【手続補正書】
【提出日】平成20年9月3日(2008.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
第１の外部共振器及び当該外部共振器よりも後段に配置される第２の外部共振器と、
前記レーザ光源と前記第１の外部共振器との間の光路上に配置された一つの変調信号が印加される位相変調器と、
前記位相変調器に印加する変調信号を生成する信号発生部と、
各外部共振器内に配置され入射された光の波長変換を行う非線形光学素子と、
各外部共振器の光路長をそれぞれ変化させるための光路長可変手段と、
各外部共振器からの光をそれぞれ受光する光検出器と、
前記光検出器によって得られる検出信号及び前記変調信号から外部共振器毎に誤差信号を得て、当該誤差信号を用いたＦＭサイドバンド法に従って前記光路長可変手段を制御するために負帰還の構成を有する制御回路と、を備え、
前記変調信号の周波数が、前記外部共振器毎の誤差信号のＳ／Ｎ比が平均化される値に設定され、前記制御回路により外部共振器毎に光路長が制御されることで、これら複数の外部共振器が同時に共振状態に保たれる
レーザ光発生装置。
【請求項２】
レーザ光源と、
第１の外部共振器及び当該外部共振器よりも後段に配置される第２の外部共振器と、
前記レーザ光源と前記第１の外部共振器との間の光路上に配置された一つの変調信号が印加される位相変調器と、
前記位相変調器と前記第１の外部共振器との間の光路上に配置された増幅器と、
前記位相変調器に印加する変調信号を生成する信号発生部と、
各外部共振器内に配置され入射された光の波長変換を行う非線形光学素子と、
各外部共振器の光路長をそれぞれ変化させるための光路長可変手段と、
各外部共振器からの光をそれぞれ受光する光検出器と、
前記光検出器によって得られる検出信号及び前記変調信号から外部共振器毎に誤差信号を得て、当該誤差信号を用いたＦＭサイドバンド法に従って前記光路長可変手段を制御するために負帰還の構成を有する制御回路と、を備え、
前記変調信号の周波数が、前記外部共振器毎の誤差信号のＳ／Ｎ比が平均化される値に設定され、前記制御回路により外部共振器毎に光路長が制御されることで、これら複数の外部共振器が同時に共振状態に保たれる
レーザ光発生装置。
【請求項３】
レーザ光源と、
その内部に利得媒質を有する第１の外部共振器と、
前記第１の外部共振器よりも後段に配置される第２の外部共振器と、
前記レーザ光源と前記第１の外部共振器との間の光路上に配置された一つの変調信号が印加される位相変調器と、
前記位相変調器に印加する変調信号を生成する信号発生部と、
前記第１の外部共振器を除く各外部共振器内に配置され入射された光の波長変換を行う非線形光学素子と、
各外部共振器の光路長をそれぞれ変化させるための光路長可変手段と、
各外部共振器からの光をそれぞれ受光する光検出器と、
前記光検出器によって得られる検出信号及び前記変調信号から外部共振器毎に誤差信号を得て、当該誤差信号を用いたＦＭサイドバンド法に従って前記光路長可変手段を制御するために負帰還の構成を有する制御回路と、を備え、
前記変調信号の周波数が、前記外部共振器毎の誤差信号のＳ／Ｎ比が平均化される値に設定され、前記制御回路により外部共振器毎に光路長が制御されることで、これら複数の外部共振器が同時に共振状態に保たれる
レーザ光発生装置。
【請求項４】
レーザ光源と、
その内部に利得媒質を有する第１の外部共振器と、
前記第１の外部共振器よりも後段に配置される第２の外部共振器と、
前記レーザ光源と前記第１の外部共振器との間の光路上に配置された一つの変調信号が印加される位相変調器と、
前記位相変調器に印加する変調信号を生成する信号発生部と、
各外部共振器内に配置され入射された光の波長変換を行う非線形光学素子と、
各外部共振器の光路長をそれぞれ変化させるための光路長可変手段と、
各外部共振器からの光をそれぞれ受光する光検出器と、
前記光検出器によって得られる検出信号及び前記変調信号から外部共振器毎に誤差信号を得て、当該誤差信号を用いたＦＭサイドバンド法に従って前記光路長可変手段を制御するために負帰還の構成を有する制御回路と、を備え、
前記変調信号の周波数が、前記外部共振器毎の誤差信号のＳ／Ｎ比が平均化される値に設定され、前記制御回路により共振器毎に光路長が制御されることで、これら複数の外部共振器が同時に共振状態に保たれる
レーザ光発生装置。
【請求項５】
前記位相変調器の一の面と該一の面と反対面にそれぞれ形成された電極に極性の相反する同相の電圧信号が印加される
請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ光発生装置。
