JP2001168429A - 固体レーザ発振器 - Google Patents
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- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きな共振領域で高安定に高平均出力を行う
ことができる固体レーザ発振器を得る。 【解決手段】 同軸上で平行に配置された２つの固体レ
ーザロッド４、固体レーザロッドの励起を行う２式の固
体レーザロッドモジュール３、固体レーザロッド４の間
の同軸上に配置された９０度旋光子５、固体レーザロッ
ド４の両端に同軸上に配置された２つの熱レンズ補償手
段６、同じく同軸上に熱レンズ補償手段６の両外側に配
置された反射手段７および部分反射手段８により構成さ
れる高平均出力横シングルモード共振器２と、励起モジ
ュール３の駆動電流を発生する励起光源駆動電源２１、
電源２１の駆動条件を制御する電源電流制御手段２２、
駆動条件を設定するパラメータ入力手段により構成され
る励起光源駆動手段２０とを備える。
ことができる固体レーザ発振器を得る。 【解決手段】 同軸上で平行に配置された２つの固体レ
ーザロッド４、固体レーザロッドの励起を行う２式の固
体レーザロッドモジュール３、固体レーザロッド４の間
の同軸上に配置された９０度旋光子５、固体レーザロッ
ド４の両端に同軸上に配置された２つの熱レンズ補償手
段６、同じく同軸上に熱レンズ補償手段６の両外側に配
置された反射手段７および部分反射手段８により構成さ
れる高平均出力横シングルモード共振器２と、励起モジ
ュール３の駆動電流を発生する励起光源駆動電源２１、
電源２１の駆動条件を制御する電源電流制御手段２２、
駆動条件を設定するパラメータ入力手段により構成され
る励起光源駆動手段２０とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体レーザロッ
ドを用いた固体レーザ発振器に関し、特に、高平均出力
半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧロッドを用いた高平均出
力横シングルモード共振器を有する固体レーザ発振器に
関する。
ドを用いた固体レーザ発振器に関し、特に、高平均出力
半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧロッドを用いた高平均出
力横シングルモード共振器を有する固体レーザ発振器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】横シングルモード発振器において活性媒
質は半導体レーザおよびフラッシュランプ等の励起光源
で励起される。この励起された活性媒質および任意の光
学部品を用い、横シングルモード発振を行うことで、横
シングルモード出力は得られる。活性媒質の励起には多
くの方式があり、そのひとつに端面励起方式がある。
質は半導体レーザおよびフラッシュランプ等の励起光源
で励起される。この励起された活性媒質および任意の光
学部品を用い、横シングルモード発振を行うことで、横
シングルモード出力は得られる。活性媒質の励起には多
くの方式があり、そのひとつに端面励起方式がある。
【０００３】これは、共振器光軸と略同軸のレーザ媒質
端面から励起を行う励起方式であり、主に半導体レーザ
により励起が行われる。共振器光軸とほぼ略同軸から出
射された半導体レーザの励起光は、活性媒質の励起光の
波長で無反射コートが施された端面にほぼ垂直に入射
し、活性媒質内で吸収されることで、活性媒質の励起を
行う。励起された活性媒質、および、共振器光軸と略同
軸で活性媒質の前後に配置された発振レーザ光の波長に
対して全反射する性質を備えた全反射鏡、発振レーザ光
の波長に対して一部の割合で反射する部分反射鏡、およ
び任意の光学部品で共振器は構成される。励起された活
性媒質でレーザ上位準位に存在する電子が、より安定状
態であるレーザ下準位に遷移する際に放出する光子が、
共振器の全反射鏡、部分反射鏡により周回し、活性媒質
での誘導放出により特定波長のレーザ光の増幅が行わ
れ、その一部が部分反射鏡から出射される。
端面から励起を行う励起方式であり、主に半導体レーザ
により励起が行われる。共振器光軸とほぼ略同軸から出
射された半導体レーザの励起光は、活性媒質の励起光の
波長で無反射コートが施された端面にほぼ垂直に入射
し、活性媒質内で吸収されることで、活性媒質の励起を
行う。励起された活性媒質、および、共振器光軸と略同
軸で活性媒質の前後に配置された発振レーザ光の波長に
対して全反射する性質を備えた全反射鏡、発振レーザ光
の波長に対して一部の割合で反射する部分反射鏡、およ
び任意の光学部品で共振器は構成される。励起された活
性媒質でレーザ上位準位に存在する電子が、より安定状
態であるレーザ下準位に遷移する際に放出する光子が、
共振器の全反射鏡、部分反射鏡により周回し、活性媒質
での誘導放出により特定波長のレーザ光の増幅が行わ
れ、その一部が部分反射鏡から出射される。
【０００４】端面励起方式においては、半導体レーザの
持つ指向性を利用して、固体レーザ媒質内に、横シング
ルモード共振レーザビームの伝搬領域のみを励起するこ
とで、高効率な横シングルモード発振が可能である。し
かし、半導体レーザにおいて単一のストライプから発生
可能な出力は、半導体レーザ端面の破壊などで制限され
るため、高出力化においては半導体レーザの個数を増や
すことが必要になる。このため、半導体レーザ光の持つ
指向性は劣化することとなり、固体レーザ媒質内に、横
シングルモード共振レーザビームの伝搬領域のみを励起
することは困難となる。さらに、励起光は固体レーザ媒
質端面の微少領域に集中させるため、一般に、励起光の
パワー密度は高い。このため、励起光平均出力の増加を
行った場合、励起光により、固体レーザ媒質は熱的破壊
を引き起こすことがある。従って、これまで端面励起方
式を用いた横シングルモード発振器では、低平均出力な
場合にのみ限られてきた。
持つ指向性を利用して、固体レーザ媒質内に、横シング
ルモード共振レーザビームの伝搬領域のみを励起するこ
とで、高効率な横シングルモード発振が可能である。し
かし、半導体レーザにおいて単一のストライプから発生
可能な出力は、半導体レーザ端面の破壊などで制限され
るため、高出力化においては半導体レーザの個数を増や
すことが必要になる。このため、半導体レーザ光の持つ
指向性は劣化することとなり、固体レーザ媒質内に、横
シングルモード共振レーザビームの伝搬領域のみを励起
することは困難となる。さらに、励起光は固体レーザ媒
質端面の微少領域に集中させるため、一般に、励起光の
パワー密度は高い。このため、励起光平均出力の増加を
行った場合、励起光により、固体レーザ媒質は熱的破壊
を引き起こすことがある。従って、これまで端面励起方
式を用いた横シングルモード発振器では、低平均出力な
場合にのみ限られてきた。
【０００５】このため、高平均出力固体レーザにおいて
は、側面励起方式が用いられている。側面励起方式は、
共振器光軸と垂直な方向から活性媒質を半導体レーザお
よびフラッシュランプ等の励起光源で励起を行う励起方
式である。
は、側面励起方式が用いられている。側面励起方式は、
共振器光軸と垂直な方向から活性媒質を半導体レーザお
よびフラッシュランプ等の励起光源で励起を行う励起方
式である。
【０００６】レーザ媒質で選択される横モードは、共振
条件によって決定される。横シングルモードは、光軸断
面方向のビーム径が最も小さく、低次、高次横モードと
なるに従いビーム径は大きくなる。このため、レーザ媒
質自身をモード選択開口とした場合で、励起されたレー
ザ媒質のサイズが横シングルモードサイズと同程度であ
る場合には、高次横モード選択されず、横シングルモー
ド光が選択される。一方、励起されたレーザ媒質のサイ
ズが横シングルモードサイズより大きい場合には、高次
横モードが選択される。このとき、レーザ発振は、横シ
ングルモード、低次モード、高次モードの複数の空間モ
ードが同時にレーザ発振するマルチモード発振になる。
このため、レーザ出力はマルチモードレーザ出力とな
る。マルチモードレーザは、横シングルモード光に比
べ、指向性が悪く、レーザが伝搬することで大きく広が
り、また、レンズなとで集光させた場合、集光サイズを
小さく絞ることができないなどの特徴がある。このた
め、レーザのビーム伝搬を利用するレーザ機器や、加工
などのレーザを集光する使用目的において、横シングル
モードレーザに比べ、利用価値が低いなどの欠点があっ
た。
条件によって決定される。横シングルモードは、光軸断
面方向のビーム径が最も小さく、低次、高次横モードと
なるに従いビーム径は大きくなる。このため、レーザ媒
質自身をモード選択開口とした場合で、励起されたレー
ザ媒質のサイズが横シングルモードサイズと同程度であ
る場合には、高次横モード選択されず、横シングルモー
ド光が選択される。一方、励起されたレーザ媒質のサイ
ズが横シングルモードサイズより大きい場合には、高次
横モードが選択される。このとき、レーザ発振は、横シ
ングルモード、低次モード、高次モードの複数の空間モ
ードが同時にレーザ発振するマルチモード発振になる。
このため、レーザ出力はマルチモードレーザ出力とな
る。マルチモードレーザは、横シングルモード光に比
べ、指向性が悪く、レーザが伝搬することで大きく広が
り、また、レンズなとで集光させた場合、集光サイズを
小さく絞ることができないなどの特徴がある。このた
め、レーザのビーム伝搬を利用するレーザ機器や、加工
などのレーザを集光する使用目的において、横シングル
モードレーザに比べ、利用価値が低いなどの欠点があっ
た。
【０００７】高効率に横シングルモードを発生させるた
めには、共振器の横シングルモードサイズをレーザ媒質
のサイズと同程度とすることが必要である。
めには、共振器の横シングルモードサイズをレーザ媒質
のサイズと同程度とすることが必要である。
【０００８】横シングルモードのレーザ動作で、平均出
力の向上を図る場合、高い励起出力でレーザ媒質を励起
することが必要である。一方、高平均出力でレーザ媒質
を励起した場合、励起した光によってレーザ媒質内で熱
が発生する。この熱の発生が原因となり、レーザ媒質は
光学的に歪む事となる。この熱歪みは、共振器内で増幅
しながら周回する共振レーザ光に対し、損失となる。共
振器内でのレーザ出力の利得の増加は、励起光出力に比
例して大きくなる。一方、熱歪みも励起光出力に比例し
て大きくなる。しかし、横シングルモードの共振におい
て、熱歪み量が小さい場合には、熱歪みによる損失は熱
歪み量の２乗に比例して大きくなる。このため、レーザ
媒質を高い励起出力で励起を行った場合、共振レーザ光
の利得の増加より損失の増加が大きくなり、レーザ出力
の最大値は制限されることとなる。したがって、高平均
出力横シングルモード発振においては、レーザ媒質の熱
歪みを低減させることが有効である。
力の向上を図る場合、高い励起出力でレーザ媒質を励起
することが必要である。一方、高平均出力でレーザ媒質
を励起した場合、励起した光によってレーザ媒質内で熱
が発生する。この熱の発生が原因となり、レーザ媒質は
光学的に歪む事となる。この熱歪みは、共振器内で増幅
しながら周回する共振レーザ光に対し、損失となる。共
振器内でのレーザ出力の利得の増加は、励起光出力に比
例して大きくなる。一方、熱歪みも励起光出力に比例し
て大きくなる。しかし、横シングルモードの共振におい
て、熱歪み量が小さい場合には、熱歪みによる損失は熱
歪み量の２乗に比例して大きくなる。このため、レーザ
媒質を高い励起出力で励起を行った場合、共振レーザ光
の利得の増加より損失の増加が大きくなり、レーザ出力
の最大値は制限されることとなる。したがって、高平均
出力横シングルモード発振においては、レーザ媒質の熱
歪みを低減させることが有効である。
【０００９】一般に、固体レーザ媒質にロッド型を用い
た固体レーザロッドを励起する際、固体レーザロッドは
励起による発生熱が生じるため、固体レーザロッド側面
部から冷却媒質により冷却される。このため、固体レー
ザロッド横断面内で熱分布が生じるため温度差による屈
折率の分布が生じ、特に、固体レーザロッドが、Ｎｄ原
子が印可されたＹ3Ａｌ5Ｏ12（イットリウム・アルミニ
ュウム・ガーネット）結晶（以下、Ｎｄ：ＹＡＧとす
る）のように等方性媒質の場合、固体レーザロッドがレ
ーザ光に対し凸レンズ的な働き（以下、熱レンズという
場合もある）をする。励起出力の増加に対して熱レンズ
は増加（焦点距離が小さくなること）する。
た固体レーザロッドを励起する際、固体レーザロッドは
励起による発生熱が生じるため、固体レーザロッド側面
部から冷却媒質により冷却される。このため、固体レー
ザロッド横断面内で熱分布が生じるため温度差による屈
折率の分布が生じ、特に、固体レーザロッドが、Ｎｄ原
子が印可されたＹ3Ａｌ5Ｏ12（イットリウム・アルミニ
ュウム・ガーネット）結晶（以下、Ｎｄ：ＹＡＧとす
る）のように等方性媒質の場合、固体レーザロッドがレ
ーザ光に対し凸レンズ的な働き（以下、熱レンズという
場合もある）をする。励起出力の増加に対して熱レンズ
は増加（焦点距離が小さくなること）する。
【００１０】レーザ媒質が、何らかの複屈折性を有する
場合、その熱レンズも複レンズ性を有する。このため、
共振器内横シングルモードを得るためには共振安定領域
を複レンズのもとで得る必要がある。Ｎｄ：ＹＡＧは等
方性媒質であるが、温度分布にともなう応力発生により
光弾性効果を通じて複屈折が生じる。特にロッド型の場
合は、径方向偏光、周方向偏光により複屈折が発生す
る。
場合、その熱レンズも複レンズ性を有する。このため、
共振器内横シングルモードを得るためには共振安定領域
を複レンズのもとで得る必要がある。Ｎｄ：ＹＡＧは等
方性媒質であるが、温度分布にともなう応力発生により
光弾性効果を通じて複屈折が生じる。特にロッド型の場
合は、径方向偏光、周方向偏光により複屈折が発生す
る。
【００１１】これを解決するためには、２本の同等に励
起されたロッドを用い、ロッド間に９０度旋光子を配置
して、熱レンズ焦点距離を２本のロッドで平均化する手
法が有効である。
起されたロッドを用い、ロッド間に９０度旋光子を配置
して、熱レンズ焦点距離を２本のロッドで平均化する手
法が有効である。
【００１２】側面励起によりＮｄ：ＹＡＧロッドを励起
した場合、効率的な高出力横シングルモード動作を行う
ためには、ロッド自身をモード選択開口とし、最大の励
起出力時にロッドにおけるビームサイズが最適となる共
振器を設計する必要がある。一方、励起出力が増加する
ことで熱レンズが増加した場合の共振器の安定領域は、
ビーム径の２乗に反比例して小さくなる。このため、レ
ーザ媒質の開口程度にビーム径を大きくすると安定領域
は小さくなり、高励起出力まで安定領域を保つことは困
難となる。このため、ロッド開口程度にビーム径を大き
くする必要のある横シングルモード発振においては、熱
レンズの大きくなる高励起出力までは、レーザ発振を行
うことが困難となり、熱レンズの小さい低励起出力によ
る低出力レーザ発振に限られていた。
した場合、効率的な高出力横シングルモード動作を行う
ためには、ロッド自身をモード選択開口とし、最大の励
起出力時にロッドにおけるビームサイズが最適となる共
振器を設計する必要がある。一方、励起出力が増加する
ことで熱レンズが増加した場合の共振器の安定領域は、
ビーム径の２乗に反比例して小さくなる。このため、レ
ーザ媒質の開口程度にビーム径を大きくすると安定領域
は小さくなり、高励起出力まで安定領域を保つことは困
難となる。このため、ロッド開口程度にビーム径を大き
くする必要のある横シングルモード発振においては、熱
レンズの大きくなる高励起出力までは、レーザ発振を行
うことが困難となり、熱レンズの小さい低励起出力によ
る低出力レーザ発振に限られていた。
【００１３】これを解決する手段として、共振器内にレ
ンズや曲率ミラーなどの熱レンズ補償手段を配置するこ
とで、安定領域の動作点を高励起出力領域にシフトさせ
ることが有効である。このとき、高励起出力時の大きな
熱レンズを補償するため、低励起出力時にはレーザ発振
は困難となる。また、熱レンズが増加した場合の共振器
の安定領域はビーム径の２乗に反比例して小さくなるた
め、高励起出力時には、より小さな安定領域しか得られ
ない。このため、レーザ発振しきい値の励起出力から最
