[go: up one dir, main page]

JP2901072B2 - レーザシステム - Google Patents

レーザシステム

Info

Publication number
JP2901072B2
JP2901072B2 JP63509505A JP50950588A JP2901072B2 JP 2901072 B2 JP2901072 B2 JP 2901072B2 JP 63509505 A JP63509505 A JP 63509505A JP 50950588 A JP50950588 A JP 50950588A JP 2901072 B2 JP2901072 B2 JP 2901072B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
stokes
light
raman
pumping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63509505A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02501520A (ja
Inventor
ナーヒ,ドナルド・イー
スツルツ,ロバート・デイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Co
Original Assignee
Raytheon Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22296172&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2901072(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Raytheon Co filed Critical Raytheon Co
Publication of JPH02501520A publication Critical patent/JPH02501520A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2901072B2 publication Critical patent/JP2901072B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/1086Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering using scattering effects, e.g. Raman or Brillouin effect

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、(1)レーザ周波数を変換させ、また
(2)レーザパルス持続時間を短くするためにラーマン
セルを用いるレーザシステムに関する。
2.考察 空洞内ラーマン発振器を用いた2つの研究グループに
よる実験が記載された2つの文献について述べる。初め
の文献は、F.deRougmont、Ding Kong Xian、R.Frey、及
びF.Pradereによる“外部からポンピングされる空洞内
ラーマン発振器による高効率パルス圧縮”、Optics Let
ters、第9巻、No.10、第460頁、1984年であり、第1図
に示されたシステムについて述べられている。第1図で
は光の3つの周波数が異なる3つの種類の線によって示
されている。実線3は周波数が14404CM-1のレーザポン
ピングビームを示し、点線6は周波数10249CM-1の第1
のストークスビームを示し、破線9は周波数6094CM-1
第2のストークスビームを示している。ミラー12及び15
は第1のストークス周波数で共振する共振空洞の端部を
限定する。共振空洞内には40気圧の水素ガスの形態のラ
ーマン媒体18がある。
共振空洞内のミラー21及び24は第1のストークス周波
数を反射するが、実線3及び破線9で示されるようにポ
ンピング周波数及び第2のストークス周波数の両方を透
過し、通過させる。3つの光ビームを計測するために用
いる他のミラー及び検出器は第1図に示されていない。
第1図に示されているようにラーマン媒体18の2つの
異なる型の励起が起こる。第1の型の励起ではルビーレ
ーザ27が生成したポンピングパルスが矢印30のように共
振空洞内に導入される。第2の型の励起では矢印33によ
って示されるように、(エネルギー3ミリジュール、持
続時間3ナノ秒、第1のストークス周波数の)第2の注
入パルスがポンピングパルス30が導入される直前に空洞
に導入される。ブロック36で示される装置によって、ポ
ンピングパルスから注入パルスが分割され、形成され、
増幅されて注入パルス33が引き出される。
第2図には前記4人の研究者によって得られた実験結
果が示されている。この図の左列にある第2A図乃至第2D
図には第1図に示された3つのレーザビームの強度/時
間曲線が示されており、第1図に示されたポンピングパ
ルス30及び矢印33で示された注入パルスの両方が生じて
いる。右列の第2A′図乃至第2D′図にはポンピングパル
スのみ(すなわち注入パルスのない)の比較曲線が示さ
れている。特に第2A図及び第2A′図には第1図の地点39
付近で計測されたポンピングパルスの強度/時間動作が
示されている。さらにラーマンセン18から水素を抜いた
両方の場合でも計測を行なった。第2A図及び第2A′図は
水素がないためにラーマン散乱が起こらないことと対応
して実質的に同等であることが読み取れるだろう。
第2B図及び第2B′図には同じく地点39におけるポンピ
ンブバルブ30の強度が示されているが、ラーマンセンに
は40気圧の水素がある。第2B′図に示すように水素が存
在することによってポンピングパルス内に減損があり
(例えば42の部分に)、さらに第2B図に示されているよ
うに第1図に示された注入パルス33の存在において大き
な減損が見られる。
第2C図及び第2C′図には第1図の45付近の領域で計測
された第1のストークス周波数の強度が示されている。
第2D図及び第2D′図には第1図の48付近の領域で計測さ
れた第2のストークス周波数の強度が示されている。こ
の後者の2つの図における第2のストークスパルスの持
続時間はおおよそ2ナノ秒である。
従ってこの文献ではラーマン媒体として水素を用い、
この媒体は水素の第1のストークス周波数で共振する空
洞内に含まれ、この空洞から以下のような波長のシフト
及びパルス圧縮が得られることが記載されている;最大
25ナノ秒の半値幅を有し、周波数が14404CM-1のポンピ
ングパルスは、持続時間がおおよそ2ナノ秒で周波数が
6094CM-1の第2のストークスパルスにシフトされ、また
圧縮された。前者は第2A図及び第2A′図に示されてお
り、後者は第2D図及び第2D′図に示された。
第2の文献はR.Frey,A.deMartino,及びF.Pradereによ
る“空洞内ラーマン発振器による高効率パルス圧縮”、
Optics Letters、第8巻、No.8、第437頁、1983年であ
り、第3図に示された装置が記載されている。ミラー50
及び53は第1の文献における周波数と同じ14404CM-1
ンピング周波数で共振する空洞の端部を限定している。
ルビーレーザ56からこの共振空洞に光学エネルギーが送
られる。Qスイッチ59は共振空洞のQをスポイルする。
共振空洞内には1対のラーマンセル62及び64があって、
中には圧縮水素が含まれている。ミラー67及び70はレー
ザビーム73が反射することで示されているようにポンピ
ング周波数で反射するが、鎖線76が示している第1のス
トロークス周波数は透過する。
ミラー79及び82によってストークス空洞と呼ばれる第
2の空洞が構成されている。ミラー82は第1のストーク
ス周波数(すなわち第1の文献におけるように10249CM
-1)で100%反射性であり、ミラー79は第1のストーク
