、全反射鏡２の反射面から出力鏡３の反射面までの距離Ｌ１の整数分の１の位置となるよう、部分反射鏡である内部反射鏡６を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質を励起することによりレーザ光を発生させ、発生したレーザ光を光軸方向両端部に配置した全反射鏡及び部分反射鏡である出力鏡により共振、増幅させて出力鏡から出力し得るようにした共振器において、前記全反射鏡と出力鏡との間に、部分反射鏡である内部反射鏡を設けたことを特徴とする共振器。
【請求項２】
内部反射鏡を、全反射鏡の反射面から内部反射鏡の反射面までの距離が全反射鏡の反射面から出力鏡の反射面までの距離の整数分の１の位置となるよう配置した請求項１記載の共振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は共振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ媒質を励起してレーザ光を発振させ、増幅して出力する従来の共振器としては例えば図７に示すごときものがある。図中、１はＮｄ−ＹＬＦ，Ｎｄ−ＹＡＧ等のレーザ媒質、２はレーザ媒質１の光軸方向一端側に配設された全反射鏡、３はレーザ媒質１の他端側に配設された部分反射鏡である出力鏡、４はレーザ媒質１と出力鏡３との間に配設されたＱスイッチである。共振器の全反射鏡２の反射面から出力鏡３の反射面までの距離、すなわち、共振器長さＬは共振器内における発振波長の整数倍とする。
【０００３】
図示してない光源等の励起源によりレーザ媒質１が励起されると、レーザ媒質１にエネルギ蓄積される。エネルギが閾値を越えて十分に蓄積された後にＱスイッチ４を作動させるとレーザ媒質１からはレーザ光が出射されて全反射鏡２と出力鏡３との間で共振、増幅され、レーザ光は出力鏡３から出力される。レーザ光の発振には、Ｑスイッチ４は設けずにレーザ媒質１に対する励起をパルス的に与えることにより行うようにしても良い。
【０００４】
なお、従来の共振器としては特許文献１に示す共振器がある。該共振器は、反射鏡或は部分反射鏡の両方又は一方をレーザ光軸に沿い移動させてレーザ媒質からの距離を調整し、レーザ光の出力やパルス幅を制御してはいるが、両側の反射鏡と部分反射鏡との間に更に部分反射鏡を設けた構成とはなっていない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１４５５３２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す共振器内で発生するレーザ光の発振モードの一例は図８に示されている。図８中、Ｘは発振波の発振波長（モード）間隔であり、該モード間隔Ｘは共振器長さにより決定される一定の数値となる。すなわち、モード間隔ＸはＣを光速とし、共振器長さをＬとすると、Ｘ＝Ｃ／２Ｌで表わされる。例えば、共振器長さＬ＝１０００ｍｍとすると、Ｘ＝１５０ＭＨＺとなる。
【０００７】
ところで、近年、共振器の大出力化が図られているが、共振器内の光学機器の非線形性等により、共振器内では多数の発振波長が同位相に固定（ロッキング）される自己モードロック現象が生じる。すなわち、自己モードロック現象は、共振器内において図８に示すように発振波長のモード間隔Ｘが狭いと、該発振波長の相互作用により後述のように、共振器から出力された出力波に多数のビートが生じる現象であり、サイン曲線で表わされる発振波長の各周波数の波のピークが同位相で重なることにより強めあって生じる現象である。
【０００８】
而して、モードロック現象が生じると、共振器から出力されたレーザ光の時間波形には、図９、図１０に示すようなビート成分５が乗る現象が不完全な状態で起こることがあり、このため、ビート成分５の大きさがレーザ出力のパルスによりまちまちとなり、出力の安定性に悪影響を及ぼす。又、時間波形のビート信号が極端に強くなった場合には、光学素子が損傷する原因となる。自己モードロック現象を抑制するためには共振器長さＬを短くし、発振波長のモード間隔ｘを広くすれば良いが、レーザ媒質、Ｑスイッチ等のスペースが必要であるため、従来の共振器では限界がある。
【０００９】