大レーザ出力が得られる励起出力の差が小さくなり、僅
かな励起出力の変動でレーザ出力の大きな変動が生じる
ことが予想される。このため、これまで高励起出力時に
大きな熱レンズを補償した、高平均出力の横シングルモ
ード発振は困難であると考えられてきた。
ンズや曲率ミラーなどの熱レンズ補償手段を配置するこ
とで、安定領域の動作点を高励起出力領域にシフトさせ
ることが有効である。このとき、高励起出力時の大きな
熱レンズを補償するため、低励起出力時にはレーザ発振
は困難となる。また、熱レンズが増加した場合の共振器
の安定領域はビーム径の２乗に反比例して小さくなるた
め、高励起出力時には、より小さな安定領域しか得られ
ない。このため、レーザ発振しきい値の励起出力から最
大レーザ出力が得られる励起出力の差が小さくなり、僅
かな励起出力の変動でレーザ出力の大きな変動が生じる
ことが予想される。このため、これまで高励起出力時に
大きな熱レンズを補償した、高平均出力の横シングルモ
ード発振は困難であると考えられてきた。
【００１４】図１１は、例えば、Walter Koechner,“So
lid State Laser Engineering”（4th Ed. Springer S
eries in Optical Scienced Vol.1, p.215）に示された
従来の横シングルモード共振器の構成である。図１１に
おいて、１０１は横シングルモード共振器、１０３−１
は第一の励起光源、１０３−２は第二の励起光源、１０
４−１は第一の固体レーザロッド、１０４−２は第二の
固体レーザロッド、１０５は９０度旋光子、１０７は反
射手段、１０８は部分反射手段、１０９はブリュースタ
ープレート、１３０は共振横シングルモード光、１３１
は横シングルモード出力光である。
lid State Laser Engineering”（4th Ed. Springer S
eries in Optical Scienced Vol.1, p.215）に示された
従来の横シングルモード共振器の構成である。図１１に
おいて、１０１は横シングルモード共振器、１０３−１
は第一の励起光源、１０３−２は第二の励起光源、１０
４−１は第一の固体レーザロッド、１０４−２は第二の
固体レーザロッド、１０５は９０度旋光子、１０７は反
射手段、１０８は部分反射手段、１０９はブリュースタ
ープレート、１３０は共振横シングルモード光、１３１
は横シングルモード出力光である。
【００１５】図１１において、第一の固体レーザロッド
１０４−１及び第二の固体レーザロッド１０４−２は、
それぞれの固体レーザロッド軸に対して平行で、同軸に
配置されている。また、第一の固体レーザロッド１０４
−１、第二の固体レーザロッド１０４−２は、それぞれ
の近傍に配置された第一の励起光源１０３−１及び第二
の励起光源１０３−２が発生する励起光を吸収すること
で励起が行われる。９０度旋光子１０５は、第一の固体
レーザロッド１０４−１及び第二の固体レーザロッド１
０４−２の間で、固体レーザロッド軸と同軸上に配置さ
れる。第一の固体レーザロッド１０４−１及び第二の固
体レーザロッド１０４−２はＮｄ：ＹＡＧであるため、
励起光源により励起を行うことで、固体レーザ媒質は、
熱レンズ、熱複レンズを生じる。２つの固体レーザロッ
ドと９０度旋光子を用いることで熱複レンズの補償を行
っている。
１０４−１及び第二の固体レーザロッド１０４−２は、
それぞれの固体レーザロッド軸に対して平行で、同軸に
配置されている。また、第一の固体レーザロッド１０４
−１、第二の固体レーザロッド１０４−２は、それぞれ
の近傍に配置された第一の励起光源１０３−１及び第二
の励起光源１０３−２が発生する励起光を吸収すること
で励起が行われる。９０度旋光子１０５は、第一の固体
レーザロッド１０４−１及び第二の固体レーザロッド１
０４−２の間で、固体レーザロッド軸と同軸上に配置さ
れる。第一の固体レーザロッド１０４−１及び第二の固
体レーザロッド１０４−２はＮｄ：ＹＡＧであるため、
励起光源により励起を行うことで、固体レーザ媒質は、
熱レンズ、熱複レンズを生じる。２つの固体レーザロッ
ドと９０度旋光子を用いることで熱複レンズの補償を行
っている。
【００１６】反射手段１０７及び部分反射手段１０８
は、固体レーザロッド軸と同軸上で、２つの固体レーザ
ロッドの両外側に垂直に配置されている。反射手段１０
７は、反射面が凸面状で、部分反射手段１０８は部分反
射面が凹面状になっており、２つの固体レーザロッドの
持つ熱レンズを補償している。全反射手段１０７と部分
反射手段１０８間を周回し、固体レーザロッドで増幅さ
れた共振横シングルモード光の一部が、部分反射鏡１０
８を透過し、横シングルモード発振器１０１のレーザ出
力として横シングルモード出力光１３１になる。また、
ブリュースタープレート１０９は、第二の固体レーザロ
ッド１０４−２と部分反射鏡１０８の間で、横シングル
モード共振器光軸上で、横シングルモード共振器光軸に
対しブリュースター角をつけて配置される。このため、
共振横シングルモード光は、直線偏光が選択され、出力
される横シングルモード出力光１３１も直線偏光の光と
なる。
は、固体レーザロッド軸と同軸上で、２つの固体レーザ
ロッドの両外側に垂直に配置されている。反射手段１０
７は、反射面が凸面状で、部分反射手段１０８は部分反
射面が凹面状になっており、２つの固体レーザロッドの
持つ熱レンズを補償している。全反射手段１０７と部分
反射手段１０８間を周回し、固体レーザロッドで増幅さ
れた共振横シングルモード光の一部が、部分反射鏡１０
８を透過し、横シングルモード発振器１０１のレーザ出
力として横シングルモード出力光１３１になる。また、
ブリュースタープレート１０９は、第二の固体レーザロ
ッド１０４−２と部分反射鏡１０８の間で、横シングル
モード共振器光軸上で、横シングルモード共振器光軸に
対しブリュースター角をつけて配置される。このため、
共振横シングルモード光は、直線偏光が選択され、出力
される横シングルモード出力光１３１も直線偏光の光と
なる。
【００１７】図１１の従来例においては、第一の固体レ
ーザロッド１０４−１と反射手段１０７の距離、第二の
固体レーザロッド１０４−２と部分反射手段１０８の距
離、反射手段１０７の凸面曲率、及び、部分反射手段１
０８の凹面曲率を任意に変えて、固体レーザロッド上で
のシングルモードビーム径が固体レーザロッド径程度に
なるように設定することで、横シングルモード共振器を
構成し、横シングルモード出力を得る。
ーザロッド１０４−１と反射手段１０７の距離、第二の
固体レーザロッド１０４−２と部分反射手段１０８の距
離、反射手段１０７の凸面曲率、及び、部分反射手段１
０８の凹面曲率を任意に変えて、固体レーザロッド上で
のシングルモードビーム径が固体レーザロッド径程度に
なるように設定することで、横シングルモード共振器を
構成し、横シングルモード出力を得る。
【００１８】しかしながら、このような構成の場合、共
振器構成が非対称であるなどの理由から、熱複レンズの
補償が完全には行われず、固体レーザロッド断面に対し
て動径方向と周方向の熱レンズはそれぞれ異なった共振
領域を持つことになる。固体レーザロッドの励起出力が
小さく、固体レーザロッドの熱レンズが小さい場合に
は、横シングルモード出力を得るために横シングルモー
ドビーム径を固体レーザロッド上で固体レーザロッド径
程度に大きくしても、動径方向と周方向の熱レンズを補
償した場合、動径方向と周方向の共振領域は大きく重な
っているため、重なっている領域で横シングルモード発
振が可能である。しかし、固体レーザロッドの励起出力
が大きく、固体レーザロッドの熱レンズが大きい場合に
は、横シングルモード出力を得るために横シングルモー
ドビーム径を固体レーザロッド上で固体レーザロッド径
程度に大きくすることで、共振領域が小さくなるため、
動径方向と周方向の共振領域の重なりが非常に小さくな
る。従って、共振領域の重なっている部分で発振する横
シングルモードの共振領域は狭くなり、レーザ発振は困
難となる。
振器構成が非対称であるなどの理由から、熱複レンズの
補償が完全には行われず、固体レーザロッド断面に対し
て動径方向と周方向の熱レンズはそれぞれ異なった共振
領域を持つことになる。固体レーザロッドの励起出力が
小さく、固体レーザロッドの熱レンズが小さい場合に
は、横シングルモード出力を得るために横シングルモー
ドビーム径を固体レーザロッド上で固体レーザロッド径
程度に大きくしても、動径方向と周方向の熱レンズを補
償した場合、動径方向と周方向の共振領域は大きく重な
っているため、重なっている領域で横シングルモード発
振が可能である。しかし、固体レーザロッドの励起出力
が大きく、固体レーザロッドの熱レンズが大きい場合に
は、横シングルモード出力を得るために横シングルモー
ドビーム径を固体レーザロッド上で固体レーザロッド径
程度に大きくすることで、共振領域が小さくなるため、
動径方向と周方向の共振領域の重なりが非常に小さくな
る。従って、共振領域の重なっている部分で発振する横
シングルモードの共振領域は狭くなり、レーザ発振は困
難となる。
【００１９】さらに、高励起出力時の狭い共振領域のた
め、レーザ発振を行ってから、最大出力を得るまでの励
起出力差が非常に小さいことから、レーザ出力は僅かな
励起出力に敏感な安定性の低いレーザ出力となる。
め、レーザ発振を行ってから、最大出力を得るまでの励
起出力差が非常に小さいことから、レーザ出力は僅かな
励起出力に敏感な安定性の低いレーザ出力となる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】このように、図１１に
示した従来の横シングルモード共振器においては、これ
を用いて固体レーザ発振器を構成しても、高出力励起を
行った時の固体レーザロッドの大きな熱レンズを補償し
た場合、共振領域が狭くなる事からレーザ発振が困難に
なってしまい、レーザ発振を行ったとしても、レーザ出
力は僅かな励起出力に敏感な安定性の低いレーザ出力と
なってしまうなどの問題点があった。
示した従来の横シングルモード共振器においては、これ
を用いて固体レーザ発振器を構成しても、高出力励起を
行った時の固体レーザロッドの大きな熱レンズを補償し
た場合、共振領域が狭くなる事からレーザ発振が困難に
なってしまい、レーザ発振を行ったとしても、レーザ出
力は僅かな励起出力に敏感な安定性の低いレーザ出力と
なってしまうなどの問題点があった。
【００２１】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、２つの固体レーザロッ
ド、２式の固体レーザロッドモジュール、９０度旋光
子、２つの熱レンズ補償手段、反射手段、部分反射手
段、励起光源駆動電源、電源電流線、電源電流制御手
段、制御電流線、パラメータ入力手段、設定信号線を用
い、横シングルモード共振器を構成し、大きな共振領域
で高安定に高平均出力の横シングルモード出力光を出力
することが可能な固体レーザ発振器を得ることを目的と
する。
るためになされたものであり、２つの固体レーザロッ
ド、２式の固体レーザロッドモジュール、９０度旋光
子、２つの熱レンズ補償手段、反射手段、部分反射手
段、励起光源駆動電源、電源電流線、電源電流制御手
段、制御電流線、パラメータ入力手段、設定信号線を用
い、横シングルモード共振器を構成し、大きな共振領域
で高安定に高平均出力の横シングルモード出力光を出力
することが可能な固体レーザ発振器を得ることを目的と
する。
【００２２】
【課題を解決するための手段】この発明は、同軸上に平
行に配置され、励起により蛍光を発光するとともに、発
光した蛍光を誘導放出させることにより増幅させる任意
の個数の固体レーザロッドと、任意の個数の固体レーザ
ロッドの励起を行う任意の個数の固体レーザロッド励起
手段と、固体レーザロッドと同軸上で、かつ、任意の個
数の固体レーザロッドの間に配置されて、蛍光のうち軸
方向に発生した光成分を旋光させる９０度旋光子と、固
体レーザロッドと同軸上で、任意の位置に配置された任
意の個数の熱レンズ補償手段と、固体レーザロッドと同
軸上で、かつ、全ての固体レーザロッドと熱レンズ補償
手段の両外側に配置されて、蛍光のうち軸方向に発生し
た光成分を共振させる反射手段および部分反射手段と、
固体レーザロッド励起手段の励起光源を駆動させる励起
光源駆動手段と、を備え、反射手段と部分反射手段との
間で共振する光成分のうち、部分反射手段を透過する光
成分を、出力光としてレーザ出力することを特徴とする
固体レーザ発振器である。
行に配置され、励起により蛍光を発光するとともに、発
光した蛍光を誘導放出させることにより増幅させる任意
の個数の固体レーザロッドと、任意の個数の固体レーザ
ロッドの励起を行う任意の個数の固体レーザロッド励起
手段と、固体レーザロッドと同軸上で、かつ、任意の個
数の固体レーザロッドの間に配置されて、蛍光のうち軸
方向に発生した光成分を旋光させる９０度旋光子と、固
体レーザロッドと同軸上で、任意の位置に配置された任
意の個数の熱レンズ補償手段と、固体レーザロッドと同
軸上で、かつ、全ての固体レーザロッドと熱レンズ補償
手段の両外側に配置されて、蛍光のうち軸方向に発生し
た光成分を共振させる反射手段および部分反射手段と、
固体レーザロッド励起手段の励起光源を駆動させる励起
光源駆動手段と、を備え、反射手段と部分反射手段との
間で共振する光成分のうち、部分反射手段を透過する光
成分を、出力光としてレーザ出力することを特徴とする
固体レーザ発振器である。
【００２３】また、励起光源駆動手段が、励起光源を駆
動させるための駆動電流を発生する励起光源駆動電源を
有する。
動させるための駆動電流を発生する励起光源駆動電源を
有する。
【００２４】また、励起光源駆動手段が、さらに、励起
光源駆動電源の駆動条件となるパラメータを入力するパ
ラメータ入力部と、駆動条件に基づき、励起光源駆動電
源を制御する電源電流制御部と、を備えている。
光源駆動電源の駆動条件となるパラメータを入力するパ
ラメータ入力部と、駆動条件に基づき、励起光源駆動電
源を制御する電源電流制御部と、を備えている。
【００２５】また、励起光源駆動手段が、さらに、横シ
ングルモード出力光の光軸上に配置され、横シングルモ
ード出力光の一部を反射して、サンプル光として出力す
るビームスプリッタと、サンプル光を受光して電気信号
に変換し出力する受光部と、受光部から出力された電気
信号に基づき、励起光源駆動電源を制御する電源電流制
御部と、を備えている。
ングルモード出力光の光軸上に配置され、横シングルモ
ード出力光の一部を反射して、サンプル光として出力す
るビームスプリッタと、サンプル光を受光して電気信号
に変換し出力する受光部と、受光部から出力された電気
信号に基づき、励起光源駆動電源を制御する電源電流制
御部と、を備えている。
【００２６】また、励起光源駆動手段が、さらに、反射
手段と部分反射手段との間で共振する光成分に比例して
反射手段から漏れ出す漏れ光を受光して電気信号に変換
し出力する受光部と、受光部から出力された電気信号に
基づき、励起光源駆動電源を制御する電源電流制御部
と、を備えている。
手段と部分反射手段との間で共振する光成分に比例して
反射手段から漏れ出す漏れ光を受光して電気信号に変換
し出力する受光部と、受光部から出力された電気信号に
基づき、励起光源駆動電源を制御する電源電流制御部
と、を備えている。
【００２７】また、第一及び第二の固体レーザロッドと
同軸上で、かつ、第一の固体レーザロッドと熱レンズ補
償手段の一方との間に配置されて、第一及び第二の固体
レーザロッドで発光した蛍光のうち軸方向に発生した光
成分を透過及び反射させる第一の光路切り換え手段と、
第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、かつ、第
二の固体レーザロッドと熱レンズ補償手段の他方との間
に配置されて、第一及び第二の固体レーザロッドで発光
した蛍光のうち軸方向に発生した光成分を透過及び反射
させる第二の光路切り換え手段と、第一の光路切り換え
手段で反射した光成分に対して、同軸上で、かつ、垂直
に配置された第二の反射手段と、第二の光路切り換え手
段で反射した光成分に対して、同軸上で、かつ、垂直に
配置された第二の部分反射手段と、第一の光路切り換え
手段に接続されて、光路の切り換えの制御を行う光路切
り換え制御手段と、を、さらに備え、反射手段と部分反