ス周波数における反射性は4%であるため、この周波数
はほとんど透過される。
第4図にはポンピング及びストークス周波数において
得られる3つのパルス曲線が示されている。第4A図には
ミラー79及び82が除去された場合のポンピングパルスの
強度/時間特性が示されている。強度は第3図の地点85
付近で計測された。第4B図にはミラー79及び82が設けら
れて、このミラーの間にストークス空洞が与えられた場
合のポンピングパルス強度が示されている。第4C図には
第3図の領域88付近で計測された第1のストークス周波
数での出力が示されている。第4図で示されている時間
の1目盛りは10ナノ秒である。
この文献で与えられる実際の数値データから、持続時
間が40ナノ秒でエネルギーが260ミリジュールであるポ
ンピングパルスは、持続時間が6ナノ秒及びエネルギー
が162ミリジュールの第4C図に示された第1のストーク
ス周波数パルスにシフトされ、圧縮されることが示され
る。従ってこの文献から、ポンピング周波数で共振し、
圧縮水素ガスの形態のラーマン媒体を備えた共振空洞を
用いることにより、ラーマン媒体の第1のストークス周
波数に周波数シフトされた圧縮パルスが与えられること
が示されている。
対照的に第1の文献では、水素の第1のストークス周
波数で共振する共振空洞により圧縮パルスが第2のスト
ークス周波数で得られたことが示されていた。
本発明の目的は改良された光学周波数シフタ及びパル
スコンプレッサを提供することである。
発明の概要 本願発明のレーザシステムは、第1および第2の端部
を有し、ポンプ周波数で共振し、第1のストークス周波
数のエネルギが前記第2の端部において外部に結合され
るレーザ空洞と、前記ポンプ周波数のエネルギを供給す
るために前記レーザ空洞内に含まれているレーザと、前
記レーザと前記第2の端部との間の前記レーザ空洞内に
含まれ、前記第1のストークス周波数が存在するラーマ
ン媒体と、前記第1のストーク周波数の放射を前記第2
の端部に向けて反射し、前記ポンプ周波数のエネルギを
透過させるために、前記レーザ空洞内において前記ラー
マン媒体と前記レーザとの間に配置されたフィルタ手段
とを具備し、前記フィルタ手段と前記レーザ空洞の第2
の端部とによって前記ラーマン媒体のための内部空洞を
形成していることを特徴としている。
本発明の一実施態様では、ストークス空洞全体がポン
ピング周波数で共振する空洞に含まれている。共振空洞
内にはレーザが設けられ、ポンピングエネルギーが与え
られる。ストークス空洞内にはラーマン媒体が含まれて
いる。ポンピング強度がラーマンしきい値を越えると、
ラーマン媒体によって第1のストークス周波数において
ラーマンシフト光子が放射される。このシフト光子は目
に安全な範囲である。
図面の簡単な説明 第1図には先行技術の第1の型の実験装置が示され、
第2図には第1図に示された装置から得られる選択され
た周波数の強度対時間曲線が示され、第3図には先行技
術の第2の型の実験装置が示され、第4図には第3図に
示された装置から得られる選択された周波数の強度対時
間曲線が示され、第5図には本発明の1構成が示され、
第6図には本発明の第1のストークス周波数出力の強度
対時間曲線が示され、第7図には第5図に示された第1
のストークス周波数出力の一直線上にないミラー110に
対する感受性が示されている。
望ましい実施例の説明 第5図には本発明の1形態が示されている。レーザ90
は4.3x45ミリメータのNd(YAG)ロッドであり、表面92
は波長が1.06ミクロンの高反射コーテイングが施されて
いる。光学パスには光学軸96に対して45度傾斜するダイ
Qスイッチ94がある。焦点距離が10メートルのレンズ98
には光学パス上にミラー101が後続している。ミラー101
は1.54ミクロンでは高い反射率であり、1.06ミクロンで
は43%反射されるようにコーテイングされる。すなわち
ミラー101は1.06ミクロンのポンピング波長では60%透
過し、1.54ミクロンの第1のストークス波長では反射す
る。焦点距離が+63ミリメータのレンズ104には1000PSI
Gのメタンガスを含むラーマンセル106が後続する。焦点
距離が+63ミリメータのレンズ107は、ラーマンセル106
に続き、それに出力ミラー110が後続する。このミラー1
10は1.06ミクロンのポンピング周波数では反射し、1.54
ミクロンの第1のストークス波長では透過(すなわち12
%反射)する。
表面92からミラー110まで延在する空洞はポンピング
周波数で(すなわちハイQで)共振し、ミラー101から
出力ミラー110の間の空洞は1.54ミクロンの第1のスト
ークス波長でローQである。
ロッド90がキセノンフラッシュランプを用いてポンプ
されると、出力ミラー110を透過する第1のストークス
波長が第6図の時間関数として示されたように曲線を描
く。この図ではパルス112の全幅は2.1ナノ秒の半値幅を
有する。この波長のエネルギーは目に入っても安全であ
る。
第7図には第5図に示されたミラー110の不整列によ
る第1のストークスエネルギー出力の低下が示されてい
る。整列の程度は角度113によって示され、これは第7
図の横軸上に示されている。角度113は第5図に示され
ており、破線で示されたミラー110A(すなわちミラー11
0を回転させたもの)が不整列を示している。本発明で
経験した不整列に対する感受性は通常の単一ミラーラー
マン共振器で経験される感受性よりもずっと小さいこと
が指摘される。本発明では単一ミラーラーマン共振器よ
りもより大きなミラー不整列に対する許容性があり、前
記の文献2に記載された傾斜よりも大きな傾斜に対する
許容性があると考えられる。
本発明では、ポンピングレーザの周波数がシフトさ
れ、シフトされた周波数のパルス持続時間がこのポンピ
ングパルスに関して圧縮される。ある面では、本発明で
は第5図に示された表面92及びミラー110の間に、ポン
ピング周波数で共振する第1の空洞が備えられている。
ミラー101及び110の間の第2の空洞全体はラーマンセル
106として第1の空洞中に含まれている。ポンピングレ
ーザビームのエネルギーがラーマンセル106内のラーマ
ン媒体のラーマン散乱しきい値を越えると、媒体からラ
ーマンシフト光子が放出され、この光子は出力カップラ
ーとして働くミラー110を透過する。
レンズ98及び104はレーザビームをラーマン媒体内に
集光される作用をする。
ミラー101及び110は、選択的にある周波数を通過させ
別の周波数は反射させる意味から、フイルタと見ること
ができる。例えばミラー101はレーザポンピング周波数
においてバンドパスフイルタとして働き、ポンピング放
射をラーマンセル106に通過させ、一方では第1のスト
ークス周波数ではカットオフフイルタとして通過を遮断
(すなわち反射)する。遮断された放射はラーマン媒体
を含むストークス空洞に戻る。
同様にミラー110はポンピング放射を反射するフイル
タとして働き、ポンピング放射を第2の空洞に戻し(反
射表面92に戻る途中で第2の空洞を通る)、またバンド
パスフイルタあるいは出力カップラーとして働き、第1
のストークス周波数の放射を通過させる。すなわちミラ
ー110は第1のストークス周波数の光の出口として作用
する。
添付の請求の範囲に限定されているような本発明の要
旨及び技術範囲から逸脱することなく、別の多数の置換
及び変形が可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スツルツ,ロバート・デイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92649,ハンテイングトン・ビーチ,ロ ビンウツド・ドライブ 5122 (56)参考文献 Journal of Applie d Physics.Vol.48,N o.5,May1977pp.1973〜1975 Optics Letters.Vo l.8,No.8,August 1983,pp.437−439