【請求項６】
前記レーザ光を位相変調して生成される側帯波の周波数は、前記第１の外部共振器の共振周波数を基点として前記第１の外部共振器の透過幅の半値半幅に相当する周波数範囲の０．５倍以上かつ２倍以下、及び前記第１の外部共振器の共振周波数を基点として前記第２の外部共振器の透過幅の半値半幅に相当する周波数範囲の０．５倍以上に設定される
請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ光発生装置。
【請求項７】
前記複数の外部共振器の透過幅の変化に起因する誤差信号を取得し、前記位相変調器に印加される前記変調信号の周波数を前記外部共振器毎の誤差信号のＳ／Ｎ比が平均化される値に設定する変調周波数設定手段、を備える
請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ光発生装置。
【請求項８】
前記位相変調器に印加される前記変調信号の周波数は、前記外部共振器毎の誤差信号のＳ／Ｎ比の積が最大もしくは略最大となる値に設定される
請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ光発生装置。
【請求項９】
前記レーザ光を位相変調して生成される側帯波の一部が前記第１の外部共振器で反射され、他の側帯波が前記第１の外部共振器を透過し、かつ第２の外部共振器９で反射される
請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ光発生装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、第２の外部共振器９は、内部に配置された非線形光学素子３０によって効率よく波長変換されミラー３２を透過して出射される光が、第２の外部共振器９の出力光ＬＴ１となって外部に照射される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
ＦＭサイドバンド法では、位相変調器を用いレーザ光を変調して側帯波を立て、外部共振器からの反射光に含まれる側帯波を基に誤差信号を得る。図５において、検波部４７に光検出器１４，１５による光検出信号を送るとともに、検波部４７には変調信号の周波数ｆｃと等しい周波数信号を信号発生部３（内の局部発振器）から供給して、両者の位相について同期検波を行えば、誤差信号Ｅｒｒが得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
第１の外部共振器６が共振状態にある場合、第１の外部共振器６内を巡回する強い光が非線形光学素子２０により別の波長（ＳＨＧでは１／２の波長）に変換されるとき、変換後の光の中心周波数２ｆＬから±ｆｃだけ周波数の異なる上下側帯波が生成され、出力光として光学系８を経て第２の外部共振器９に入射する。この側帯波が、次の段階に相当する第２の外部共振器９のロッキングに使用される。さらに、第３の外部共振器のロッキングを行う場合には、側波の一部が第１の外部共振器６で反射されること、そして、残りの側波が第１の外部共振器６を透過し、かつ波長変換後に第２の外部共振器９で反射されるという条件を満たせばよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
一般に、第２の外部共振器９の透過幅を可能な範囲で第１の外部共振器６の透過幅と同等か、より小さくした方が有利である。また、側帯波の反射率はおよそ２０％から８０％程度であることが望ましいと考えられる。これらを考慮しながら式（１）を用いて計算すると、好適な側帯波の周波数ｆｃは、第１の外部共振器６の共振周波数を基点として当該第１の外部共振器６の透過幅周波数（透過幅の半値半幅に相当する周波数範囲）の０．５倍から２倍の範囲にあり、かつ、第１の外部共振器６の共振周波数を基点として当該第２の外部共振器９の透過幅の０．５倍以上の範囲にあることが望ましいことになる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
（第２の実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態に係るレーザ光発生装置の構成例を示す図である。図１２において、図２と対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。最終段の外部共振器９での誤差信号のＳ／Ｎ比を充分大きく確保するために、位相変調器４と第１の外部共振器６との間に増幅作用を持つ素子などを入れることも有効である。そこで、図１２に示すレーザ光発生装置２００においては、第１の実施形態に係るレーザ光発生装置１００（図２を参照）に対して、位相変調器４と第１の外部共振器６との間の光路上に増幅器５０を配置しており、それ以外は第１の実施形態に係るレーザ光発生装置１００の構成と同等である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