射手段との間で共振する光成分のうち、部分反射手段を
透過する光成分を、横シングルモード出力光としてレー
ザ出力するとともに、第二の反射手段と第二の部分反射
手段との間で共振する光成分のうち、第二の部分反射手
段を透過する光成分を、横マルチモード出力光としてレ
ーザ出力し、レーザ出力の切り換えを光路切り換え制御
手段により行う。
同軸上で、かつ、第一の固体レーザロッドと熱レンズ補
償手段の一方との間に配置されて、第一及び第二の固体
レーザロッドで発光した蛍光のうち軸方向に発生した光
成分を透過及び反射させる第一の光路切り換え手段と、
第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、かつ、第
二の固体レーザロッドと熱レンズ補償手段の他方との間
に配置されて、第一及び第二の固体レーザロッドで発光
した蛍光のうち軸方向に発生した光成分を透過及び反射
させる第二の光路切り換え手段と、第一の光路切り換え
手段で反射した光成分に対して、同軸上で、かつ、垂直
に配置された第二の反射手段と、第二の光路切り換え手
段で反射した光成分に対して、同軸上で、かつ、垂直に
配置された第二の部分反射手段と、第一の光路切り換え
手段に接続されて、光路の切り換えの制御を行う光路切
り換え制御手段と、を、さらに備え、反射手段と部分反
射手段との間で共振する光成分のうち、部分反射手段を
透過する光成分を、横シングルモード出力光としてレー
ザ出力するとともに、第二の反射手段と第二の部分反射
手段との間で共振する光成分のうち、第二の部分反射手
段を透過する光成分を、横マルチモード出力光としてレ
ーザ出力し、レーザ出力の切り換えを光路切り換え制御
手段により行う。
【００２８】また、第一の光路切り換え手段が、第一及
び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された第一の
偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上
で、かつ、第一の偏光子と熱レンズ補償手段の一方との
間に配置された第一のポッケルスセルと、第一の偏光子
で反射した光成分の光軸上で、かつ、第一の偏光子と第
二の反射手段との間に配置された第二のポッケルスセル
と、から構成されており、第二の光路切り換え手段が、
第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された
第二の偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同
軸上で、かつ、第二の固体レーザロッドと第二の偏光子
との間に配置された１／２波長板と、から構成されてい
る。
び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された第一の
偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上
で、かつ、第一の偏光子と熱レンズ補償手段の一方との
間に配置された第一のポッケルスセルと、第一の偏光子
で反射した光成分の光軸上で、かつ、第一の偏光子と第
二の反射手段との間に配置された第二のポッケルスセル
と、から構成されており、第二の光路切り換え手段が、
第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された
第二の偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同
軸上で、かつ、第二の固体レーザロッドと第二の偏光子
との間に配置された１／２波長板と、から構成されてい
る。
【００２９】また、光路切り換え制御手段が、第一のポ
ッケルスセルに電圧を印可する第一の高電圧電源と、第
二のポッケルスセルに電圧を印可する第二の高電圧電源
と、第一の高電圧電源と第二の高電圧電源の駆動条件を
制御する高電圧電源制御装置と、から構成されている。
ッケルスセルに電圧を印可する第一の高電圧電源と、第
二のポッケルスセルに電圧を印可する第二の高電圧電源
と、第一の高電圧電源と第二の高電圧電源の駆動条件を
制御する高電圧電源制御装置と、から構成されている。
【００３０】また、光路切り換え制御手段が、第一のポ
ッケルスセル及び第二のポッケルスセルのいずれか一方
に電圧を印可する高電圧電源と、高電圧電源の出力先を
切り換える高電圧出力切り換え部と、から構成されてい
る。
ッケルスセル及び第二のポッケルスセルのいずれか一方
に電圧を印可する高電圧電源と、高電圧電源の出力先を
切り換える高電圧出力切り換え部と、から構成されてい
る。
【００３１】また、第一の光路切り換え手段が、第一及
び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された第一の
偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上
で、かつ、第一の偏光子と熱レンズ補償手段の一方との
間に配置された第一の音響光学素子と、第一の偏光子で
反射した光成分の光軸上で、かつ、第一の偏光子と第二
の反射手段との間に配置された第二の第二の音響光学素
子と、から構成されており、第二の光路切り換え手段
が、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置さ
れた第二の偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッド
と同軸上で、かつ、第二の固体レーザロッドと第二の偏
光子との間に配置された１／２波長板と、から構成され
ている。
び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された第一の
偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上
で、かつ、第一の偏光子と熱レンズ補償手段の一方との
間に配置された第一の音響光学素子と、第一の偏光子で
反射した光成分の光軸上で、かつ、第一の偏光子と第二
の反射手段との間に配置された第二の第二の音響光学素
子と、から構成されており、第二の光路切り換え手段
が、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置さ
れた第二の偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッド
と同軸上で、かつ、第二の固体レーザロッドと第二の偏
光子との間に配置された１／２波長板と、から構成され
ている。
【００３２】また、光路切り換え制御手段が、第一の音
響光学素子を駆動させる第一の音響光学素子駆動電源
と、第二の音響光学素子を駆動させる第二の音響光学素
子駆動電源と、第一及び第二の音響光学素子駆動電源の
駆動条件を制御する音響光学素子駆動電源制御装置と、
から構成されている。
響光学素子を駆動させる第一の音響光学素子駆動電源
と、第二の音響光学素子を駆動させる第二の音響光学素
子駆動電源と、第一及び第二の音響光学素子駆動電源の
駆動条件を制御する音響光学素子駆動電源制御装置と、
から構成されている。
【００３３】また、光路切り換え制御手段が、第一及び
第二の音響光学素子のいずれか一方を駆動させる音響光
学素子駆動電源と、音響光学素子駆動電源が出力する駆
動電流の出力先を切り換える駆動電流切り換え部と、か
ら構成されている。
第二の音響光学素子のいずれか一方を駆動させる音響光
学素子駆動電源と、音響光学素子駆動電源が出力する駆
動電流の出力先を切り換える駆動電流切り換え部と、か
ら構成されている。
【００３４】また、第一の光路切り換え手段が、第一及
び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された第一の
偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上
で、かつ、第一の偏光子と熱レンズ補償手段の一方との
間に配置された第一の１／４波長板と、第一の偏光子で
反射した光成分の光軸上で、かつ、第一の偏光子と第二
の反射手段との間に配置された第二の１／４波長板と、
第一の１／４波長板を回転させる第一の回転部と、第二
の１／４波長板を回転させる第二の回転部と、から構成
されており、第二の光路切り換え手段が、第一及び第二
の固体レーザロッドと同軸上に配置された第二の偏光子
と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、か
つ、上記第二の固体レーザロッドと上記第二の偏光子と
の間に配置された１／２波長板と、から構成されてい
る。
び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された第一の
偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上
で、かつ、第一の偏光子と熱レンズ補償手段の一方との
間に配置された第一の１／４波長板と、第一の偏光子で
反射した光成分の光軸上で、かつ、第一の偏光子と第二
の反射手段との間に配置された第二の１／４波長板と、
第一の１／４波長板を回転させる第一の回転部と、第二
の１／４波長板を回転させる第二の回転部と、から構成
されており、第二の光路切り換え手段が、第一及び第二
の固体レーザロッドと同軸上に配置された第二の偏光子
と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、か
つ、上記第二の固体レーザロッドと上記第二の偏光子と
の間に配置された１／２波長板と、から構成されてい
る。
【００３５】また、光路切り換え制御手段が、第一及び
第二の回転部の回転を制御する回転制御部から構成され
ている。
第二の回転部の回転を制御する回転制御部から構成され
ている。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施例について説
明する。
明する。
【００３７】実施の形態１．図１は、この発明の一実施
例による固体レーザ発振器の構成例である。図１におい
て、１は固体レーザ発振器、２は高平均出力横シングル
モード共振器、３は固体レーザロッド励起モジュールで
あり、３−１は第一の固体レーザロッド励起モジュー
ル、３−２は第二の固体レーザロッド励起モジュール、
４は固体レーザロッドであり、４−１は第一の固体レー
ザロッド、４−２は第二の固体レーザロッド、５は９０
度旋光子、６は熱レンズ補償手段、６−１は第一の凹面
レンズ、６−２は第二の凹面レンズ、７は反射手段、８
は部分反射手段、２０は励起光源駆動手段、２１は励起
光源駆動電源、２２は電源電流制御手段、２３はパラメ
ータ入力手段、３０は共振横シングルモード光、３１は
横シングルモード出力光、４０は電源電流線、４１は制
御信号線、４２は設定信号線である。
例による固体レーザ発振器の構成例である。図１におい
て、１は固体レーザ発振器、２は高平均出力横シングル
モード共振器、３は固体レーザロッド励起モジュールで
あり、３−１は第一の固体レーザロッド励起モジュー
ル、３−２は第二の固体レーザロッド励起モジュール、
４は固体レーザロッドであり、４−１は第一の固体レー
ザロッド、４−２は第二の固体レーザロッド、５は９０
度旋光子、６は熱レンズ補償手段、６−１は第一の凹面
レンズ、６−２は第二の凹面レンズ、７は反射手段、８
は部分反射手段、２０は励起光源駆動手段、２１は励起
光源駆動電源、２２は電源電流制御手段、２３はパラメ
ータ入力手段、３０は共振横シングルモード光、３１は
横シングルモード出力光、４０は電源電流線、４１は制
御信号線、４２は設定信号線である。
【００３８】固体レーザロッド励起モジュール３は、第
一の固体レーザロッド励起モジュール３−１と第二の固
体レーザロッド励起モジュール３−２とから構成されて
おり、固体レーザロッド４は、第一の固体レーザロッド
４−１と第二の固体レーザロッド４−２とから構成され
ている。固体レーザロッド励起モジュール３は、固体レ
ーザロッド４を励起する励起光源を有した装置である。
励起光源は半導体レーザであってもよい。固体レーザロ
ッド励起モジュール３は、電源電流線４０を介して、励
起光源駆動電源２１の発生する駆動電流が供給される。
これによって、励起光源は発光し、固体レーザロッド４
は励起光を吸収することで励起される。励起された固体
レーザロッド４では、反転分布の形成にともない、蛍光
を発光する。
一の固体レーザロッド励起モジュール３−１と第二の固
体レーザロッド励起モジュール３−２とから構成されて
おり、固体レーザロッド４は、第一の固体レーザロッド
４−１と第二の固体レーザロッド４−２とから構成され
ている。固体レーザロッド励起モジュール３は、固体レ
ーザロッド４を励起する励起光源を有した装置である。
励起光源は半導体レーザであってもよい。固体レーザロ
ッド励起モジュール３は、電源電流線４０を介して、励
起光源駆動電源２１の発生する駆動電流が供給される。
これによって、励起光源は発光し、固体レーザロッド４
は励起光を吸収することで励起される。励起された固体
レーザロッド４では、反転分布の形成にともない、蛍光
を発光する。
【００３９】第一の固体レーザロッド４−１と第二の固
体レーザロッド４−２は、固体レーザロッド軸方向が平
行で、同一軸上に配置されている。なお、以下の実施の
形態１〜６においては、図の簡略化等のため、固体レー
ザロッド４及び固体レーザロッド励起モジュール３を２
つずつ設けた場合の例について説明するが、この場合に
限らず、任意の個数の固体レーザロッドを同軸上に平行
に配置するようにしてもよく、固体レーザロッド励起モ
ジュール３についても任意の個数設けるようにしてもよ
い。また、高平均出力横シングルモード共振器２の共振
鏡である反射手段７および部分反射手段８は固体レーザ
ロッド４の軸方向に対して垂直で、かつ、軸方向に配置
されており、２つの固体レーザロッド４の両端（両外
側）に配置されている。反射手段７は、共振レーザ光の
波長に対して高反射する性質があり、共振レーザ光の波
長に対して全反射コートが施された全反射鏡であっても
よい。また、部分反射手段８は、共振レーザ光の波長に
対して一部の割合で反射する性質があり、共振レーザ光
の波長に対して部分反射コートが施された部分反射鏡で
あってもよい。
体レーザロッド４−２は、固体レーザロッド軸方向が平
行で、同一軸上に配置されている。なお、以下の実施の
形態１〜６においては、図の簡略化等のため、固体レー
ザロッド４及び固体レーザロッド励起モジュール３を２
つずつ設けた場合の例について説明するが、この場合に
限らず、任意の個数の固体レーザロッドを同軸上に平行
に配置するようにしてもよく、固体レーザロッド励起モ
ジュール３についても任意の個数設けるようにしてもよ
い。また、高平均出力横シングルモード共振器２の共振
鏡である反射手段７および部分反射手段８は固体レーザ
ロッド４の軸方向に対して垂直で、かつ、軸方向に配置
されており、２つの固体レーザロッド４の両端（両外
側）に配置されている。反射手段７は、共振レーザ光の
波長に対して高反射する性質があり、共振レーザ光の波
長に対して全反射コートが施された全反射鏡であっても
よい。また、部分反射手段８は、共振レーザ光の波長に
対して一部の割合で反射する性質があり、共振レーザ光
の波長に対して部分反射コートが施された部分反射鏡で
あってもよい。
【００４０】励起されたロッドで発生した蛍光の内、２
つの固体レーザロッド４の軸方向と平行で、反射手段７
と部分反射手段８に垂直な方向に発生した成分は、反射
手段７と部分反射手段８により周回し、固体レーザロッ
ド４を何度も通過することになる。このため、励起され
たロッドでは、誘導放出により、光出力の増幅が行わ
れ、最終的には大きな光出力が抜き出されることとな
る。一方、固体レーザロッド４は一定出力で励起が行わ
れているため、光出力が抜き出されることにより利得は
減少する。このため、最終的には、共振器周回損失と、
抜き出した光出力の増加による利得の減少と、励起によ
る利得の増加の釣り合った光出力の抜き出しが行われる
ことになる。このように共振している光出力の内、部分
反射鏡を透過する成分が、レーザ出力として取り出され
る。
つの固体レーザロッド４の軸方向と平行で、反射手段７
と部分反射手段８に垂直な方向に発生した成分は、反射
