【手続補正書】
【提出日】平成18年12月13日(2006.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】レーザ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光共振器内のレーザ・ビームを提供し増幅するための増幅媒体を含むレーザ装置であって、レーザ・ビームを安定させるために複数の異なる光学モードを能動的に提供する手段を備えて成ることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記モード提供手段が、前記レーザ・ビームを、環境的な外乱の発生頻度よりもより頻繁に異なる光学モード間で強制的に飛躍させる手段を備えて成ることを特徴とする、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記モード提供手段が、前記レーザ・ビームを、異なる光学モード間で連続的に飛躍させる手段を備えて成ることを特徴とする、請求項１または２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記レーザ装置内のレーザ・ビームの平均出力を監視するために、出力平均周波数より高い周波数で光学モード間で能動的に飛躍を引き起こす手段を備えて成ることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項５】
光学モード間で引き起こされる飛躍の数が、前記レーザ・ビームから得られたラマン・スペクトルが平均化される時間期間の間に多いことを特徴とする、請求項４に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記モード提供手段が、前記レーザ・ビームの位相を変化させる手段および／または前記光共振器の光学長を変化させる手段を備えて成ることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記レーザ・ビームの位相を変化させる手段が、前記増幅媒体の電流および／または温度を変化させる手段、および／または屈折率を変化させそれにより前記レーザ・ビームの位相を変化させる手段を備えて成ることを特徴とする、請求項６に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記光共振器の光学長を変化させる手段が、前記屈折率を変化させる手段と、好ましくは前記光共振器の圧力および／または物理長を変化させる手段とを備えて成ることを特徴とする、請求項６または７に記載のレーザ装置。
【請求項９】
光共振器内にレーザ・ビームを提供し増幅するための増幅媒体を有するレーザ装置においてレーザ・ビームを安定化させる方法であって、前記レーザ・ビームを安定させるための複数の異なる光学モードを能動的に提供することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記レーザ・ビームを、環境的外乱の発生頻度よりもより頻繁に異なる光学モード間で強制的に飛躍させることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
監視する気体のラマン・スペクトルを提供するために請求項１から８のいずれかによるレーザ装置を含む、好ましくは呼吸気および／または麻酔ガスを監視するための気体監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光共振器内のレーザ・ビームを提供し増幅するための増幅媒体を含むレーザ・システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
分子、特に気体分子は、主に、分光学によって調査される。航空路の気体監視には、一般に、異なる２つの分光法（すなわち、赤外線吸収とラマン散乱）が使用される。最も一般的でかつ広く普及しているタイプは、赤外線吸収であり、これは、信頼性の高い精度を有する頑強でかつ簡単なシステムであるためである。しかしながら、欠点は、赤外線吸収が、他の分子に拡張する柔軟性がないことである。ラマン散乱は、各分子がそれ自体の特徴的な散乱信号を提供するため、その欠点を克服する。さらに、赤外線吸収とは対照的に、励起光の波長を柔軟に選択することができる。しかしながら、ラマン散乱の欠点は、その弱い効果にあり、すなわち、光ビームの励起出力が、きわめて弱いラマン信号しか生成しない（たとえば、１Ｗの励起出力は、１ｐＷのラマン信号を生成する）。