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)Nd:YAGロッドを含み、ポンプ周波数
    の光を反射する表面を一端に持ち、ポンプ周波数の光を
    供給するレーザ媒体と、 (b)前記レーザ媒体からのポンプ周波数の光を透過さ
    せるQスイッチと、 (c)前記Qスイッチからの光を集光する第1の集光レ
    ンズと、 (d)前記第1の集光レンズからの光を受け、前記ポン
    プ周波数の光を透過し、第1のストークス周波数の光を
    反射する素子と、 (e)前記素子からの光を集光する第2の集光レンズ
    と、 (f)前記第2の集光レンズからの前記ポンプ周波数の
    光に応答して前記第1のストークス周波数で放射し、ガ
    ス状のメタンを含むラーマン媒体と、 (g)前記ラーマン媒体からの光を受け、前記ポンプ周
    波数では高い反射率を有し、前記第1のストークス周波
    数では高い透過率を有する出力カプラとが、上記の順序
    で共通の光路上に配置されていることを特徴とする光学
    波長シフタおよびパルスコンプレッサ。
JP63509505A 1987-10-02 1988-08-30 レーザシステム Expired - Lifetime JP2901072B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10362787A 1987-10-02 1987-10-02
US103,627 1987-10-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02501520A JPH02501520A (ja) 1990-05-24
JP2901072B2 true JP2901072B2 (ja) 1999-06-02