手段７と部分反射手段８により周回し、固体レーザロッ
ド４を何度も通過することになる。このため、励起され
たロッドでは、誘導放出により、光出力の増幅が行わ
れ、最終的には大きな光出力が抜き出されることとな
る。一方、固体レーザロッド４は一定出力で励起が行わ
れているため、光出力が抜き出されることにより利得は
減少する。このため、最終的には、共振器周回損失と、
抜き出した光出力の増加による利得の減少と、励起によ
る利得の増加の釣り合った光出力の抜き出しが行われる
ことになる。このように共振している光出力の内、部分
反射鏡を透過する成分が、レーザ出力として取り出され
る。
【００４１】固体レーザロッド４の断面に対する径方向
の熱レンズと、周方向の熱レンズは異なる。これを熱複
レンズと呼ぶ場合もある。このため、固体レーザロッド
４を通過し増幅した出力光には非点収差が生じることと
なる。この非点収差を減少させるために、第一の固体レ
ーザロッド４−１と第二の固体レーザロッド４−２の間
で、固体レーザロッド軸上に９０度旋光子５を配置す
る。これによって、第一の固体レーザロッド４−１で径
方向の偏光を持つレーザ光は、第二の固体レーザロッド
４−２で周方向の偏光となる。したがって、第一の固体
レーザロッド４−１では径方向の熱レンズを受け、第二
の固体レーザロッド４−２では周方向の熱レンズを受け
る。同様に、第一の固体レーザロッド４−１で周方向の
偏光を持つレーザ光は、第二の固体レーザロッド４−２
で径方向の偏光となり、第一の固体レーザロッド４−１
で周方向の熱レンズを受け、第二の固体レーザロッド４
−２で径方向の熱レンズを受ける。このように、２つの
同等に励起された固体レーザロッド４と、２つの固体レ
ーザロッド４の間に配置された９０度旋光子５を用いる
ことで、径方法と周方向に発生する熱複レンズは平均化
されることになる。このため、高励起出力時にビーム径
をロッド程度に大きくし、共振器の安定領域が狭い場合
においても、周方向と径方向の共振器安定領域は等しく
なり、安定動作領域が最も広く取れるなどの特徴があ
る。
の熱レンズと、周方向の熱レンズは異なる。これを熱複
レンズと呼ぶ場合もある。このため、固体レーザロッド
４を通過し増幅した出力光には非点収差が生じることと
なる。この非点収差を減少させるために、第一の固体レ
ーザロッド４−１と第二の固体レーザロッド４−２の間
で、固体レーザロッド軸上に９０度旋光子５を配置す
る。これによって、第一の固体レーザロッド４−１で径
方向の偏光を持つレーザ光は、第二の固体レーザロッド
４−２で周方向の偏光となる。したがって、第一の固体
レーザロッド４−１では径方向の熱レンズを受け、第二
の固体レーザロッド４−２では周方向の熱レンズを受け
る。同様に、第一の固体レーザロッド４−１で周方向の
偏光を持つレーザ光は、第二の固体レーザロッド４−２
で径方向の偏光となり、第一の固体レーザロッド４−１
で周方向の熱レンズを受け、第二の固体レーザロッド４
−２で径方向の熱レンズを受ける。このように、２つの
同等に励起された固体レーザロッド４と、２つの固体レ
ーザロッド４の間に配置された９０度旋光子５を用いる
ことで、径方法と周方向に発生する熱複レンズは平均化
されることになる。このため、高励起出力時にビーム径
をロッド程度に大きくし、共振器の安定領域が狭い場合
においても、周方向と径方向の共振器安定領域は等しく
なり、安定動作領域が最も広く取れるなどの特徴があ
る。
【００４２】側面励起方式によりレーザ媒質全体を励起
した場合、端面励起方式のように利得領域の制限により
横シングルモードを選択することができない。このた
め、側面励起方式により励起されたレーザ媒質を用いた
共振器では、共振器内に共振シングルモード径と同程度
のサイズの開口を設置して、モード間の損失差を利用し
て横シングルモードを選択する。この場合の開口として
は、励起エネルギーをレーザ媒質から最も高効率で取り
出すことを考えた場合、レーザ媒質自身をモード選択開
口とすることが有効である。
した場合、端面励起方式のように利得領域の制限により
横シングルモードを選択することができない。このた
め、側面励起方式により励起されたレーザ媒質を用いた
共振器では、共振器内に共振シングルモード径と同程度
のサイズの開口を設置して、モード間の損失差を利用し
て横シングルモードを選択する。この場合の開口として
は、励起エネルギーをレーザ媒質から最も高効率で取り
出すことを考えた場合、レーザ媒質自身をモード選択開
口とすることが有効である。
【００４３】側面励起によりＮｄ：ＹＡＧロッドを励起
した場合、効率的な高出力横シングルモード動作を行う
ためには、ロッド自身をモード選択開口とし、最大の励
起出力時にロッドにおけるビームサイズが最適となる共
振器を設計する必要がある。一方、励起出力が増加する
ことで熱レンズが増加した場合の共振器の安定領域は、
ビーム径の２乗に反比例して小さくなる。このため、レ
ーザ媒質の開口程度にビーム径を大きくすると安定領域
は小さくなり、高励起出力まで安定領域を保つことは困
難となる。このため、ロッド開口程度にビーム径を大き
くする必要のある横シングルモード発振においては、熱
レンズの大きくなる高励起出力までは、レーザ発振を行
うことが困難となる。
した場合、効率的な高出力横シングルモード動作を行う
ためには、ロッド自身をモード選択開口とし、最大の励
起出力時にロッドにおけるビームサイズが最適となる共
振器を設計する必要がある。一方、励起出力が増加する
ことで熱レンズが増加した場合の共振器の安定領域は、
ビーム径の２乗に反比例して小さくなる。このため、レ
ーザ媒質の開口程度にビーム径を大きくすると安定領域
は小さくなり、高励起出力まで安定領域を保つことは困
難となる。このため、ロッド開口程度にビーム径を大き
くする必要のある横シングルモード発振においては、熱
レンズの大きくなる高励起出力までは、レーザ発振を行
うことが困難となる。
【００４４】これを解決する手段として、共振器内に熱
レンズを補償する熱レンズ補償手段６を配置すること
で、安定領域の動作点を高励起出力領域にシフトさせる
ことが有効である。熱レンズは、固体レーザロッド４が
Ｎｄ：ＹＡＧロッドである場合には、凸レンズになるた
め、熱レンズ補償手段６は凹面レンズを用いてもよく、
また、その場合に限らず、熱レンズ補償手段６は像転送
の効果がある２つの凸レンズであっても良い。また、熱
レンズ補償手段６の個数についても２つに限ることな
く、任意の個数を固体レーザロッドと同軸上の任意の位
置に配置するようにしてもよい。
レンズを補償する熱レンズ補償手段６を配置すること
で、安定領域の動作点を高励起出力領域にシフトさせる
ことが有効である。熱レンズは、固体レーザロッド４が
Ｎｄ：ＹＡＧロッドである場合には、凸レンズになるた
め、熱レンズ補償手段６は凹面レンズを用いてもよく、
また、その場合に限らず、熱レンズ補償手段６は像転送
の効果がある２つの凸レンズであっても良い。また、熱
レンズ補償手段６の個数についても２つに限ることな
く、任意の個数を固体レーザロッドと同軸上の任意の位
置に配置するようにしてもよい。
【００４５】図１に示す高平均出力横シングルモード共
振器２は、対称型共振器であり、９０度旋光子５を中心
に、第一の固体レーザロッド４−１および第二の固体レ
ーザロッド４−２までの距離が等しく、同等に励起され
ている。同様に、９０度旋光子５を中心に、第一の凹面
レンズ６−１および第二の凹面レンズ６−２までの距離
が等しく、さらに、反射手段７および部分反射手段８ま
での距離が等しい。このため、固体レーザロッド４で発
生するロッド断面に対し径方向と周方向の異なる熱レン
ズをもつ熱複レンズは、共振領域が完全に一致すること
になり、安定な共振領域は最も広く取れる特徴がある。
振器２は、対称型共振器であり、９０度旋光子５を中心
に、第一の固体レーザロッド４−１および第二の固体レ
ーザロッド４−２までの距離が等しく、同等に励起され
ている。同様に、９０度旋光子５を中心に、第一の凹面
レンズ６−１および第二の凹面レンズ６−２までの距離
が等しく、さらに、反射手段７および部分反射手段８ま
での距離が等しい。このため、固体レーザロッド４で発
生するロッド断面に対し径方向と周方向の異なる熱レン
ズをもつ熱複レンズは、共振領域が完全に一致すること
になり、安定な共振領域は最も広く取れる特徴がある。
【００４６】高平均出力を得るために強い励起出力で固
体レーザロッド４の励起を行った場合、固体レーザロッ
ドで発生する熱レンズは非常に強くなる。従って、横シ
ングルモード出力を得るために共振可能なビーム径を固
体レーザロッド４でのビーム径程度とすることで、共振
領域は非常に小さなものとなる。これを熱レンズ、熱複
レンズの補償を行った状態で高励起出力側へシフトさせ
ても共振領域は非常に小さい。
体レーザロッド４の励起を行った場合、固体レーザロッ
ドで発生する熱レンズは非常に強くなる。従って、横シ
ングルモード出力を得るために共振可能なビーム径を固
体レーザロッド４でのビーム径程度とすることで、共振
領域は非常に小さなものとなる。これを熱レンズ、熱複
レンズの補償を行った状態で高励起出力側へシフトさせ
ても共振領域は非常に小さい。
【００４７】一方、固体レーザロッド４にＮｄ：ＹＡＧ
ロッドを用いた場合、レーザ発振をしていない時の熱レ
ンズに比べ、波長が1.064μmのレーザ発振をしていると
きは熱レンズ値は減少するという効果がある。レーザ発
振をしていないときの熱の発生は、レーザ媒質に吸収さ
れた励起出力比べ22.2%と計算されるのに対して、レー
ザ発振中の熱の発生は、励起光の波長808nmに対して波
長1064nmのレーザ発振を行う場合、24.1%と僅かにレー
ザ発振中の熱の発生は多く見積もることができる。この
ため、レーザ発振時の熱レンズは、未発振時の熱レンズ
に比べ同等か、僅かに強い熱レンズである可能性があ
る。しかし、実験により確認されたレーザ発振中の熱レ
ンズは、未発振時の熱レンズに比べ、１５〜３０％程度
小さいという結果が得られている。
ロッドを用いた場合、レーザ発振をしていない時の熱レ
ンズに比べ、波長が1.064μmのレーザ発振をしていると
きは熱レンズ値は減少するという効果がある。レーザ発
振をしていないときの熱の発生は、レーザ媒質に吸収さ
れた励起出力比べ22.2%と計算されるのに対して、レー
ザ発振中の熱の発生は、励起光の波長808nmに対して波
長1064nmのレーザ発振を行う場合、24.1%と僅かにレー
ザ発振中の熱の発生は多く見積もることができる。この
ため、レーザ発振時の熱レンズは、未発振時の熱レンズ
に比べ同等か、僅かに強い熱レンズである可能性があ
る。しかし、実験により確認されたレーザ発振中の熱レ
ンズは、未発振時の熱レンズに比べ、１５〜３０％程度
小さいという結果が得られている。
【００４８】レーザ発振を行い固体レーザロッド４から
エネルギーの抜き出しを行うことで熱レンズが減少する
現象は、共振領域の狭い高平均出力横シングルモード発
振器の共振領域を広くする効果がある。この効果を示す
グラフを図２に示す。図２において、横軸は固体レーザ
ロッドの励起出力であり、第一の縦軸（左側）は、高平
均出力横シングルモード共振器２のレーザ出力を示し、
第二の縦軸（右側）は、レーザ媒質径に対するレーザ媒
質上での横シングルモード径の比を示す。横シングルモ
ードのビーム径が固体レーザロッド径よりも大きくなっ
た場合（横シングルモード径のレーザ媒質径に対する比
が１よりも大きくなる場合）、共振による損失が非常に
大きくなり、レーザ発振は行われなくなる。励起出力に
対する共振領域は、例えば、励起出力が、発振しきい値
の励起出力と同等である場合（Ｐ＝Ｐth）には、共振領
域（Ａ）は非常に狭い。しかし、励起出力を未発振時の
共振領域を越えない程度に増加させた場合（Ｐ＝Ｐ
１）、レーザ出力が抜き出され、固体レーザロッド４の
持つ未発振時の強い熱レンズは減少する。これによっ
て、共振領域は、高励起出力側にシフトすることとな
り、共振領域（Ｂ）を持つことになる。このように、励
起出力を瞬時の共振領域を越えない程度に増加させ、よ
り大きなレーザ出力を得ることで、固体レーザロッドの
熱レンズを減少させ、共振領域をより高励起出力側にシ
フトさせることができる。大きなレーザ出力を抜き出す
ことで固体レーザロッド４の持つ利得は減少するため、
最終的には出力は飽和する。最大のレーザ出力が得られ
る時の励起出力（Ｐｍａｘ）からさらに励起出力を増加
させると、レーザ出力の増加による熱レンズの減少がな
いため、このときの共振領域（Ｃ）は、高励起出力側に
シフトしない。このため、狭い共振領域のために僅かな
励起出力の増加で、共振ビーム径は非常に大きくなり、
大きなビーム径のために共振器での周回損失が大きくな
ることで、レーザ出力は低下する。レーザ出力が低下す
ることで共振領域は、低励起出力側にシフトすることと
なり、その結果、レーザ出力は急激に低下する。
エネルギーの抜き出しを行うことで熱レンズが減少する
現象は、共振領域の狭い高平均出力横シングルモード発
振器の共振領域を広くする効果がある。この効果を示す
グラフを図２に示す。図２において、横軸は固体レーザ
ロッドの励起出力であり、第一の縦軸（左側）は、高平
均出力横シングルモード共振器２のレーザ出力を示し、
第二の縦軸（右側）は、レーザ媒質径に対するレーザ媒
質上での横シングルモード径の比を示す。横シングルモ
ードのビーム径が固体レーザロッド径よりも大きくなっ
た場合（横シングルモード径のレーザ媒質径に対する比
が１よりも大きくなる場合）、共振による損失が非常に
大きくなり、レーザ発振は行われなくなる。励起出力に
対する共振領域は、例えば、励起出力が、発振しきい値
の励起出力と同等である場合（Ｐ＝Ｐth）には、共振領
域（Ａ）は非常に狭い。しかし、励起出力を未発振時の
共振領域を越えない程度に増加させた場合（Ｐ＝Ｐ
１）、レーザ出力が抜き出され、固体レーザロッド４の
持つ未発振時の強い熱レンズは減少する。これによっ
て、共振領域は、高励起出力側にシフトすることとな
り、共振領域（Ｂ）を持つことになる。このように、励
起出力を瞬時の共振領域を越えない程度に増加させ、よ
り大きなレーザ出力を得ることで、固体レーザロッドの
熱レンズを減少させ、共振領域をより高励起出力側にシ
フトさせることができる。大きなレーザ出力を抜き出す
ことで固体レーザロッド４の持つ利得は減少するため、
最終的には出力は飽和する。最大のレーザ出力が得られ
る時の励起出力（Ｐｍａｘ）からさらに励起出力を増加
させると、レーザ出力の増加による熱レンズの減少がな
いため、このときの共振領域（Ｃ）は、高励起出力側に
シフトしない。このため、狭い共振領域のために僅かな
励起出力の増加で、共振ビーム径は非常に大きくなり、
大きなビーム径のために共振器での周回損失が大きくな
ることで、レーザ出力は低下する。レーザ出力が低下す
ることで共振領域は、低励起出力側にシフトすることと
なり、その結果、レーザ出力は急激に低下する。
【００４９】このように、レーザ出力の変化による固体
レーザロッドの動的な熱レンズを利用することで、狭い
共振領域となる高励起出力時の横シングルモード発振に
おいても、大きな共振領域を得ることが可能である。
レーザロッドの動的な熱レンズを利用することで、狭い
共振領域となる高励起出力時の横シングルモード発振に
おいても、大きな共振領域を得ることが可能である。
【００５０】一般に、側面励起固体レーザロッドの冷却
はレーザロッド側面から行われる。レーザロッド内部で
発生した熱は冷却されている側面に向けて伝搬し、冷却
される。このため、レーザロッドの材質、断面方向の
径、温度に依存する熱の伝搬速度があり、定常状態にな
るまでの時間の指標である時定数τは、 τ＝ｒ0 2・ｃγ／Ｋ の関係式で与えられる。ここで、ｒ0は固体レーザロッ
ドの断面方向の半径、ｃは固体レーザロッド材料の比
熱、γは固体レーザロッド材料の熱伝導率、Ｋは固体レ
ーザロッド材料の温度である。例として、固体レーザロ
ッドに半径2.0mmのＮｄ：ＹＡＧロッドを用い、温度を3
00Kとした場合、τ=0.96secが得られる。また、固体レ
ーザロッドに半径7．5mmのＮｄ：ＹＡＧロッドを用い、
温度を300Kとした場合、τ=13.5secが得られる。従っ
て、励起出力を増加させた場合や、レーザ出力の取り出
しなどで固体レーザロッド内での熱の発生に変化を生じ
た場合には、時定数τ程度の時間の経過後に定常的な熱
レンズを持つことになる。このため、励起出力の増加