【０００３】
呼吸や麻酔ガスの監視などの医療用に、ラマン散乱は、たとえばVan Wagenenその他による「Gas Analysis by Raman scattering」、Journal of ClinicalMonitoring、vol.2 No. 4、1986年10月に示されているように研究されている。
【０００４】
ラマン散乱の効果が弱いため、励起光の光出力をできるだけ高くなるように選択しなければならない。さらに、適切な分解能の分子スペクトルを達成するために、励起光源は、適切な波長と出力安定性を有する狭帯域光源でなければならない。このため、一般に、レーザ光源が励起光源として使用され、それにより小型さ、寿命および価格の理由のために、一般に、半導体レーザが、固体レーザや気体レーザよりも優れている。しかしながら、半導体レーザは、固体レーザや気体レーザと対照的に、内部循環光出力が低く結合光出力が低いという欠点を示す。
【０００５】
ラマン散乱の励起出力を高める既知の解決策は、気体分析システムに関する米国特許第５，１５３，６７１号と米国特許第５，２４５，４０５号に開示されている。ラマン散乱を利用する気体分析セルが、１つの光共振キャビティ内に位置決めされる。気体の流れが、キャビティ内に導入され、気体分析セル内で分析される。図１Ａは、米国特許第５，１５３，６７１号の気体分析システムにおけるそのようなレーザ・システム１０を原理的に示す。レーザ・システム１０は、第１のミラー３０と第２のミラー４０の間にレーザ・キャビティ２０を含む。増幅媒体５０が、レーザ・キャビティ２０の気体分析セル７０内で励起ビームとして働くレーザ・ビーム６０を提供し増幅する。また、第１のミラー３０は、増幅媒体５０の一部でもよい。
【０００６】
励起出力を高めるためのより優れた解決策において、特にラマン散乱の励起光源として半導体レーザが使用されるとき、たとえば同じ出願人による米国特許第５，６４２，３７５号と米国特許第５，６８４，６２３号に示されているように、励起レーザの光出力が外部共振器に結合される。図１Ｂは、そのような結合型レーザ・システム８０を原理的に示す。結合型レーザ・システム８０は、第１のミラー３０と第２のミラー４０の間のレーザ・キャビティ２０と、レーザ・ビーム６０を提供し増幅する増幅媒体５０とを含む。外部キャビティ９０が、第２のミラー４０と第３のミラー９５の間に提供され、レーザ・キャビティ２０と光学的に結合される。レーザ・ビーム６０は、外部キャビティ９０の気体分析セル７０内の励起ビームとしてはたらく。たとえば米国特許第５，６４２，３７５号に説明されているように、ミラー３０、４０および９５に、反射率が異なる低損失ミラーを利用することによって、外部キャビティ９０の共振器内にきわめて高い密度の光出力を達成することができる。たとえば、１０ｍＷの半導体レーザ・ビーム６０が、外部キャビティ９０を数百ワットまでポンピングすることができる。米国特許第５，４３２、６１０号は、さらに、外部共振器上のレーザ・ダイオードの受動的で純粋な光学的ロッキングを開示している。
【０００７】
図１Ｂにレーザ・システム８０として示したように、外部キャビティ９０内の未知の気体サンプルを調査するために、そのような外部励起共振器を使用すると、特に、光センサの感度限界を十分に超えるラマン信号を励起するのに十分な光出力が提供される。光センサは、単に、フォトダイオード、電荷結合素子、またはより高度な用途の他のイメージ・センサでもよい。
【０００８】
結合型キャビティ・レーザ・システム８０と同じように単一キャビティ・レーザ・システム１０でも、気体分析セル７０は、気体サンプルを調査することができる原理を代表するものであり、それにより、気体サンプルを、固有の（分離された）環境で分析したり、それぞれのキャビティ内で直接分析することができる。気体サンプルの調査は、「オフライン」すなわち気体サンプルを取り後で分析する（たとえば、定義した環境で）か、あるいは「オンライン」すなわち気体サンプルを気体分析セル７０に直接提供して分析することにより、達成することができる。後者のケースは特に、呼吸や麻酔ガスなどの気体の流れの監視を可能にする。しかしながら、オンラインの気体の監視は、レーザ・システムの安定に大きな労力を必要とする。