なお、図９、図１０中、Ｙは出力鏡３から発振されたレーザ出力のビート間隔である。ビート間隔Ｙはモード間隔Ｘの逆数で、ビート間隔Ｙ＝１／Ｘ＝２Ｌ／Ｃで表わされる。例えば、共振器長さがＬ＝１０００ｍｍの場合は、ビート間隔Ｙ≒６．７ｎｓとなる。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑み、自己モードロック現象を抑制して、出力の安定性を図るようにすると共に、光学素子が損傷する虞のない共振器を提供することを目的としてなしたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の共振器は、レーザ媒質を励起することによりレーザ光を発生させ、発生したレーザ光を光軸方向両端部に配置した全反射鏡及び部分反射鏡である出力鏡により共振、増幅させて出力鏡から出力し得るようにした共振器において、前記全反射鏡と出力鏡との間に、部分反射鏡である内部反射鏡を設けたものである。
【００１２】
請求項２の共振器は、内部反射鏡を、全反射鏡の反射面から内部反射鏡の反射面までの距離が全反射鏡の反射面から出力鏡の反射面までの距離の整数分の１の位置となるよう配置したものである。
【００１３】
本発明によれば、発振波長の相互作用が起こり難くなり且つ自己モードロック現象が抑制されるため、レーザ出力の安定性が向上し、しかも、ビート発生を抑制することができるため光学素子の損傷を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図６は本発明を実施する形態の一例である。
本図示例では、光軸に対し直交するよう距離を置いて対向配置された全反射鏡２と出力鏡３との間に、光軸が同一軸線上に位置するように、Ｎｄ−ＹＬＦ，Ｎｄ−ＹＡＧ等のレーザ媒質１ａ，１ｂを直列に配設すると共に、例えば、レーザ媒質１ａ，１ｂとの間、すなわち、全反射鏡２とレーザ媒質１ａとの間に部分反射鏡である内部反射鏡６を配置している。内部反射鏡６の反射面は光軸に対し直交するよう配置されており、あおり及び光軸方向位置を最適化し得るよう微調整機構を備えている。レーザ媒質１ａ，１ｂは、何れか一方のみを配設しても、両方を配設しても良い。
【００１５】
例えばレーザ媒質１ａ，１ｂ両方を配設する場合、全反射鏡２及び出力鏡３並びにレーザ媒質１ａ，１ｂにより第一の共振器が形成され、全反射鏡２及び内部反射鏡６並びにレーザ媒質１ｂにより第二の共振器が形成され、内部反射鏡６及び出力鏡３並びにレーザ媒質１ａにより第三の共振器が形成されており、各共振器により複合共振器が形成されている。図中、４はＱスイッチである。
【００１６】
上記共振器において、例えば、全反射鏡２の反射面と出力鏡３の反射面との間の距離、すなわち、第一共振器の共振器長さＬ１は１０００ｍｍとし、全反射鏡２の反射面と内部反射鏡６の反射面との間の距離、すなわち、第二共振器の共振器長さＬ２は１００ｍｍとし、内部反射鏡６の反射面と出力鏡３の反射面との間の距離、すなわち、第三共振器の共振器長さＬ３は９００ｍｍとし、共振器長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３は何れも共振器内における発振波長の整数倍とする。このように配置するのは、共振器内で発振されて互いに逆方向へ進行するレーザ光が互いに打ち消しあわないようにするためである。
【００１７】
なお、複合共振器としては図示例の配置以外に種々の配置を採用することができる。すなわち、内部反射鏡６は、全反射鏡２の反射面から内部反射鏡６の反射面までの距離が、出力鏡３の反射面と全反射鏡２の反射面との間の距離、すなわち、共振器長さＬ１の整数分の１の位置であればどこに配置しても良い。又、Ｑスイッチ４は設けなくても良い。
【００１８】
次に、上記した実施の形態の作動を説明する。
図示してない励起源によりレーザ媒質１ａ，１ｂが励起されると、レーザ媒質１ａ，１ｂからはレーザ光が出射されて、第一共振器である全反射鏡２と出力鏡３との間で共振、増幅されると共に第二共振器である全反射鏡２と内部反射鏡６との間で共振、増幅され、しかも、第三共振器である内部反射鏡６と出力鏡３との間で共振、増幅される。而して、レーザ光のエネルギが閾値を越えて十分に蓄積された後に、Ｑスイッチ４を作動させると、レーザ光は出力鏡３から出力される。従来の場合と同様、レーザ光の発振には、Ｑスイッチ４は設けずにレーザ媒質１ａ，１ｂに対する励起をパルス的に与えることにより行うようしても良い。