は、瞬間の熱レンズによる瞬間の共振領域を越えない程
度の励起出力の増加を行った後、時定数τ程度の時間の
経過を待つことで、更なる励起出力の増加（レーザ出力
の増加）が可能となる。また、瞬間の共振領域分の励起
出力の増加を時定数τかけて連続的に上昇させることで
も同じように、共振領域を高励起出力側にシフトさせる
効果がある。
はレーザロッド側面から行われる。レーザロッド内部で
発生した熱は冷却されている側面に向けて伝搬し、冷却
される。このため、レーザロッドの材質、断面方向の
径、温度に依存する熱の伝搬速度があり、定常状態にな
るまでの時間の指標である時定数τは、 τ＝ｒ0 2・ｃγ／Ｋ の関係式で与えられる。ここで、ｒ0は固体レーザロッ
ドの断面方向の半径、ｃは固体レーザロッド材料の比
熱、γは固体レーザロッド材料の熱伝導率、Ｋは固体レ
ーザロッド材料の温度である。例として、固体レーザロ
ッドに半径2.0mmのＮｄ：ＹＡＧロッドを用い、温度を3
00Kとした場合、τ=0.96secが得られる。また、固体レ
ーザロッドに半径7．5mmのＮｄ：ＹＡＧロッドを用い、
温度を300Kとした場合、τ=13.5secが得られる。従っ
て、励起出力を増加させた場合や、レーザ出力の取り出
しなどで固体レーザロッド内での熱の発生に変化を生じ
た場合には、時定数τ程度の時間の経過後に定常的な熱
レンズを持つことになる。このため、励起出力の増加
は、瞬間の熱レンズによる瞬間の共振領域を越えない程
度の励起出力の増加を行った後、時定数τ程度の時間の
経過を待つことで、更なる励起出力の増加（レーザ出力
の増加）が可能となる。また、瞬間の共振領域分の励起
出力の増加を時定数τかけて連続的に上昇させることで
も同じように、共振領域を高励起出力側にシフトさせる
効果がある。
【００５１】また、図１に示す構成では、励起光源駆動
電源２１が励起光源の駆動電流を一定のステップで上昇
させることのできるように制御することのできる電源電
流制御手段２２を備える。電源電流制御手段２２は一定
のステップで駆動電流を上昇させる他、一定のスロープ
で連続的に上昇させても良い。また、励起光源が連続動
作を行う場合の他に、疑似連続動作を行う場合でも同様
の制御をすることができるものである。一定のステッ
プ、または、一定のスロープで連続的に駆動電流を上昇
させる模式図を図３に示す。図中の(a)、(c)はステップ
上に駆動電流を上昇させる例であり、(b)、(d)は連続的
に上昇させる例である。また、図中の(a)、(b)は、連続
動作を行う例であり、(c)、(d)は疑似連続動作を行う例
である。高平均出力横シングルモード共振器２の発振し
きい値の駆動電流Ｉthを印可し固体レーザロッド４の熱
緩和の時定数τ後から、時間間隔τ毎に一定の駆動電流
値を上昇させる。電流の上昇は、高平均出力横シングル
モード共振器２の瞬間的な共振領域幅以下である。ま
た、一定のスロープで連続的に上昇させる場合は、高平
均出力横シングルモード共振器２の発振しきい値の駆動
電流Ｉthを印可し固体レーザロッド４の熱緩和の時定数
τ後から、高平均出力横シングルモード共振器２の瞬間
的な共振領域幅と時定数τによって決まるスロープと同
等か、それ以下のスロープで連続的に上昇させる。疑似
連続動作の時も同様に制御される。制御のパラメータで
ある、駆動電流の瞬間的な上昇量ΔI、時定数τ、しき
い値電流Ｉthはパラメータ入力手段２３によって、任意
に設定可能であり、設定信号線４２により電源電流制御
手段２２に伝達される。
電源２１が励起光源の駆動電流を一定のステップで上昇
させることのできるように制御することのできる電源電
流制御手段２２を備える。電源電流制御手段２２は一定
のステップで駆動電流を上昇させる他、一定のスロープ
で連続的に上昇させても良い。また、励起光源が連続動
作を行う場合の他に、疑似連続動作を行う場合でも同様
の制御をすることができるものである。一定のステッ
プ、または、一定のスロープで連続的に駆動電流を上昇
させる模式図を図３に示す。図中の(a)、(c)はステップ
上に駆動電流を上昇させる例であり、(b)、(d)は連続的
に上昇させる例である。また、図中の(a)、(b)は、連続
動作を行う例であり、(c)、(d)は疑似連続動作を行う例
である。高平均出力横シングルモード共振器２の発振し
きい値の駆動電流Ｉthを印可し固体レーザロッド４の熱
緩和の時定数τ後から、時間間隔τ毎に一定の駆動電流
値を上昇させる。電流の上昇は、高平均出力横シングル
モード共振器２の瞬間的な共振領域幅以下である。ま
た、一定のスロープで連続的に上昇させる場合は、高平
均出力横シングルモード共振器２の発振しきい値の駆動
電流Ｉthを印可し固体レーザロッド４の熱緩和の時定数
τ後から、高平均出力横シングルモード共振器２の瞬間
的な共振領域幅と時定数τによって決まるスロープと同
等か、それ以下のスロープで連続的に上昇させる。疑似
連続動作の時も同様に制御される。制御のパラメータで
ある、駆動電流の瞬間的な上昇量ΔI、時定数τ、しき
い値電流Ｉthはパラメータ入力手段２３によって、任意
に設定可能であり、設定信号線４２により電源電流制御
手段２２に伝達される。
【００５２】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、同軸上で平行に配置された２つの固体レーザロッド
４、励起光源を有し固体レーザロッド４の励起を行う２
つの固体レーザロッドモジュール３、固体レーザロッド
４と同軸上で２つの固体レーザロッド４の間の中心点に
配置された９０度旋光子５、固体レーザロッド４と同軸
上で２つの固体レーザロッド４の両端に同距離で配置さ
れた２つの熱レンズ補償手段６、固体レーザロッド４と
同軸上で熱レンズ補償手段６の両外側に同距離で配置さ
れた反射手段７および部分反射手段８により構成される
高平均出力横シングルモード共振器２と、励起光源駆動
電源２１、励起光駆動電源２１で発生した駆動電流を励
起モジュール３に伝達する電源電流線４０、励起光源駆
動電源２１の駆動条件を制御する電源電流制御手段２
２、電源電流制御手段２２から出力される制御信号を励
起光源駆動電源２１に伝達する制御信号線４１、パラメ
ータ入力手段２３、パラメータ入力手段２３で設定した
駆動条件を電源電流制御手段２２に伝達する設定信号線
４２により構成される励起光源駆動手段２０とを備えて
おり、上述したように、本実施の形態における高平均出
力横シングルモード共振器２を対称型共振器になるよう
に構成してあるため、固体レーザロッド４で発生するロ
ッド断面に対し径方向と周方向の異なる熱レンズをもつ
熱複レンズは、共振領域が完全に一致することになり、
安定な共振領域を最も広く取れるので、横シングルモー
ド出力光３１を大きな共振領域で高安定に高平均出力で
得られるという効果がある。
ば、同軸上で平行に配置された２つの固体レーザロッド
４、励起光源を有し固体レーザロッド４の励起を行う２
つの固体レーザロッドモジュール３、固体レーザロッド
４と同軸上で２つの固体レーザロッド４の間の中心点に
配置された９０度旋光子５、固体レーザロッド４と同軸
上で２つの固体レーザロッド４の両端に同距離で配置さ
れた２つの熱レンズ補償手段６、固体レーザロッド４と
同軸上で熱レンズ補償手段６の両外側に同距離で配置さ
れた反射手段７および部分反射手段８により構成される
高平均出力横シングルモード共振器２と、励起光源駆動
電源２１、励起光駆動電源２１で発生した駆動電流を励
起モジュール３に伝達する電源電流線４０、励起光源駆
動電源２１の駆動条件を制御する電源電流制御手段２
２、電源電流制御手段２２から出力される制御信号を励
起光源駆動電源２１に伝達する制御信号線４１、パラメ
ータ入力手段２３、パラメータ入力手段２３で設定した
駆動条件を電源電流制御手段２２に伝達する設定信号線
４２により構成される励起光源駆動手段２０とを備えて
おり、上述したように、本実施の形態における高平均出
力横シングルモード共振器２を対称型共振器になるよう
に構成してあるため、固体レーザロッド４で発生するロ
ッド断面に対し径方向と周方向の異なる熱レンズをもつ
熱複レンズは、共振領域が完全に一致することになり、
安定な共振領域を最も広く取れるので、横シングルモー
ド出力光３１を大きな共振領域で高安定に高平均出力で
得られるという効果がある。
【００５３】実施の形態２．図４は、この発明の他の実
施の形態による固体レーザ発振器の構成を示した構成図
である。図４において、１Ａは固体レーザ発振器、２は
高平均出力横シングルモード共振器、９はビームスプリ
ッタ、２０Ａは励起光源駆動手段、２２−２は電源電流
制御手段、２４は受光手段、３２はサンプル光、４１は
制御信号線、４３は出力信号線である。他の構成につい
ては、上述の実施の形態１と同様であるため、ここでは
同一符号により示し、説明は省略する。
施の形態による固体レーザ発振器の構成を示した構成図
である。図４において、１Ａは固体レーザ発振器、２は
高平均出力横シングルモード共振器、９はビームスプリ
ッタ、２０Ａは励起光源駆動手段、２２−２は電源電流
制御手段、２４は受光手段、３２はサンプル光、４１は
制御信号線、４３は出力信号線である。他の構成につい
ては、上述の実施の形態１と同様であるため、ここでは
同一符号により示し、説明は省略する。
【００５４】高平均出力横シングルモード共振器２Ａの
横シングルモード光３１は、ビームスプリッタ９で出力
の一部を反射させる。反射光であるサンプル光３２は、
受光手段２４で受光され、光出力に比例した電気信号出
力を出力信号線４３を通して電源電流制御手段２２−２
に伝達する。受光手段２４は例えば高速のフォトダイオ
ードから構成すればよい。サンプル光３２の出力に比例
した電気信号は電源電流制御手段２２−２内で微分処理
が行われる。横シングルモード出力３１が時間の経過と
共に増大する場合には、微分処理された信号は正の値を
示し、横シングルモード出力３１が時間の経過と共に減
少する場合には、微分処理された信号は負の値を示す。
また、電源電流制御手段２２−２内では、励起光源駆動
電源２１に伝達する駆動電流値の微分処理を行い、駆動
電流が増大する場合には微分処理を行った信号は正の値
を示し、駆動電流が減少する場合には微分処理を行った
信号は負の値を示す。
横シングルモード光３１は、ビームスプリッタ９で出力
の一部を反射させる。反射光であるサンプル光３２は、
受光手段２４で受光され、光出力に比例した電気信号出
力を出力信号線４３を通して電源電流制御手段２２−２
に伝達する。受光手段２４は例えば高速のフォトダイオ
ードから構成すればよい。サンプル光３２の出力に比例
した電気信号は電源電流制御手段２２−２内で微分処理
が行われる。横シングルモード出力３１が時間の経過と
共に増大する場合には、微分処理された信号は正の値を
示し、横シングルモード出力３１が時間の経過と共に減
少する場合には、微分処理された信号は負の値を示す。
また、電源電流制御手段２２−２内では、励起光源駆動
電源２１に伝達する駆動電流値の微分処理を行い、駆動
電流が増大する場合には微分処理を行った信号は正の値
を示し、駆動電流が減少する場合には微分処理を行った
信号は負の値を示す。
【００５５】電源電流制御手段２２−２では駆動電流の
微分信号が正で、サンプル光からの微分信号が正である
場合には、駆動電流をさらに増加させるように制御信号
を制御信号線４１を介して励起光源駆動電源２１に伝達
し、駆動電流の微分信号が正で、サンプル光からの微分
信号が負である場合には、駆動電流を減少させるように
制御信号を制御信号線４１を介して励起光源駆動電源２
１に伝達する。また、駆動電流の微分信号が負で、サン
プル光からの微分信号が正である場合には、駆動電流を
減少させるように制御信号を制御信号線４１を介して励
起光源駆動電源２１に伝達し、駆動電流の微分信号が負
で、サンプル光からの微分信号が負である場合には、駆
動電流を増加させるように制御信号を制御信号線４１を
介して励起光源駆動電源２１に伝達する。
微分信号が正で、サンプル光からの微分信号が正である
場合には、駆動電流をさらに増加させるように制御信号
を制御信号線４１を介して励起光源駆動電源２１に伝達
し、駆動電流の微分信号が正で、サンプル光からの微分
信号が負である場合には、駆動電流を減少させるように
制御信号を制御信号線４１を介して励起光源駆動電源２
１に伝達する。また、駆動電流の微分信号が負で、サン
プル光からの微分信号が正である場合には、駆動電流を
減少させるように制御信号を制御信号線４１を介して励
起光源駆動電源２１に伝達し、駆動電流の微分信号が負
で、サンプル光からの微分信号が負である場合には、駆
動電流を増加させるように制御信号を制御信号線４１を
介して励起光源駆動電源２１に伝達する。
【００５６】電源電流制御手段２２−２が励起光源駆動
電源２１に駆動電流増減の制御信号を伝達してから、横
シングルモード出力光３１の出力が変化し、受光したサ
ンプル光３２の電気信号の微分処理を行うまでは、一定
の時間経過がある。このため、駆動電流の微分信号とサ
ンプル光の電気信号の微分信号の正負による上記比較判
断は、適切な遅延時間を与えた駆動電流の微分信号とサ
ンプル光からの微分信号によって行われる。このように
励起光源駆動手段２０により、駆動電流の増減時の横シ
ングルモード出力光３１の増減を測定し、フィードバッ
クを行うことで、高平均出力横シングルモード共振器２
Ａの狭い共振領域からはずれることなくレーザ発振が行
うことができ、また、レーザ出力の取り出しによる固体
レーザロッド４の熱レンズの変化にともなう共振領域の
シフトがおきた場合でも、共振領域からはずれることな
く横シングルモード出力光３１を得ることができる。
電源２１に駆動電流増減の制御信号を伝達してから、横
シングルモード出力光３１の出力が変化し、受光したサ
ンプル光３２の電気信号の微分処理を行うまでは、一定
の時間経過がある。このため、駆動電流の微分信号とサ
ンプル光の電気信号の微分信号の正負による上記比較判
断は、適切な遅延時間を与えた駆動電流の微分信号とサ
ンプル光からの微分信号によって行われる。このように
励起光源駆動手段２０により、駆動電流の増減時の横シ
ングルモード出力光３１の増減を測定し、フィードバッ
クを行うことで、高平均出力横シングルモード共振器２
Ａの狭い共振領域からはずれることなくレーザ発振が行
うことができ、また、レーザ出力の取り出しによる固体
レーザロッド４の熱レンズの変化にともなう共振領域の
シフトがおきた場合でも、共振領域からはずれることな
く横シングルモード出力光３１を得ることができる。
【００５７】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、励起光源駆動手段２０を、ビームスプリッタ９、励
起光源駆動電源２１、電源電流制御手段２２−２、受光
手段２４、サンプル光３２、制御信号線４１、出力信号
線４３とで構成したので、駆動電流の増減時の横シング
ルモード出力光３１の増減を測定し、フィードバックを
行うことで、常に共振領域からはずれることなくレーザ
発振を行うことができ、横シングルモード出力光３１を
大きな共振領域で高安定に高平均出力で得ることができ
る効果が得られる。
ば、励起光源駆動手段２０を、ビームスプリッタ９、励
起光源駆動電源２１、電源電流制御手段２２−２、受光
手段２４、サンプル光３２、制御信号線４１、出力信号
線４３とで構成したので、駆動電流の増減時の横シング
ルモード出力光３１の増減を測定し、フィードバックを
行うことで、常に共振領域からはずれることなくレーザ
発振を行うことができ、横シングルモード出力光３１を
大きな共振領域で高安定に高平均出力で得ることができ
る効果が得られる。
【００５８】実施の形態３．図５は、この発明の他の実
施の形態による固体レーザ発振器の構成を示した構成図
である。図５において、１Ｂは固体レーザ発振器、２２
−２は第一の電源電流制御手段、２２−３は第二の電源
電流制御手段、３３は漏れ光、４４は微分信号線、４５
は判定信号線である。
施の形態による固体レーザ発振器の構成を示した構成図
である。図５において、１Ｂは固体レーザ発振器、２２
−２は第一の電源電流制御手段、２２−３は第二の電源
電流制御手段、３３は漏れ光、４４は微分信号線、４５
は判定信号線である。
【００５９】高平均出力横シングルモード共振器２は、
共振鏡である反射手段７と部分反射手段８の間で共振
し、部分反射手段８を透過した成分が、横シングルモー