【０００９】
たとえばレーザ・システム１０や８０などの利用されるレーザ・システムの受動構成要素と能動構成要素の変化がない場合、あるいは環境条件が変化しない限り、光ビーム６０（図１Ａのレーザ・キャビティ２０内または図１Ｂの外部キャビティ９０内の）は、実質上一定出力に維持される。レーザ・キャビティ２０と外部キャビティ９０内に循環する光ビーム６０は、レーザ・システムの構成要素と各キャビティ内の固有の環境的詳細によって決定される１つまたは複数（縦方向）の光学モードを含む。それぞれの光学モードは、定義された波長と定義された往復の位相ずれと関連する。増幅媒体５０は、必要な波長と整合して必要な位相を提供する光学モードを支援し、これにより、支援された光学モードで高輝度の増強光ビーム６０が生じる。
【００１０】
半導体型レーザは、一般に、一度に１つの光学モードしか支援しないが、他のレーザ・タイプ（たとえば、気体レーザ）は、複数の光学モードを同時に支援することができることを理解されたい。簡単にするため、以下の説明では、１つの光学モードだけを支援する半導体タイプのレーザだけを検討する。しかしながら、本明細書に示したような原理は、結果的に、複数モードを同時に支援するレーザにも適用可能であることは明らかである。
【００１１】
図１Ｂの結合型キャビティ・システムでは、２つの共振器間のロック機構が提供されなければならない。外部キャビティ内の実質的な増幅と安定を達成するために、レーザ・ダイオードの放射が、キャビティの共振周波数で外部キャビティ９０を能動的に支援する帯域幅と波長のコヒーレント放射線を放射するように、外部キャビティからレーザ共振器内へのフィードバックを調整しなければならない。このプロセスは、今後「光学的ロック」と呼ばれる。
【００１２】
利用するレーザ・システムの受動構成要素（たとえば光路長）の変化が起こりかつ／または環境条件が変化すると、現在支援されている光学モードが、必要な波長や位相ずれと一致しなくなり、レーザ・システムは、レーザ・システム内の変化した共振条件と一致する別の光学モードを「発見」しなければならない。このため、新しい光学モードが、変化したキャビティ特性と適合するように回復されるまで、光ビーム６０が、急に消滅することがある（一時的にでも）。これは、時間と共に光ビーム６０の光出力の変化（大きく、ほとんどの場合望ましくない）をもたらす。
【００１３】
図２は、図１Ｂによる構成における外部キャビティ９０内の時間の経過に伴う光出力の変化の例を示す。図２の測定例における出力変化は、レーザ・システム８０の光学長を変化させる温度やその他の環境的変化によって引き起こされた可能性がある。この出力変化は、ラマン散乱に適用されたとき、励起出力の変化によりラマン散乱測定に異なる結果をもたらす。
【００１４】
環境的外乱を回避する既知の可能性は、前に考察したような気体分析セルに関して米国特許第５，２４５，４０５号に開示されている。圧力制御システムが、制約、気体の粘性、および大気圧の変化に関係なく気体セル内の圧力変化をなくす。気体セルを通した光学的位置合わせが、気体圧力の影響を受けやすいため、気体セル内で一定圧力を維持することにより、システムがより安定する。他の既知の解決策は、ポンプによる外乱をできるだけ減少させるために、気体の流れを提供する機械ポンプを気体分析セルからできるだけ遠くに配置することを示唆している。しかしながら、そのような解決策はすべて、気体分析の用途を基準にしているが、特に呼吸気の場合は、気体の流れが、たとえば気体化合物の変化のためにほとんど制御不可能であり常に外乱の原因を提供するので、いくつかのケースでは実際的でないことが証明されている。
【００１５】