図１２において、レーザ光源２で発生したレーザ光ＬＴ０が、位相変調器４により単一周波数の変調信号で位相変調を受けた後、光学系５、増幅器５０を経由し、さらに光学系５ａを介して第１の外部共振器６に入射される。その後の動作は、図２の例と同様であり、第１の外部共振器６で波長変換された光が後段の第２の外部共振器９に入射され、さらに第２の外部共振器９で波長変換された光ＬＴ２が外部に出力される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
（第３の実施形態）
図１３は、本発明の第３の実施形態に係るレーザ光発生装置の構成例を示す図である。図１３において、図２と対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。本実施形態のレーザ光発生装置３００は、第１の外部共振器６０と第２の外部共振器９Ａを備えている。第１の外部共振器６０には、例えば入射ミラー６１と複数枚のミラー６２〜６５、及びレーザ媒質６６を用いて構成されている。レーザ媒質６６はミラー６２とミラー６３の光路上に配置され、該レーザ媒質６６とミラー６３の延長線上に光学系６７と励起光源６８が配置されている。励起光源６８から出力された励起光は光学系６７を介してミラー６３に入射され、ミラー６３を透過した励起光がレーザ媒質６６に照射される構成となっている。レーザ光源２から出力されたレーザ光ＬＴ０は、位相変調器４により所定周波数の変調信号で位相変調を受けた後、光学系５を介して第１の外部共振器６０に入射される。第１の外部共振器６０に入射された光は、ミラー６１、６２、レーザ媒質６６を経て、さらにミラー６３、６４、６１、６５と順次反射して後段の第２の外部共振器９Ａに入射される。そして、第２の外部共振器９Ａで波長変換された光ＬＴ３が外部に出力される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
第２の外部共振器８０は、４枚のミラー８１〜８４、及び差周波混合用の非線形光学素子１１０が設けられている。すなわち、第１の外部共振器６からミラー８１に入射された光が、非線形光学素子１１０を経た後、ミラー８２、８３、８４で順次反射されて、ミラー８１に戻る光路が形成されている。単一周波数のレーザ光源９６の出力光は、モードマッチング用光学系９５を経て第３の共振器９０に入射される。第３の外部共振器９０は、４枚のミラー９１〜９４、及び非線形光学素子１１０が設けられており、非線形光学素子１１０が第２の外部共振器８０との間で共有されている。レーザ光源９６からミラー９１に入射された光は、ミラー９２で反射され、非線形光学素子１１０を経た後、ミラー９３、９４で順次反射されて、ミラー９１に戻る光路が形成されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
第１の外部共振器６と第２の外部共振器８０に係るロッキングのための制御については、既に説明した方法と同様であって、例えば周波数ｆｃの変調信号を位相変調器４に印加するとともに、周波数ｆｃの信号による光の変調成分（側帯波）が第１の外部共振器６で反射されるようにし、残りの光の変調成分が第１の外部共振器６を透過して第２の外部共振器８０で反射されるようにする。そして、レーザ光源９６からの光と第１の外部共振器６からの出力光が光混合用の非線形光学素子１１０において、周波数加算された結果、当該非線形光学素子１１０から出力光ＬＴ５が得られる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
なお、外部共振器の安定したロッキングのためには、レーザ光源２からの出力光を変調して発生する側帯波又はそれらの和周波信号もしくは差周波信号の各々が、対応する変調信号の周波数（信号発生部３による発信周波数）に対して安定した位置関係にあることが必要である。そのためには、同期検波の際にそれぞれの側帯波に対して独立に位相遅延量を調整できるようにすることが望ましい。例えば、図５において、光検出器１４，１５と検波部４７との間に遅延回路を介挿して、光検出信号の位相遅延について調整を行えるように構成すればよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2008242270.tif 000001