ド出力光３１として取り出される。一方、反射手段７
は、共振レーザの波長を高反射する性質を有している
が、反射率は１００％ではなく、９９．５〜９９．９５
％程度である。このため、高い反射率を有する反射手段
７からも僅かではあるが、共振シングルモード光３０に
比例した漏れ光３３が出力される。この漏れ光３３のレ
ーザ出力を、例えば高速の受光素子から構成された受光
手段２４で電気信号に変換され、出力信号線４３を通し
て第二の電源電流制御手段２２−３に伝達される。漏れ
光３３の出力に比例した電気信号は第二の電源電流制御
手段２２−３内で微分処理が行われる。横シングルモー
ド出力３１が時間の経過と共に増大する場合には、微分
処理された信号は正の値を示し、横シングルモード出力
３１が時間の経過と共に減少する場合には、微分処理さ
れた信号は負の値を示す。
共振鏡である反射手段７と部分反射手段８の間で共振
し、部分反射手段８を透過した成分が、横シングルモー
ド出力光３１として取り出される。一方、反射手段７
は、共振レーザの波長を高反射する性質を有している
が、反射率は１００％ではなく、９９．５〜９９．９５
％程度である。このため、高い反射率を有する反射手段
７からも僅かではあるが、共振シングルモード光３０に
比例した漏れ光３３が出力される。この漏れ光３３のレ
ーザ出力を、例えば高速の受光素子から構成された受光
手段２４で電気信号に変換され、出力信号線４３を通し
て第二の電源電流制御手段２２−３に伝達される。漏れ
光３３の出力に比例した電気信号は第二の電源電流制御
手段２２−３内で微分処理が行われる。横シングルモー
ド出力３１が時間の経過と共に増大する場合には、微分
処理された信号は正の値を示し、横シングルモード出力
３１が時間の経過と共に減少する場合には、微分処理さ
れた信号は負の値を示す。
【００６０】一方、第一の電源電流制御手段２２−２内
では、励起光源駆動電流２１に伝達する駆動電流値の微
分処理が行われ、駆動電流が増大する場合には微分信号
線４７を通して第二の電源電流制御手段２２−３に対し
て正の値が出力され、駆動電流が減少する場合には負の
値が出力される。第二の電源電流制御手段２２−３は、
駆動電流の微分信号と漏れ光３３の電気信号の微分信号
の正負による比較判断を上述の実施の形態２と同様の要
領で行い、判定結果を判定信号線４８を通して第一の電
源電流制御手段２２−２に出力する。第一の電源電流制
御手段２２−２は、判定結果に基づき、駆動電流を増加
または減少させるように制御信号を制御信号線４１を介
して励起光源駆動電流２１に伝達する。このように、第
二の電源電流制御手段２２−３で、駆動電流の微分信号
と漏れ光３３の電気信号の微分信号とを比較することで
実施の形態２と同様のレーザ出力の制御が可能である。
なお、この実施の形態においても、上述の実施の形態２
と同様に、電源電流制御手段２２−２が励起光源駆動電
源２１に駆動電流増減の制御信号を伝達してから、横シ
ングルモード出力光３１の出力が変化し、受光した漏れ
光３３の電気信号の微分処理を行うまでは、一定の時間
経過があるため、駆動電流の微分信号と漏れ光の電気信
号の微分信号の正負による上記比較判断は、適切な遅延
時間を与えた駆動電流の微分信号と漏れ光からの微分信
号によって行うようにする。なお、この実施の形態にお
いては、電源電流制御手段を２２−２及び２２−３の２
つから構成する例について示したが、単一の電源電流制
御手段から構成するようにしてもよい。
では、励起光源駆動電流２１に伝達する駆動電流値の微
分処理が行われ、駆動電流が増大する場合には微分信号
線４７を通して第二の電源電流制御手段２２−３に対し
て正の値が出力され、駆動電流が減少する場合には負の
値が出力される。第二の電源電流制御手段２２−３は、
駆動電流の微分信号と漏れ光３３の電気信号の微分信号
の正負による比較判断を上述の実施の形態２と同様の要
領で行い、判定結果を判定信号線４８を通して第一の電
源電流制御手段２２−２に出力する。第一の電源電流制
御手段２２−２は、判定結果に基づき、駆動電流を増加
または減少させるように制御信号を制御信号線４１を介
して励起光源駆動電流２１に伝達する。このように、第
二の電源電流制御手段２２−３で、駆動電流の微分信号
と漏れ光３３の電気信号の微分信号とを比較することで
実施の形態２と同様のレーザ出力の制御が可能である。
なお、この実施の形態においても、上述の実施の形態２
と同様に、電源電流制御手段２２−２が励起光源駆動電
源２１に駆動電流増減の制御信号を伝達してから、横シ
ングルモード出力光３１の出力が変化し、受光した漏れ
光３３の電気信号の微分処理を行うまでは、一定の時間
経過があるため、駆動電流の微分信号と漏れ光の電気信
号の微分信号の正負による上記比較判断は、適切な遅延
時間を与えた駆動電流の微分信号と漏れ光からの微分信
号によって行うようにする。なお、この実施の形態にお
いては、電源電流制御手段を２２−２及び２２−３の２
つから構成する例について示したが、単一の電源電流制
御手段から構成するようにしてもよい。
【００６１】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、励起光源駆動手段２０を、励起光源駆動電源２１、
第一及び第二の電源電流制御手段２２−２及び２２−
３、受光手段２４、漏れ光３３、制御信号線４１、出力
信号線４３、微分信号線４７、判定信号線４８とで構成
したので、上述の実施の形態２と同様の効果が得られる
とともに、さらに、この実施の形態においては、単に漏
れ光３３を受光手段２４により収集して、それを用いて
制御を行うので、高平均出力横シングルモード共振器２
をもつ固体レーザ発振器１の構成を簡略化できるなどの
効果がある。
ば、励起光源駆動手段２０を、励起光源駆動電源２１、
第一及び第二の電源電流制御手段２２−２及び２２−
３、受光手段２４、漏れ光３３、制御信号線４１、出力
信号線４３、微分信号線４７、判定信号線４８とで構成
したので、上述の実施の形態２と同様の効果が得られる
とともに、さらに、この実施の形態においては、単に漏
れ光３３を受光手段２４により収集して、それを用いて
制御を行うので、高平均出力横シングルモード共振器２
をもつ固体レーザ発振器１の構成を簡略化できるなどの
効果がある。
【００６２】実施の形態４．図６は、この発明の他の実
施の形態による固体レーザ発振器の構成を示した構成図
である。図６において、１Ｃは固体レーザ発振器、２−
１は高平均出力横シングルモード共振器、２−２は高平
均出力横マルチモード共振器、３は固体レーザロッド励
起モジュール、３−１は第一の固体レーザロッド励起モ
ジュール、３−２は第二の固体レーザロッド励起モジュ
ール、４は固体レーザロッド、４−１は第一の固体レー
ザロッド、４−２は第二の固体レーザロッド、５は９０
度旋光子、６は熱レンズ補償手段、６−１は第一の凹面
レンズ、６−２は第二の凹面レンズ、７−１は第一の反
射手段、７−２は第二の反射手段、８−１は第一の部分
反射手段、８−２は第二の部分反射手段、１０は第一の
光路切り換え手段、１０−１は偏光子、１０−２ａは第
一のポッケルスセル、１０−２ｂは第二のポッケルスセ
ル、１１は第二の光路切り換え手段、１１−１は偏光
子、１１−２は１／２波長板、２１は励起光源駆動電
源、２５は光路切り換え制御手段、２５−１ａは第一の
高電圧電源、２５−１ｂは第二の高電圧電源、２５−２
は高電圧電源制御装置、３０は共振横シングルモード
光、３１は横シングルモード出力光、３４は共振横マル
チモード光、３５は横マルチモード出力光、４０は電源
電流線、４４−１は第一の高電圧電流線、４４−２は第
二の高電圧電流線である。
施の形態による固体レーザ発振器の構成を示した構成図
である。図６において、１Ｃは固体レーザ発振器、２−
１は高平均出力横シングルモード共振器、２−２は高平
均出力横マルチモード共振器、３は固体レーザロッド励
起モジュール、３−１は第一の固体レーザロッド励起モ
ジュール、３−２は第二の固体レーザロッド励起モジュ
ール、４は固体レーザロッド、４−１は第一の固体レー
ザロッド、４−２は第二の固体レーザロッド、５は９０
度旋光子、６は熱レンズ補償手段、６−１は第一の凹面
レンズ、６−２は第二の凹面レンズ、７−１は第一の反
射手段、７−２は第二の反射手段、８−１は第一の部分
反射手段、８−２は第二の部分反射手段、１０は第一の
光路切り換え手段、１０−１は偏光子、１０−２ａは第
一のポッケルスセル、１０−２ｂは第二のポッケルスセ
ル、１１は第二の光路切り換え手段、１１−１は偏光
子、１１−２は１／２波長板、２１は励起光源駆動電
源、２５は光路切り換え制御手段、２５−１ａは第一の
高電圧電源、２５−１ｂは第二の高電圧電源、２５−２
は高電圧電源制御装置、３０は共振横シングルモード
光、３１は横シングルモード出力光、３４は共振横マル
チモード光、３５は横マルチモード出力光、４０は電源
電流線、４４−１は第一の高電圧電流線、４４−２は第
二の高電圧電流線である。
【００６３】固体レーザ発振器１Ｃは、高平均出力横シ
ングルモード共振器２−１、高平均出力横マルチモード
共振器２−２、第一の光路切り換え手段１０、第二の光
路切り換え手段１１、励起光源駆動電源２１、光路切り
換え制御手段２５で構成される。横シングルモード共振
器２−１は実施の形態１の横シングルモード共振器２と
同様の構成であり、固体レーザロッド４のもつ熱レン
ズ、熱複レンズをそれぞれ、熱レンズ補償手段６及び９
０度旋光子５で補償することで、高励起出力時に高出力
横シングルモード出力を得ることができる構成である。
図６の構成では、高平均出力横シングルモード共振器２
−１の光軸上で、２つの固体レーザロッド４を挟んで両
端に１つずつの光路切り換え手段１０及び１１を配置す
る。第一の光路切り換え手段１０と第一の固体レーザロ
ッド４−１、および、第二の光路切り換え手段１１と第
二の固体レーザロッド４−２は、それぞれ、隣接して配
置される。これらの光路切り換え手段１０及び１１は、
レーザ光を透過および反射させることができる。第一の
光路切り換え手段１０においては、反射される光の光軸
上で、かつ、反射される光の方向に、反射される光に対
して垂直に、第二の反射手段７−２を配置する。また、
第二の光路切り換え手段１１においては、反射される光
の光軸上で、かつ、反射される光の方向に、反射される
光に対して垂直に第二の部分反射手段８−２を配置す
る。反対に、第一の光路切り換え手段１０の方に第二の
部分反射手段８−２を、第二の光路切り換え手段１１の
方に反射手段７を配置するようにしても良い。
ングルモード共振器２−１、高平均出力横マルチモード
共振器２−２、第一の光路切り換え手段１０、第二の光
路切り換え手段１１、励起光源駆動電源２１、光路切り
換え制御手段２５で構成される。横シングルモード共振
器２−１は実施の形態１の横シングルモード共振器２と
同様の構成であり、固体レーザロッド４のもつ熱レン
ズ、熱複レンズをそれぞれ、熱レンズ補償手段６及び９
０度旋光子５で補償することで、高励起出力時に高出力
横シングルモード出力を得ることができる構成である。
図６の構成では、高平均出力横シングルモード共振器２
−１の光軸上で、２つの固体レーザロッド４を挟んで両
端に１つずつの光路切り換え手段１０及び１１を配置す
る。第一の光路切り換え手段１０と第一の固体レーザロ
ッド４−１、および、第二の光路切り換え手段１１と第
二の固体レーザロッド４−２は、それぞれ、隣接して配
置される。これらの光路切り換え手段１０及び１１は、
レーザ光を透過および反射させることができる。第一の
光路切り換え手段１０においては、反射される光の光軸
上で、かつ、反射される光の方向に、反射される光に対
して垂直に、第二の反射手段７−２を配置する。また、
第二の光路切り換え手段１１においては、反射される光
の光軸上で、かつ、反射される光の方向に、反射される
光に対して垂直に第二の部分反射手段８−２を配置す
る。反対に、第一の光路切り換え手段１０の方に第二の
部分反射手段８−２を、第二の光路切り換え手段１１の
方に反射手段７を配置するようにしても良い。
【００６４】このように、第一の光路切り換え手段１０
及び第二の光路切り換え手段１１の両方を反射して、第
二の反射手段７−２、第一の光路切り換え手段１０、第
一の固体レーザロッド４−１、９０度旋光子５、第二の
固体レーザロッド４−２、第二の光路切り換え手段１
１、第二の部分反射鏡８−２と光路をとる共振器は、全
体の共振器長を短くとることが可能であるために、固体
レーザロッドで選択される横シングルモード径は、レー
ザロッド径に対して十分に小さく取ることができる。し
たがって、固体レーザロッド４では、よりビーム径の大
きい高次横モードまでが選択可能となり、横マルチモー
ド発振を行う。高平均出力横マルチモード共振器２−２
は、２つの固体レーザロッド４、９０度旋光子５、第一
の光路切り換え手段１０、第二の光路切り換え手段１
１、第二の反射手段７−２、第二の部分反射手段８−２
により構成され、共振器内で共振する光は共振横マルチ
モード光３４であり、第二の部分反射鏡８−２を透過す
る成分は横マルチモード出力光３５である。高平均出力
横マルチモード共振器２−２は共振器長が短く設定され
ているために、低励起出力から高励起出力まで、連続し
て共振領域を取ることが可能である。このため、横マル
チモード出力光３５は、励起出力の大きさに比例し、出
力変動の安定したレーザ出力となる。
及び第二の光路切り換え手段１１の両方を反射して、第
二の反射手段７−２、第一の光路切り換え手段１０、第
一の固体レーザロッド４−１、９０度旋光子５、第二の
固体レーザロッド４−２、第二の光路切り換え手段１
１、第二の部分反射鏡８−２と光路をとる共振器は、全
体の共振器長を短くとることが可能であるために、固体
レーザロッドで選択される横シングルモード径は、レー
ザロッド径に対して十分に小さく取ることができる。し
たがって、固体レーザロッド４では、よりビーム径の大
きい高次横モードまでが選択可能となり、横マルチモー
ド発振を行う。高平均出力横マルチモード共振器２−２
は、２つの固体レーザロッド４、９０度旋光子５、第一
の光路切り換え手段１０、第二の光路切り換え手段１
１、第二の反射手段７−２、第二の部分反射手段８−２
により構成され、共振器内で共振する光は共振横マルチ
モード光３４であり、第二の部分反射鏡８−２を透過す
る成分は横マルチモード出力光３５である。高平均出力
横マルチモード共振器２−２は共振器長が短く設定され
ているために、低励起出力から高励起出力まで、連続し
て共振領域を取ることが可能である。このため、横マル
チモード出力光３５は、励起出力の大きさに比例し、出
力変動の安定したレーザ出力となる。
【００６５】共振レーザ光が横シングルモード出力であ
る場合には、レーザ光を伝搬させた場合、ビーム径の広
がりが小さい、また、レンズ等で集光させた場合、小さ
なスポット径で集光するなどの特徴があるため、各種レ
ーザ応用で有用である。しかし、励起光源が高平均出力
である場合には、レーザ媒質の熱的歪みから、レーザ共
振領域が狭くなり、レーザ発振が難しくなる。一方、共
振レーザ光が横マルチモード出力である場合には、レー
ザ光を伝搬させた場合、横シングルモード出力である場
合に比べ、ビーム径の広がりが大きく、また、レンズ等
で集光させた場合大きなスポット径で集光するなどの特
徴がある。しかし、横マルチモード発振の場合、高平均
出力時でも共振領域を大きく取ることが可能であるた
め、励起光出力に比例して安定にレーザ出力を得ること
ができるなどの特徴がある。このため、本実施の形態４
では、共振領域が大きい高平均出力横マルチモード共振
器２−２でレーザ発振を行い、レーザ出力の取り出しを
行うことで固体レーザロッド４の熱レンズの減少をさせ
ておく。次に、光路切り換え手段１０、１１の光路を切
り換えることで、横シングルモード共振器２−１にす
る。すでに、横マルチモード共振器２−２において熱レ
ンズはレーザ出力の取り出しによる熱レンズの減少が安
定なものとなっているため、横シングルモード共振器２
−１に切り換えた場合、熱レンズの変化を待ちながら駆
動電流を少しずつ増加させて行き、最終的に大きなレー
ザ出力を得るような駆動電流の制御は必要がなく、高平
均出力横シングルモード光が瞬時に（即座に）得られる
などの特徴がある。
る場合には、レーザ光を伝搬させた場合、ビーム径の広
がりが小さい、また、レンズ等で集光させた場合、小さ