能動的にロックされた外部光共振器９０の解決策は、キャビティ２０が一定の光出力を有する単一外部キャビティ・モードにロックされたままになるように、レーザ・キャビティ２０の特性を変化させる外部サーボ制御ループである。レーザ・キャビティ２０の特性を変化させるパラメータは、能動レーザ媒体５０の電流と温度ならびにレーザ・キャビティ２０の機械的変化である。しかしながら、この解決策は、安定状態を保証するため、また必要な分解能のために、きわめて高度な対応策を必要とし、そのようなサーボ制御ループは、きわめて高価でコスト高になる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光学構成要素の変化および／または環境的外乱の影響が少ないレーザ・システムを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、レーザ・システムは、異なる光学モード間で能動的に飛躍することを強制され、すなわち換言すると、レーザ・システムは、複数の異なる光学モードを提供する手段を含む。異なる光学モードが任意に（すなわち、受動的に）生じる従来のレーザ・システムと対照的に、本発明のレーザ・システムは、複数の異なる光学モードを能動的に提供し、提供された光学モード間でレーザ・ビームを（好ましくは連続的に）強制的に飛躍させる。
【００１８】
適用されるレーザ・システムおよび／または環境条件の受動的および能動的構成要素が変化しない限り、異なる光学モード間でレーザ・ビームを強制的に飛躍させる本発明のレーザ・システムにおけるレーザ・ビーム６０の平均光出力は、従来のレーザ・システムにおける単一光学モードのレーザ・ビーム６０の実質的に一定の（平衡状態の）光出力よりも減少する。しかしながら、適用されるレーザ・システムおよび／または環境条件の受動的および能動的構成要素が変化するとき、従来のレーザ・システムにおけるレーザ・ビーム６０の光出力は、新しい光学モードを「発見」し回復するまで急激かつ大幅にし低下し、それにより著しい出力変化が起こる。本発明によるレーザ・システムが既に複数の光学モードを提供しているため、本発明のレーザ・システムが「新しい」一致する光学モードを「発見」する可能性がきわめて高くなり、それにより、本発明のレーザ・システムは、一般に、光学構成要素および／または環境的外乱の変動から、より早く「回復」する。さらに、変更されない本発明のレーザ・システムの平均光出力は、一般に、変更されない従来のレーザ・システムの（平衡状態の）光出力よりも低く、したがって、本発明のレーザ・システムは、外乱による光出力の差が小さいため、本発明のレーザ・システムの光出力を大幅に安定化させることができる。したがって、レーザ・システムを、好ましくはレーザ・システムの「外乱」よりも頻繁に異なる光学モード間で飛躍させることにより、共振器内の光出力を安定化させることができる。
【００１９】
ほとんどのレーザ・システムにおいて、レーザ・ビーム６０の増幅は、光学モードごとに異なる。したがって、光出力は、モードによって変化することがある。レーザ・ビーム６０の光出力の挙動は、光学モード間で能動的に引き起こされる飛躍の数を、特にレーザ・システムの出力平均期間に対して増大させることによって、さらに安定化させることができる。たとえば呼吸気や麻酔ガスの監視などのラマン応用例の場合、光学モード間で引き起こされる飛躍の数を、ラマン・スペクトルが平均化される時間期間中に大きくなるように選択することが好ましい。したがって、その時間期間中の平均光出力を安定化させることができる。
【００２０】
レーザ・システムを異なる光学モード間で能動的に飛躍させるためには、光ビームの位相を変化させたりレーザ・システムの光学長を変化させたりするような、いくつかの方法がある。他の可能性を適用することもできるが、位相および／または光学長を変化させることが、最も実際的であることが証明されている。
【００２１】
たとえば光ビームに位相を加えることによりレーザの位相を変化させることは、たとえば、増幅媒体５０としての半導体レーザの電流および／または温度を変化させる（ディザリング）するか、電気的または機械的な力によって屈折率を変化させ、それにより光の位相を変化させることによって達成することができる。半導体レーザの温度の変化は、冷却装置および／または加熱装置に直接取り付けられた半導体により実行されることが好ましい。したがって、半導体レーザの屈折率は、温度の影響が大きい関数なので、半導体レーザの位相変化を大きくすることができる。