Family

ID=22296172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63509505A Expired - Lifetime JP2901072B2 (ja) 1987-10-02 1988-08-30 レーザシステム

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP0314308B2 (ja)
JP (1) JP2901072B2 (ja)
KR (1) KR920009920B1 (ja)
DE (1) DE3851407T3 (ja)
EG (1) EG18924A (ja)
ES (1) ES2059530T5 (ja)
IL (1) IL87771A (ja)
NO (1) NO180800C (ja)
TR (1) TR26533A (ja)
WO (1) WO1989003131A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4111835A1 (de) * 1991-04-11 1992-10-15 Eltro Gmbh Ramanlaser
GB2256082A (en) * 1991-05-24 1992-11-25 Synergetic Resources Ltd Infrared radiation source incorporating a raman medium for isotope separation
US5251221A (en) * 1992-08-10 1993-10-05 Hughes Aircraft Company Self aligning intracavity Raman laser
DE4423308A1 (de) * 1994-07-02 1996-01-04 Zeiss Carl Fa Intracavity-Raman-Laser

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3668420A (en) * 1970-09-25 1972-06-06 Ibm 1.5 micron raman laser
FR2542104B1 (fr) * 1983-03-04 1986-04-18 Centre Nat Rech Scient Procede et dispositif de creation d'impulsions lumineuses breves

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Journal of Applied Physics.Vol.48,No.5,May1977pp.1973〜1975
Optics Letters.Vol.8,No.8,August 1983,pp.437−439

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02501520A (ja) 1990-05-24
EP0314308B1 (en) 1994-09-07
ES2059530T3 (es) 1994-11-16
NO180800C (no) 1997-06-25
DE3851407T2 (de) 1995-01-19
DE3851407D1 (de) 1994-10-13
DE3851407T3 (de) 2000-08-03
KR920009920B1 (en) 1992-11-06
IL87771A (en) 1992-03-29
NO892225D0 (no) 1989-06-01
EP0314308A1 (en) 1989-05-03
NO180800B (no) 1997-03-17
ES2059530T5 (es) 2000-04-16
NO892225L (no) 1989-06-01
KR890702303A (ko) 1989-12-23
EP0314308B2 (en) 2000-02-02
EG18924A (en) 1994-07-30
TR26533A (tr) 1994-04-22
WO1989003131A1 (en) 1989-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5218610A (en) Tunable solid state laser
JP3827343B2 (ja) 化学物質検出システム、化学物質検出方法、および半導体レーザ出力ビルドアップシステム
US5751751A (en) Deep blue microlaser
US4942582A (en) Single frequency solid state laser
US5995523A (en) Single mode laser suitable for use in frequency multiplied applications and method
Eichenholz et al. Diode-pumped self-frequency doubling in a Nd 3+: YCa 4 O (BO 3) 3 laser
US4127828A (en) Optical beam expander for dye laser
US4933943A (en) Intracavity Raman cell resonator
US5953154A (en) Optically parametric oscillator and wavelength-tunable laser system
US3660779A (en) Athermalization of laser rods
EP0247823A2 (en) An improved laser apparatus
JP2901072B2 (ja) レーザシステム
JPS6016479A (ja) 単一周波数発振レ−ザ装置
US5181222A (en) Laser oscillator
JPH05211362A (ja) 高利得レーザ波長を抑制するための空洞鏡
US9008144B2 (en) Low noise optically pumped laser structures utilizing dispersion elements
EP0199793A1 (en) FULL RAMAN LASER WITH SINGLE MIRROR.
JPS6337514B2 (ja)
JP3258091B2 (ja) モードロッキングレーザ装置
JPH05226749A (ja) 波長可変レーザー装置
GB1587992A (en) Shifting of co2 laser radiation using rotational raman resonances in h2 and d2
GB2256083A (en) Raman laser.
KR100366699B1 (ko) 내부 공진형 제2 고조파 발생 장치
JP3967754B2 (ja) 側面ポンピングレーザー
JP2870918B2 (ja) 励起光共振型レーザ