なスポット径で集光するなどの特徴があるため、各種レ
ーザ応用で有用である。しかし、励起光源が高平均出力
である場合には、レーザ媒質の熱的歪みから、レーザ共
振領域が狭くなり、レーザ発振が難しくなる。一方、共
振レーザ光が横マルチモード出力である場合には、レー
ザ光を伝搬させた場合、横シングルモード出力である場
合に比べ、ビーム径の広がりが大きく、また、レンズ等
で集光させた場合大きなスポット径で集光するなどの特
徴がある。しかし、横マルチモード発振の場合、高平均
出力時でも共振領域を大きく取ることが可能であるた
め、励起光出力に比例して安定にレーザ出力を得ること
ができるなどの特徴がある。このため、本実施の形態４
では、共振領域が大きい高平均出力横マルチモード共振
器２−２でレーザ発振を行い、レーザ出力の取り出しを
行うことで固体レーザロッド４の熱レンズの減少をさせ
ておく。次に、光路切り換え手段１０、１１の光路を切
り換えることで、横シングルモード共振器２−１にす
る。すでに、横マルチモード共振器２−２において熱レ
ンズはレーザ出力の取り出しによる熱レンズの減少が安
定なものとなっているため、横シングルモード共振器２
−１に切り換えた場合、熱レンズの変化を待ちながら駆
動電流を少しずつ増加させて行き、最終的に大きなレー
ザ出力を得るような駆動電流の制御は必要がなく、高平
均出力横シングルモード光が瞬時に（即座に）得られる
などの特徴がある。
【００６６】図６の破線に示すように、第一の光路切り
換え手段１０は、偏光子１０−１、第一のポッケルスセ
ル１０−２ａ、第二のポッケルスセル１０−２ｂ、光路
切り換え制御手段２５で構成されていても良い。また、
光路切り換え制御手段２５は、第一の高圧電源２５−１
ａ、第二の高圧電源２５−１ｂ、高圧電源制御装置２５
−２、第一の高電圧電流線４４−１、第二の高電圧電流
線４４−２で構成されていても良い。第一及び第二のポ
ッケルスセル１０−２ａおよび１０−２ｂは電気光学結
晶を含みポッケルス効果を利用した光変調器の一種で、
電圧を結晶に印可すると、結晶を通過する光の偏光方向
が回転するものである。第一のポッケルスセル１０−２
ａ、第二のポッケルスセル１０−２ｂは、それぞれ、第
一の高電圧電源２５−１ａ、第二の高電圧電源２５−１
ｂにより、光がポッケルスセルを単一パスすると光の偏
光方向が１／４波長回転する特定の電圧が印可されてい
る。電圧の印可を行わない場合、通過する光の偏光方向
の回転はない。
換え手段１０は、偏光子１０−１、第一のポッケルスセ
ル１０−２ａ、第二のポッケルスセル１０−２ｂ、光路
切り換え制御手段２５で構成されていても良い。また、
光路切り換え制御手段２５は、第一の高圧電源２５−１
ａ、第二の高圧電源２５−１ｂ、高圧電源制御装置２５
−２、第一の高電圧電流線４４−１、第二の高電圧電流
線４４−２で構成されていても良い。第一及び第二のポ
ッケルスセル１０−２ａおよび１０−２ｂは電気光学結
晶を含みポッケルス効果を利用した光変調器の一種で、
電圧を結晶に印可すると、結晶を通過する光の偏光方向
が回転するものである。第一のポッケルスセル１０−２
ａ、第二のポッケルスセル１０−２ｂは、それぞれ、第
一の高電圧電源２５−１ａ、第二の高電圧電源２５−１
ｂにより、光がポッケルスセルを単一パスすると光の偏
光方向が１／４波長回転する特定の電圧が印可されてい
る。電圧の印可を行わない場合、通過する光の偏光方向
の回転はない。
【００６７】共振器内に偏光子を配置しているため、横
シングルモード共振器で成り立つ偏光方向は、偏光子１
０−１を通過する方向の直線偏光であり、横マルチモー
ド共振器で成り立つ偏光は、偏光子１０−１を反射する
方向の直線偏光である。第一のポッケルスセル１０−２
ａに電圧が印可されている場合、第一の固体レーザロッ
ド４−１から偏光子１０−１の方向に進む光の内、偏光
子を通過する成分の直線偏光が偏光子１０−１を通過す
る。この光は、第一のポッケルスセル１０−２ａと反射
手段７−１によりポッケルスセルを２回通過するため、
直線偏光の光は合計で９０度回転し、再び偏光子１０−
１へ戻ってくる。偏光子１０−１を通過する方向の直線
偏光が９０度回転するため、偏光子１０−１において光
は反射する。このため、横シングルモード共振器の外に
レーザ光が伝搬していくため、横シングルモード共振器
は成り立たなくなり、横シングルモード出力光３１は発
生しない。また、第一のポッケルスセル１０−２ａに電
圧が印可されていない場合、ポッケルスセル１０−２ａ
を通過することで光の偏光方向の回転はないため、反射
手段７−１により反射し第一のポッケルスセル１０−２
ａを２回通過した光の偏光方向は、偏光子を通過する方
向のままであるため、横シングルモード共振器が成り立
つ。
シングルモード共振器で成り立つ偏光方向は、偏光子１
０−１を通過する方向の直線偏光であり、横マルチモー
ド共振器で成り立つ偏光は、偏光子１０−１を反射する
方向の直線偏光である。第一のポッケルスセル１０−２
ａに電圧が印可されている場合、第一の固体レーザロッ
ド４−１から偏光子１０−１の方向に進む光の内、偏光
子を通過する成分の直線偏光が偏光子１０−１を通過す
る。この光は、第一のポッケルスセル１０−２ａと反射
手段７−１によりポッケルスセルを２回通過するため、
直線偏光の光は合計で９０度回転し、再び偏光子１０−
１へ戻ってくる。偏光子１０−１を通過する方向の直線
偏光が９０度回転するため、偏光子１０−１において光
は反射する。このため、横シングルモード共振器の外に
レーザ光が伝搬していくため、横シングルモード共振器
は成り立たなくなり、横シングルモード出力光３１は発
生しない。また、第一のポッケルスセル１０−２ａに電
圧が印可されていない場合、ポッケルスセル１０−２ａ
を通過することで光の偏光方向の回転はないため、反射
手段７−１により反射し第一のポッケルスセル１０−２
ａを２回通過した光の偏光方向は、偏光子を通過する方
向のままであるため、横シングルモード共振器が成り立
つ。
【００６８】同様に、横マルチモード共振では、第二の
ポッケルスセル１０−２ｂに電圧が印可されている場
合、第一の固体レーザロッド４−１から偏光子１０−１
の方向に進む光の内、偏光子を反射する成分の直線偏光
が偏光子１０−１を反射する。この光は、第二のポッケ
ルスセル１０−２ｂと反射手段７−２により第二のポッ
ケルスセル１０−２ｂを２回通過するため、直線偏光の
光は合計で９０度回転し、再び偏光子１０−１へ戻って
くる。偏光子１０−１を反射する方向の直線偏光が９０
度回転するため、偏光子１０−１において光は透過す
る。このため、横マルチモード共振器の外にレーザ光が
伝搬していくため、横マルチモード共振器は成り立たな
くなり、横マルチモード出力光３４は発生しない。ま
た、第二のポッケルスセル１０−２ｂに電圧が印可され
ていない場合、ポッケルスセル１０−２ｂを通過するこ
とで光の偏光方向の回転はないため、反射手段７−２に
より反射し第二のポッケルスセル１０−２ｂを２回通過
した光の偏光方向は、偏光子を反射する方向のままであ
るため、横マルチモード共振器が成り立つ。
ポッケルスセル１０−２ｂに電圧が印可されている場
合、第一の固体レーザロッド４−１から偏光子１０−１
の方向に進む光の内、偏光子を反射する成分の直線偏光
が偏光子１０−１を反射する。この光は、第二のポッケ
ルスセル１０−２ｂと反射手段７−２により第二のポッ
ケルスセル１０−２ｂを２回通過するため、直線偏光の
光は合計で９０度回転し、再び偏光子１０−１へ戻って
くる。偏光子１０−１を反射する方向の直線偏光が９０
度回転するため、偏光子１０−１において光は透過す
る。このため、横マルチモード共振器の外にレーザ光が
伝搬していくため、横マルチモード共振器は成り立たな
くなり、横マルチモード出力光３４は発生しない。ま
た、第二のポッケルスセル１０−２ｂに電圧が印可され
ていない場合、ポッケルスセル１０−２ｂを通過するこ
とで光の偏光方向の回転はないため、反射手段７−２に
より反射し第二のポッケルスセル１０−２ｂを２回通過
した光の偏光方向は、偏光子を反射する方向のままであ
るため、横マルチモード共振器が成り立つ。
【００６９】したがって、第一のポッケルスセル１０−
２ａに電圧を印可し、第二のポッケルスセル１０−２ｂ
に電圧を印可していない場合、横シングルモードは出力
されず、横マルチモード出力光のみが出力される。ま
た、逆に第一のポッケルスセルに電圧を印可せずに、第
二のポッケルスセル１０−２ｂに電圧を印可した場合、
横シングルモード出力のみが成り立つ。高電圧電源制御
装置２５−２により第一の高電圧電源２５−１ａ、第二
の高電圧電源２５−１ｂがポッケルスセルに印可するか
しないかを制御することで、固体レーザ発振器１Ｃのレ
ーザ出力を横シングルモード出力か、横マルチモード出
力に切り換えることができる。
２ａに電圧を印可し、第二のポッケルスセル１０−２ｂ
に電圧を印可していない場合、横シングルモードは出力
されず、横マルチモード出力光のみが出力される。ま
た、逆に第一のポッケルスセルに電圧を印可せずに、第
二のポッケルスセル１０−２ｂに電圧を印可した場合、
横シングルモード出力のみが成り立つ。高電圧電源制御
装置２５−２により第一の高電圧電源２５−１ａ、第二
の高電圧電源２５−１ｂがポッケルスセルに印可するか
しないかを制御することで、固体レーザ発振器１Ｃのレ
ーザ出力を横シングルモード出力か、横マルチモード出
力に切り換えることができる。
【００７０】第一のポッケルスセル１０−２ａ、第二の
ポッケルスセル１０−２ｂの両方に電圧が印可されてお
りレーザ出力がないとき、固体レーザロッド４では励起
光を吸収することで蓄えられるエネルギーが増加する。
次に、印可している電圧をなくした時、これまで蓄えら
れていた大きなエネルギーが解放され、瞬間的にピーク
パワーの大きいレーザ出力が得られる。レーザ出力が取
り出されたことにより固体レーザロッド４で蓄えられた
エネルギーは減少するため、レーザ出力も減少する。こ
のため、印可している電圧をなくした時は、ピークパワ
ーの大きい、短パルスのレーザ出力が得られる。このよ
うな電圧印可のＯＮとＯＦＦを高繰り返しで行うこと
で、短パルスで高ピークパルスのレーザ出力を高繰返し
で得られる。このような動作をＱスイッチ動作と呼ぶ場
合もある。したがって、第一のポッケルスセル１０−２
ａに電圧を連続的に印可し、第二のポッケルスセル１０
−２ｂには電圧を印可しているが、電圧を印可しないパ
ルスを高繰り返しで発生させることで、Ｑスイッチ動作
の横マルチモード出力が得られる。また、第二のポッケ
ルスセル１０−２ｂに電圧を連続的に印可し、第一のポ
ッケルスセル１０−２ａには電圧を印可しているが、電
圧を印可しないパルスを高繰り返しで発生させること
で、Ｑスイッチ動作の横シングルモード出力が得られ
る。
ポッケルスセル１０−２ｂの両方に電圧が印可されてお
りレーザ出力がないとき、固体レーザロッド４では励起
光を吸収することで蓄えられるエネルギーが増加する。
次に、印可している電圧をなくした時、これまで蓄えら
れていた大きなエネルギーが解放され、瞬間的にピーク
パワーの大きいレーザ出力が得られる。レーザ出力が取
り出されたことにより固体レーザロッド４で蓄えられた
エネルギーは減少するため、レーザ出力も減少する。こ
のため、印可している電圧をなくした時は、ピークパワ
ーの大きい、短パルスのレーザ出力が得られる。このよ
うな電圧印可のＯＮとＯＦＦを高繰り返しで行うこと
で、短パルスで高ピークパルスのレーザ出力を高繰返し
で得られる。このような動作をＱスイッチ動作と呼ぶ場
合もある。したがって、第一のポッケルスセル１０−２
ａに電圧を連続的に印可し、第二のポッケルスセル１０
−２ｂには電圧を印可しているが、電圧を印可しないパ
ルスを高繰り返しで発生させることで、Ｑスイッチ動作
の横マルチモード出力が得られる。また、第二のポッケ
ルスセル１０−２ｂに電圧を連続的に印可し、第一のポ
ッケルスセル１０−２ａには電圧を印可しているが、電
圧を印可しないパルスを高繰り返しで発生させること
で、Ｑスイッチ動作の横シングルモード出力が得られ
る。
【００７１】第二の光路切り換え手段１１は、偏光子１
１−１、１／２波長板１１−２により構成される。第一
の固体レーザロッド４−１から第二の固体レーザロッド
４−２へ進む光は９０度旋光子５により偏光方向が９０
度回転されるので、１／２波長板１１−２を単一パスす
ることで偏光方向が９０度回転する角度に１／２波長板
１１−２を第二の固体レーザロッド４−２と偏光子１１
−１の間で、固体レーザロッド軸と同軸上で、垂直に配
置される。これによって、偏光子１０−１で透過する方
向の直線偏光の光は、偏光子１１−１でも透過し、偏光
子１０−１で反射する方向の直線偏光の光は、偏光子１
１−１でも反射する。
１−１、１／２波長板１１−２により構成される。第一
の固体レーザロッド４−１から第二の固体レーザロッド
４−２へ進む光は９０度旋光子５により偏光方向が９０
度回転されるので、１／２波長板１１−２を単一パスす
ることで偏光方向が９０度回転する角度に１／２波長板
１１−２を第二の固体レーザロッド４−２と偏光子１１
−１の間で、固体レーザロッド軸と同軸上で、垂直に配
置される。これによって、偏光子１０−１で透過する方
向の直線偏光の光は、偏光子１１−１でも透過し、偏光
子１０−１で反射する方向の直線偏光の光は、偏光子１
１−１でも反射する。
【００７２】ポッケルスセルは上記のように、電圧を印
可していない場合、偏光方向が回転せず、電圧を印可し
た場合回転する性質の他に、電圧を印可していない場合
偏光方向が１／４波長回転し、電圧を印可した場合、ポ
ッケルスセルを単一パスすることで偏光方向が回転しな
いあるいは１／２波長回転する性質であっても良い。こ
の場合、電圧を印可していない時共振器は成り立たずレ
ーザ出力は得られない。また、電圧を印可している時共
振器が成り立ちレーザ出力が得られるなどの特徴があ
る。
可していない場合、偏光方向が回転せず、電圧を印可し
た場合回転する性質の他に、電圧を印可していない場合
偏光方向が１／４波長回転し、電圧を印可した場合、ポ
ッケルスセルを単一パスすることで偏光方向が回転しな
いあるいは１／２波長回転する性質であっても良い。こ
の場合、電圧を印可していない時共振器は成り立たずレ
ーザ出力は得られない。また、電圧を印可している時共
振器が成り立ちレーザ出力が得られるなどの特徴があ
る。
【００７３】また、光路切り換え制御手段２５は、図７
に示すように、一つの高電圧電源２５−１と電圧出力切
り換え手段２５−３で構成されていても良い。この場
合、ポッケルスセルを通過する光が１／４波長回転する
電圧を高電圧電源２５−１がつねに発生しており、電圧
出力切り換え手段２５−３は電圧の出力先を第一の高電
圧電流線４４−１か、第二の高電圧電流線４４−２に切
り換える。これによって、第一のポッケルスセル１０−
２ａあるいは第二のポッケルスセル１０−２ｂのどちら
かに電圧を印可することが可能であり、横シングルモー
ド出力か横マルチモード出力のどちらかが出力されるこ
ととなる。このように、電圧出力切り換え手段２５−３
を用いることで、高電圧電源を１つにすることができる
ため、構成を簡略化できる効果がある。
に示すように、一つの高電圧電源２５−１と電圧出力切
り換え手段２５−３で構成されていても良い。この場
合、ポッケルスセルを通過する光が１／４波長回転する
電圧を高電圧電源２５−１がつねに発生しており、電圧
出力切り換え手段２５−３は電圧の出力先を第一の高電
圧電流線４４−１か、第二の高電圧電流線４４−２に切
り換える。これによって、第一のポッケルスセル１０−
２ａあるいは第二のポッケルスセル１０−２ｂのどちら
かに電圧を印可することが可能であり、横シングルモー
ド出力か横マルチモード出力のどちらかが出力されるこ
ととなる。このように、電圧出力切り換え手段２５−３
を用いることで、高電圧電源を１つにすることができる
ため、構成を簡略化できる効果がある。
【００７４】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、固体レーザ発振器１Ｃを、第一の固体レーザロッド
励起モジュール３−１と、第二の固体レーザロッド励起
モジュール３−２と、第一の固体レーザロッド４−１
と、第二の固体レーザロッド４−２と、９０度旋光子５
と、第一の凹面レンズ６−１と、第二の凹面レンズ６−
２と、第一の反射手段７−１と、第二の反射手段７−２