【００２２】
光学長の変化は、たとえば屈折率を変化させ（またはディザリングする）、たとえばキャビティの圧力または物理的キャビティ長を変化させ、たとえば１つまたは複数のキャビティ・ミラーを移動させるかあるいは機械的長さを変化させることによって実行することができる。たとえば図１Ｂに示したような結合型共振器システムにおける光学長の変化を、共振器の１つだけおよび／またはすべてにおいて実行することができる。
【００２３】
特に光学長を変化させる場合は、レーザ・システムを異なる光学モード間で飛躍させるために、適用するレーザ・システムの「自然」または固有の外乱の原因を意図的に利用することができる。たとえば、監視する気体を気体分析セル７０にポンプで送るレーザ・システムにおいて、キャビティ圧力を変化させるためにポンピングによって生じる固有の外乱を利用することができる。たとえば米国特許第５，２４５，４０５号では、ポンプは、外乱を回避するために意図的に気体分析セル７０からできるだけ遠くに配置されているが、本発明は、たとえば、レーザ・システムを異なる光学モード間で能動的に飛躍させるように、意図的にポンプを気体分析セル７０の近くに配置することを示唆する。
【００２４】
システムの光学長が、複数の個々の光学長によって決定される複数キャビティ・レーザ・システムにおいて、１つまたは複数の個々の光学長を変化させることによって、システムの光学長を変化させることができることは明らかである。すなわち、図１Ｂに示したような結合型レーザ・システムにおいて、光学長を、レーザ・キャビティ２０と（たとえば、ダイオード・レーザの後部ミラーと増幅キャビティの入力ミラーの間のキャビティと）同じように増幅キャビティ（外部キャビティ９０）も、あるいその両方を同じように変化させることができる。これは、たとえば、一方または両方のキャビティ内の気体の屈折率を変化させることによって行うことができる。
【００２５】
環境を（能動的に）注意深く制御しシステムの帯域幅を１つの単一モードだけに制限することによってシステムを安定化させる従来のレーザ・システムとまったく対照的に、本発明によるレーザ・システムは、能動的に「外乱」され、それにより本発明のレーザ・システムは、光学モード間で強制的に飛躍させられ、意図的に連続的な複数の光学モードで作動する。すなわち、（外的に）不安定の場合には、本発明のレーザ・システムは、別の安定モードに飛躍してレーザ発光し続けることができ、それに対して従来のレーザ・システムでは、レーザ発光は、すぐに停止する。光学レーザ・システムの最良の性能（たとえば、キャビティ内で達成可能な光出力に対して）は、システムが単一のシングル光学モードだけを支援する場合に達成することができるが、本発明の複数光学モード・システムは、より高い全体的な安定を提供し、それにより、環境的および機械的な要件ならびに光学フィルタの要件を緩和させることができ、その結果、たとえば気体の監視用などのレーザ・システムの価格性能に大きな影響を与える。
【００２６】
本発明の原理が、複数の光学モードを同時に支援するレーザ・システム（たとえば、気体レーザ）にも適用されることに注意されたい。その場合、レーザ・システムは、１つまたは複数の光学モード間で同時に飛躍するように強制される。
【００２７】
好ましい実施形態において、レーザ・システムの帯域幅を制限するために、本発明のレーザ・システムが支援する光学モードの数が、離散数の光学モードに減少される。これは、プリズム、格子、エタロンなどの各波長フィルタを提供することによって達成することができる。レーザ・システムの安定性と帯域幅の要件は矛盾しており、したがってそれぞれの用途において、ある一定のトレードオフを見いださなければならないことを理解されたい。ラマン散乱を使用する特定の実施形態において、このような要件の間の適切でかつ許容可能な折衷点を提供するために、（レーザ発光することができる）４つの光学モードの発見することができた。
【００２８】