【００１９】
本図示例の第一共振器〜第三共振器の内で発生するレーザ光の発振波長の状態は、図２〜図４に示されている。すなわち、図２中、Ｘ１は第一共振器で得られたレーザ光のモード間隔、図３中、Ｘ２は第二共振器で得られたレーザ光のモード間隔、図４中、Ｘ３は第三共振器で得られたレーザ光のモード間隔であり、第一共振器の場合、モード間隔Ｘ１＝Ｃ／２Ｌ１＝１５０ＭＨＺ、第二共振器の場合、モード間隔Ｘ２＝Ｃ／２Ｌ２＝１５００ＭＨＺ、第三共振器の場合、モード間隔Ｘ３＝Ｃ／２Ｌ３≒１６７ＭＨＺとなる。
【００２０】
而して、第一共振器〜第三発振器の発振モードは、例えば図２〜図３におけるる周波数ｆｏを基準として１５００ＭＨＺ毎に、すなわちモード間隔Ｘ２毎に一致し、この部分ではレーザ光の強度は強めあって出力される。しかし、モード間隔Ｘ２の間の部分では、レーザ光の強度はピーク部が一致しないため、互いに相殺し合い、エネルギは閾値以下となるため出力されることはなく、従って、出力鏡３から出力されるレーザ出力のモード間隔Ｘｏは図５に示すようにＸｏ＝１５００ＭＨＺと、広くなる。
【００２１】
このように共振器内における発振波長のモード間隔Ｘｏが広いため、発振波長に相互作用が生じ難く、共振器から出力された出力波には、図６に示すようにビート成分５の発生が少ない。なお、図６においては、ビート間隔Ｙ１は、図９、図１０に示す従来の場合の１／１０で、６．７ｎｓである。これは、従来の場合、Ｘ＝１５０ＭＨＺ、Ｙ＝０．６７ｎｓだったのに対し、本図示例の場合、Ｘｏ＝１５００ＭＨＺと１０倍となり、且つビート間隔Ｙ１はモード間隔Ｘｏの逆数となるためである。
【００２２】
上述したように、本図示例では、複合共振器のモード間隔は各共振器に共通の共振波長により決定されるため、モード間隔Ｘｏが広くなり、その結果、複合共振器から出力される発振波長間隔が広がる。従って、発振波長の相互作用が起こり難くなり、自己モードロック現象が抑制される。このため、レーザ出力の安定性が向上するうえ、ビート発生を抑制することができるため、光学素子の損傷を防止することができる。
【００２３】
なお、本発明の共振器は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の共振器によれば、発振波長の相互作用が起こり難くなり且つ自己モードロック現象が抑制されるため、レーザ出力の安定性が向上し、しかも、ビート発生を抑制することができるため光学素子の損傷を防止することができる、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の共振器の実施の形態の一例を示す概要図である。
【図２】図１に示す共振器の第一共振器の部分で得られた発振波長の周波数とレーザ光の強度との関係を示すグラフである。
【図３】図１に示す共振器の第二共振器の部分で得られた発振波長の周波数とレーザ光の強度との関係を示すグラフである。
【図４】図１に示す共振器の第三共振器の部分で得られた発振波長の周波数とレーザ光の強度との関係を示すグラフである。
【図５】第一共振器〜第三共振器で得られた発振波長を合成した発振波長の周波数とレーザ光の強度との関係を示すグラフである。
【図６】図１に示す共振器から出力されたレーザ出力と時間との関係を示すグラフである。
【図７】従来の共振器の一例を示す概要図である。
【図８】図７の共振器で得られた発振波長の周波数とレーザ光の強度との関係を示すグラフである。
【図９】図７に示す共振器から出力されたレーザ出力と時間との関係を示すグラフである。
【図１０】図９のＡ部拡大図である。
【符号の説明】
１ａ                レーザ媒質
１ｂ                レーザ媒質
２    全反射鏡
３    部分反射鏡である出力鏡
６    部分反射鏡である内部反射鏡
Ｌ１                共振器長さ（距離）
Ｌ２                共振器長さ（距離）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004356485.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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