本発明の他の目的および多数の付随する利点は、以下の詳細な説明を参照し、添付図面と関連して検討するとき、容易に評価されかつより良く理解されるであろう。実質上等価または類似な特徴またはそのように構成可能な特徴は、同じ参照番号で参照される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図３Ａは、増幅媒体５０としての半導体レーザの電流および／または温度を変化させることによってレーザの位相を変化させることができる本発明の第１の実施形態を示す。図３Ａの実施形態は、同一出願人でかつ本発明者のうちの１人によって米国特許第５，６４２，３７５号に開示されたような図５の実施形態に基づく。しかしながら、示した実施形態は、図１Ｂに示したような結合レーザ・システム８０を使用するが、それに応じて図１Ａによるレーザ・システム１０を使用することができる。
【００３０】
図３Ａにおいて、増幅媒体５０が、半導体ダイオード・レーザ３００の構造に組み込まれる。レーザ３００の後部ファセットは、反射するように被覆され、面３０を形成する。ダイオード・レーザ３００の放射ファセット３１０は、好ましくは１０-3未満の範囲の反射率を有する反射防止膜（ＡＲ）で被覆される。反射面３２０および３３０が、ミラー（基板）４０および９５上にそれぞれ被覆される。これらの面は、外部キャビティ９０内（面３２０と３３０の間）の安定した空間モードを支援する適切な曲率を有する。当業者に周知のモード整合光学素子３４０（たとえば、レンズおよび／またはプリズム）を使用して、外部キャビティ９０内へのダイオード放射を空間的に整合させることができる。レーザ・キャビティ２０と対向するミラー（基板）４０の面３５０は、約０．０４〜０．００１の範囲の反射率を有する反射防止膜で覆われることが好ましい。代替として、面３５０は、増幅媒体内への光反射を減少させるように光路６０に対して角度を有する面取りされた面であってもよい。
【００３１】
光学素子３４０とミラー４０の間に周波数制限装置３６０が配置されることが好ましい。この方法において、周波数制限装置３６０は、最小数の構成要素を使用して最も高い効果を作り出す。そのようなシステムは、増幅媒体５０として、１０-5〜１０-4の範囲の反射率を有するように被覆された放射ファセット３１０を有するＰｈｉｌｉｐｓ ＣＱＬ ８０１Ｄダイオード・レーザを使用することによって構成することができる。モード整合光学素子３４０は、開口率０．４８と焦点距離４．８ｍｍの反射防止膜（ＡＲ）被覆レンズ、アナモルフィック・プリズム対（３：１）、および焦点距離２５ｃｍのレンズからなることが好ましい。面３２０および３３０は、曲率半径１７ｃｍ、反射率Ｒ320＝０．９９９およびＲ330＝０．９９９９９を有することができる。外部キャビティ９０の長さは、１０ｃｍでもよい。好ましい実施形態のその他の詳細は、米国特許第５，６４２，３７５号から得ることができる。
【００３２】
図３Ａの周波数制限装置３６０は、レーザ・ビーム６０の周波数帯幅を小さくするために、不適切な周波数をろ波するために使用される。周波数制限装置３６０は、格子、エタロン、複屈折フィルタ、または誘電体積層フィルタのうちの１つまたは組合せを含むことができる。ダイオード・レーザ増幅媒体３００の後面は、分散ブラッグ・リフレクタで覆われていてもよく、このリフレクタは、またレーザ・システム内の許容周波数を制限する。利用可能な周波数制限装置３６０の例は、米国特許第Ａ５，６４２，３７５号に詳細に記載されている。
【００３３】
図３Ｂと３Ｃは、図３Ａによる実施形態から得た測定結果を示す。外部キャビティ９０から漏れた平均出力が、Ｙ軸上に示され、ダイオード・レーザ増幅媒体３００の温度（図３Ｂ）または電流（図３Ｃ）の関数（Ｘ軸上に示された）として測定された。
【００３４】
図３Ｂの点線３７０は、ダイオード３００の電流をディザリング（dithering）しない場合のダイオード温度に対する出力漏れの挙動を示す。それと対照的に、直線３７５は、温度曲線に対する出力を示し、ダイオード３００の電流は、ピーク・ツゥ・ピーク１６ｍＡの１００Ｈｚの三角波でディザリングされている。線３７５および３８０は両方とも、８６ｍＡのダイオード３００電流に関して測定した。
【００３５】
図３Ｃは、ダイオード電流の変化に対する出力を示す。点線３８０は、ダイオード電流をディザリングしないときの出力変化を表す。線３８５、３９０および３９５は、出力変化を示し、ダイオード電流はそれぞれ、ピーク・ツゥ・ピーク１６ｍＡ、１２ｍＡまたは８ｍＡでディザリングされる。
【００３６】
ディザリングの効果は、図３Ｂおよび３Ｃから明らかである。図３Ｂおよび３Ｃの両方において、ディザリングしない場合、平均出力は、環境（すなわち、ダイオード電流と温度）の変化によって大きく変化した。ディザリングした場合は、変化をきわめて滑らかにすることができた（特に図３Ｂで明らか）。
【００３７】
もう１つの好ましい実施形態において、光共振器（たとえば、図１Ａまたは１Ｂによるレーザ・システムの）の光学長を変更する。図４Ａおよび４Ｂは、測定結果を示し、レーザ・キャビティの屈折率が、キャビティ圧力を変化させることによって変更された。結合型レーザ・システムの場合は、各レーザ共振器の屈折率の変化により結合型レーザ・システムの屈折率も変化することを理解されよう。
【００３８】
図４Ａは、図１Ｂによるレーザ・システム８０における時間の経過に伴う外部共振器内の光出力の挙動を示す。図２に示したような同じレーザ・システムの測定結果と対照的に、光共振器全長の屈折率は、外部キャビティ９０内の６０Ｈｚの気圧の脈動によって変化させられた。図４Ａを図２と比較すると、キャビティ圧力をディザリングすることにより共振器の強度を大幅に安定化させることができることは明らかである。
【００３９】
図４Ｂは、図１Ｂによるレーザ・システム８０の長時間の測定結果を示す。気体分析セル７０は、医療目的で呼吸気を監視するために提供される。レーザ・システム８０のすべてのシステム・パラメータは、最初の１４分間は実質上一定に維持され１４分を過ぎた後は約６０Ｈｚの周波数でディザリングされる気体分析セル７０内の圧力以外は、実質上一定に維持される。時間期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の間、呼吸気は、気体分析セル７０内に導入され、それによりそのような期間に共振器の強度に大きな変化が起こる。図４Ｂから明らかなように、共振器強度の変化は、外部キャビティ９０内の圧力をディザリングすることによって１４分よりも後でかなり安定化された。特に、呼吸気が気体分析セル７０内に導入された期間中、期間Ｔ３およびＴ４の共振器強度は、ディザリングしない場合の期間Ｔ１およびＴ２よりも大幅に安定化された。
【００４０】
図４に対応する実施形態は、さらに、レーザ・ビーム６０の帯域幅を制限する周波数制限装置３６０を含むことがある。図３Ａにおいて、あるいは図１Ａ，Ｂによる他の実施形態にける周波数制限は、（環境的な）外乱に対してレーザ・ビーム６０の光出力を安定化する本発明の目的には必要でないが、ある（周波数）帯域幅のレーザ・ビーム６０を必要とするラマン散乱などの一定の用途に必要とされる有効なパラメータを提供する。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を用いることにより、光学構成要素の変化および／または環境的外乱の影響が少ないレーザ・システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】当技術分野で既知の気体分析システムにおけるレーザ・システムを示す図である。
【図１Ｂ】当技術分野で既知の気体分析システムにおけるレーザ・システムを示す図である。
【図２】図１Ｂによる構成における外部キャビティ９０の時間に伴う光出力の変化を示す図である。
【図３Ａ】本発明の一実施例を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施例における測定結果を示す図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施例における測定結果を示す図である。
【図４Ａ】本発明によるレーザ・システムにおける時間に伴う外部共振器の光出力の挙動と長時間の測定結果を示す図である。
【図４Ｂ】本発明によるレーザ・システムにおける時間に伴う外部共振器の光出力の挙動と長時間の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１０、８０：レーザ・システム
２０、９０：光共振器
５０：増幅媒体
６０：レーザ・ビーム