と、第一の部分反射手段８−１と、第二の部分反射手段
８−２と、偏光子１０−１と、第一のポッケルスセル１
０−２ａと、第二のポッケルスセル１０−２ｂと、偏光
子１１−１と、１／２波長板１１−２と、励起光源駆動
電源２１と、高電圧電源２５−１と、第一の高電圧電源
２５−１ａと、第二の高電圧電源２５−１ｂと、高電圧
電源制御装置２５−２と、電圧出力切り換え手段２５−
３と、電源電流線４０と、第一の高電圧電流線４４−１
と、第二の高電圧電流線４４−２とで構成したので、高
平均出力横シングルモード出力が瞬間的に得られ、ま
た、横マルチモード出力、横シングルモード出力、Ｑス
イッチ動作横マルチモード出力、Ｑスイッチ動作横シン
グルモード出力を切り換えて得ることができるなどの効
果がある。
ば、固体レーザ発振器１Ｃを、第一の固体レーザロッド
励起モジュール３−１と、第二の固体レーザロッド励起
モジュール３−２と、第一の固体レーザロッド４−１
と、第二の固体レーザロッド４−２と、９０度旋光子５
と、第一の凹面レンズ６−１と、第二の凹面レンズ６−
２と、第一の反射手段７−１と、第二の反射手段７−２
と、第一の部分反射手段８−１と、第二の部分反射手段
８−２と、偏光子１０−１と、第一のポッケルスセル１
０−２ａと、第二のポッケルスセル１０−２ｂと、偏光
子１１−１と、１／２波長板１１−２と、励起光源駆動
電源２１と、高電圧電源２５−１と、第一の高電圧電源
２５−１ａと、第二の高電圧電源２５−１ｂと、高電圧
電源制御装置２５−２と、電圧出力切り換え手段２５−
３と、電源電流線４０と、第一の高電圧電流線４４−１
と、第二の高電圧電流線４４−２とで構成したので、高
平均出力横シングルモード出力が瞬間的に得られ、ま
た、横マルチモード出力、横シングルモード出力、Ｑス
イッチ動作横マルチモード出力、Ｑスイッチ動作横シン
グルモード出力を切り換えて得ることができるなどの効
果がある。
【００７５】実施の形態５．図８は、この発明の他の実
施の形態による横シングルモード発振器の構成を示した
構成図である。図８において、１０Ａは第一の光路切り
換え手段、１０−１は偏光子、１０−３ａは第一の音響
光学素子、１０−３ｂは第二の音響光学素子、２５Ａは
光路切り換え制御手段、２５−４は音響光学素子駆動電
源、２５−４ａは第一の音響光学素子駆動電源、２５−
４ｂは第二の音響光学素子駆動電源、２５−５は音響光
学素子駆動電源制御装置、２５−６は駆動電流切り換え
手段、４５−１は第一の電流線、４５−２は第二の電流
線で構成される。他の構成については、上述の実施の形
態４と同様であるため、同一符号を付して示し、ここで
は説明を省略する。
施の形態による横シングルモード発振器の構成を示した
構成図である。図８において、１０Ａは第一の光路切り
換え手段、１０−１は偏光子、１０−３ａは第一の音響
光学素子、１０−３ｂは第二の音響光学素子、２５Ａは
光路切り換え制御手段、２５−４は音響光学素子駆動電
源、２５−４ａは第一の音響光学素子駆動電源、２５−
４ｂは第二の音響光学素子駆動電源、２５−５は音響光
学素子駆動電源制御装置、２５−６は駆動電流切り換え
手段、４５−１は第一の電流線、４５−２は第二の電流
線で構成される。他の構成については、上述の実施の形
態４と同様であるため、同一符号を付して示し、ここで
は説明を省略する。
【００７６】音響光学素子は音響光学効果によるブラッ
グ回折を利用した素子で、音響光学素子内で音響波が発
生している場合、超音波の回折効果によって、音響光学
素子を通過する光が回折する。回折した場合、音響光学
素子に入射したときの光軸と同一光軸をもつ０次光の他
に、空間的に進行方向が変化し、０次光とは異なった方
向に伝搬する高次光がある。音響光学素子を適切に配置
することで、０次光が最も小さく、高次光が最大とする
ことができる。このため、音響光学素子を通過した光
は、光の進行方向が共振器の光軸方向とは異なる方向に
伝搬するため、共振は成り立たなくなり、レーザ出力は
得られなくなる。
グ回折を利用した素子で、音響光学素子内で音響波が発
生している場合、超音波の回折効果によって、音響光学
素子を通過する光が回折する。回折した場合、音響光学
素子に入射したときの光軸と同一光軸をもつ０次光の他
に、空間的に進行方向が変化し、０次光とは異なった方
向に伝搬する高次光がある。音響光学素子を適切に配置
することで、０次光が最も小さく、高次光が最大とする
ことができる。このため、音響光学素子を通過した光
は、光の進行方向が共振器の光軸方向とは異なる方向に
伝搬するため、共振は成り立たなくなり、レーザ出力は
得られなくなる。
【００７７】図８に示すように、第一の音響光学素子１
０−３ａを偏光子１０−１と反射手段７−１の間で、横
シングルモード共振器光軸上に配置し、第二の音響光学
素子１０−３ｂを偏光子１０−１と反射手段７−２の間
で、横マルチモード共振器光軸上に配置する。また、第
一の音響光学素子１０−３ａを駆動する第一の音響光学
素子駆動電源２５−４ａ、第二の音響光学素子１０−３
ｂを駆動する第二の音響光学素子駆動電源２５−４ｂ
は、音響光学素子駆動電源制御装置２５−５により任意
のタイミングで駆動される。第一の音響光学素子１０−
３ａを駆動し、第二の音響光学素子１０−３ｂは駆動し
ていない場合には、横シングルモード出力は成り立た
ず、横マルチモード出力が成り立ち横マルチモード出力
が得られる。また、第一の音響光学素子１０−３ａを駆
動せず、第二の音響光学素子１０−３ｂを駆動している
場合には、横マルチモード共振器は成り立たず、横シン
グルモード共振器が成り立ち横シングルモード出力が得
られる。
０−３ａを偏光子１０−１と反射手段７−１の間で、横
シングルモード共振器光軸上に配置し、第二の音響光学
素子１０−３ｂを偏光子１０−１と反射手段７−２の間
で、横マルチモード共振器光軸上に配置する。また、第
一の音響光学素子１０−３ａを駆動する第一の音響光学
素子駆動電源２５−４ａ、第二の音響光学素子１０−３
ｂを駆動する第二の音響光学素子駆動電源２５−４ｂ
は、音響光学素子駆動電源制御装置２５−５により任意
のタイミングで駆動される。第一の音響光学素子１０−
３ａを駆動し、第二の音響光学素子１０−３ｂは駆動し
ていない場合には、横シングルモード出力は成り立た
ず、横マルチモード出力が成り立ち横マルチモード出力
が得られる。また、第一の音響光学素子１０−３ａを駆
動せず、第二の音響光学素子１０−３ｂを駆動している
場合には、横マルチモード共振器は成り立たず、横シン
グルモード共振器が成り立ち横シングルモード出力が得
られる。
【００７８】第一の音響光学素子１０−３ａ、第二の音
響光学素子１０−３ｂの両方を駆動してレーザ出力がな
いとき、固体レーザロッド４では励起光を吸収すること
で蓄えられるエネルギーが増加する。次に、印可してい
る電圧をなくした時、これまで蓄えられていた大きなエ
ネルギーが解放され、瞬間的にピークパワーの大きいレ
ーザ出力が得られる。レーザ出力が取り出されたことに
より固体レーザロッド４で蓄えられたエネルギーは減少
するため、レーザ出力も減少する。このため、音響光学
素子の駆動を停止した時は、ピークパワーの大きい、短
パルスのレーザ出力が得られる。このような音響光学素
子の駆動のＯＮとＯＦＦを高繰り返しで行うことで、短
パルスで高ピークパルスのレーザ出力を高繰返しで得ら
れる。このような動作をＱスイッチ動作と呼ぶ場合もあ
る。したがって、第一の音響光学素子１０−３ａを連続
的に駆動し、第二の音響光学素子１０−３ｂは駆動して
いるが、駆動しないパルスを高繰り返しで発生させるこ
とで、Ｑスイッチ動作の横マルチモード出力が得られ
る。また、第二の音響光学素子１０−３ｂを連続的に駆
動し、第一の音響光学素子１０−３ａは駆動している
が、駆動しないパルスを高繰り返しで発生させること
で、Ｑスイッチ動作の横シングルモード出力が得られ
る。
響光学素子１０−３ｂの両方を駆動してレーザ出力がな
いとき、固体レーザロッド４では励起光を吸収すること
で蓄えられるエネルギーが増加する。次に、印可してい
る電圧をなくした時、これまで蓄えられていた大きなエ
ネルギーが解放され、瞬間的にピークパワーの大きいレ
ーザ出力が得られる。レーザ出力が取り出されたことに
より固体レーザロッド４で蓄えられたエネルギーは減少
するため、レーザ出力も減少する。このため、音響光学
素子の駆動を停止した時は、ピークパワーの大きい、短
パルスのレーザ出力が得られる。このような音響光学素
子の駆動のＯＮとＯＦＦを高繰り返しで行うことで、短
パルスで高ピークパルスのレーザ出力を高繰返しで得ら
れる。このような動作をＱスイッチ動作と呼ぶ場合もあ
る。したがって、第一の音響光学素子１０−３ａを連続
的に駆動し、第二の音響光学素子１０−３ｂは駆動して
いるが、駆動しないパルスを高繰り返しで発生させるこ
とで、Ｑスイッチ動作の横マルチモード出力が得られ
る。また、第二の音響光学素子１０−３ｂを連続的に駆
動し、第一の音響光学素子１０−３ａは駆動している
が、駆動しないパルスを高繰り返しで発生させること
で、Ｑスイッチ動作の横シングルモード出力が得られ
る。
【００７９】また、光路切り換え制御手段２５Ａは、図
９に示すように、一つの音響光学素子駆動電源２５−４
と駆動電流切り換え手段２５−６で構成されていても良
く、その場合は構成を簡略化できる効果がある。
９に示すように、一つの音響光学素子駆動電源２５−４
と駆動電流切り換え手段２５−６で構成されていても良
く、その場合は構成を簡略化できる効果がある。
【００８０】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、第一の光路切り換え制御手段１０を偏光子１０−１
と、第一の音響光学素子１０−３ａと、第二の音響光学
素子１０−３ｂと、光路切り換え制御手段２５と、音響
光学素子駆動電源２５−４と、第一の音響光学素子駆動
電源２５−４ａと、第二の音響光学素子駆動電源２５−
４ｂと、音響光学素子駆動電源制御装置２５−５と、第
一の電流線４５−１と、第二の電流線４５−２とで構成
したので、高平均出力横シングルモード出力が瞬間的に
得られ、また、横マルチモード出力、横シングルモード
出力、Ｑスイッチ動作横マルチモード出力、Ｑスイッチ
動作横シングルモード出力を切り換えて得ることができ
るなどの効果がある。
ば、第一の光路切り換え制御手段１０を偏光子１０−１
と、第一の音響光学素子１０−３ａと、第二の音響光学
素子１０−３ｂと、光路切り換え制御手段２５と、音響
光学素子駆動電源２５−４と、第一の音響光学素子駆動
電源２５−４ａと、第二の音響光学素子駆動電源２５−
４ｂと、音響光学素子駆動電源制御装置２５−５と、第
一の電流線４５−１と、第二の電流線４５−２とで構成
したので、高平均出力横シングルモード出力が瞬間的に
得られ、また、横マルチモード出力、横シングルモード
出力、Ｑスイッチ動作横マルチモード出力、Ｑスイッチ
動作横シングルモード出力を切り換えて得ることができ
るなどの効果がある。
【００８１】実施の形態６．図１０は、この発明の他の
実施の形態による横シングルモード発振器の構成を示し
た構成図である。図１０において、１０Ｂは第一の光路
切り換え手段、１０−１は偏光子、１０−４ａは第一の
１／４波長板、１０−４ｂは第二の１／４波長板、１０
−５ａは第一の回転手段、１０−５ｂは第二の回転手
段、２５Ｂは光路切り換え制御手段、２５−７は回転手
段制御装置、４６−１は第一の電流線、４６−２は第二
の電流線により構成されている。
実施の形態による横シングルモード発振器の構成を示し
た構成図である。図１０において、１０Ｂは第一の光路
切り換え手段、１０−１は偏光子、１０−４ａは第一の
１／４波長板、１０−４ｂは第二の１／４波長板、１０
−５ａは第一の回転手段、１０−５ｂは第二の回転手
段、２５Ｂは光路切り換え制御手段、２５−７は回転手
段制御装置、４６−１は第一の電流線、４６−２は第二
の電流線により構成されている。
【００８２】図１０に示すように、第一の１／４波長板
１０−４ａを偏光子１０−１と反射手段７−１の間で、
横シングルモード共振器光軸上で、横シングルモード共
振器光軸に対し垂直に配置し、第二の１／４波長板１０
−４ｂを偏光子１０−１と反射手段７−２の間で、横マ
ルチモード共振器光軸上で、横マルチモード共振器光軸
に対し垂直に配置する。第一の回転手段１０−５ａ、第
二の回転手段１０−５ｂは、それぞれ、第一の１／４波
長板１０−４ａ、第二の１／４波長板１０−４ｂを回転
させる機能を持っており、モーター駆動回転子ホルダー
であってもよい。第一の回転手段１０−５ａ、第二の回
転手段１０−５ｂは、それぞれ、第一の１／４波長板１
０−４ａ、第二の１／４波長板１０−４ｂの外周部分を
保持しているため、シングルモード共振器光軸およびマ
ルチモード共振器光軸上を塞いではいない。
１０−４ａを偏光子１０−１と反射手段７−１の間で、
横シングルモード共振器光軸上で、横シングルモード共
振器光軸に対し垂直に配置し、第二の１／４波長板１０
−４ｂを偏光子１０−１と反射手段７−２の間で、横マ
ルチモード共振器光軸上で、横マルチモード共振器光軸
に対し垂直に配置する。第一の回転手段１０−５ａ、第
二の回転手段１０−５ｂは、それぞれ、第一の１／４波
長板１０−４ａ、第二の１／４波長板１０−４ｂを回転
させる機能を持っており、モーター駆動回転子ホルダー
であってもよい。第一の回転手段１０−５ａ、第二の回
転手段１０−５ｂは、それぞれ、第一の１／４波長板１
０−４ａ、第二の１／４波長板１０−４ｂの外周部分を
保持しているため、シングルモード共振器光軸およびマ
ルチモード共振器光軸上を塞いではいない。
【００８３】１／４波長板の結晶軸と入射レザー光の偏
光方向が同一方向にある場合は、１／４波長板を通過し
た光の偏光方向に回転は生じない。一方、１／４波長板
の結晶軸と入射レザー光の偏光方向が４５度の角度であ
るとき、１／４波長板を通過した光は偏光方向が回転す
る。さらに、１／４波長板を通過した光が反射手段によ
り反射して再び１／４波長板を通過することで、偏光方
向は、はじめに１／４波長板を通過する前の偏光方向に
比べ９０度回転した直線偏光となる。したがって、第一
の１／４波長板１０−４ａの結晶軸と入射レザー光の偏
光方向が４５度の角度で、第二の１／４波長板１０−４
ｂの結晶軸と入射レザー光の偏光方向が０度の角度であ
る場合、第一の固体レーザロッド４−１から偏光子１０
−１の方向に進む光の内、透過する成分の直線偏光の光
は、反射手段７−１により第一の１／４波長板１０−４
ａを２回通過することで、偏光方向が９０度回転し、再
び偏光子１０−１に入射すると反射されるため、横シン
グルモード共振器外に伝搬することとなり、横シングル
モード共振器は成り立たず、レーザ出力は得られなくな
る。また、第一の固体レーザロッド４−１から偏光子１
０−１の方向に進む光の内、反射する成分の直線偏光の
光は、反射手段７−２により第二の１／４波長板１０−
４ｂを２回通過しても偏光方向は変化しないため、再び
偏光子１０−１に入射すると反射して横マルチモード出
力が得られる。同様に、第一の１／４の結晶軸と入射レ
ザー光の偏光方向が０度の角度で、第二の１／４の結晶
軸と入射レザー光の偏光方向が４５度の角度である場
合、横シングルモード共振器が成り立ち、横マルチモー
ド共振器は成り立たないため、横シングルモード出力の
みが出力される。したがって、第一の回転手段１０−５
ａ、第二の回転手段１０−５ｂを用いて、第一の１／４
波長板１０−４ａ、第二の１／４波長板１０−４ｂの回
転角度を回転手段制御装置２５−７により制御すること
で、横シングルモード共振器と横シングルモード共振器
を切り換える事ができる。
光方向が同一方向にある場合は、１／４波長板を通過し
た光の偏光方向に回転は生じない。一方、１／４波長板
の結晶軸と入射レザー光の偏光方向が４５度の角度であ
るとき、１／４波長板を通過した光は偏光方向が回転す
る。さらに、１／４波長板を通過した光が反射手段によ
り反射して再び１／４波長板を通過することで、偏光方
向は、はじめに１／４波長板を通過する前の偏光方向に
比べ９０度回転した直線偏光となる。したがって、第一
の１／４波長板１０−４ａの結晶軸と入射レザー光の偏
光方向が４５度の角度で、第二の１／４波長板１０−４
ｂの結晶軸と入射レザー光の偏光方向が０度の角度であ
る場合、第一の固体レーザロッド４−１から偏光子１０
−１の方向に進む光の内、透過する成分の直線偏光の光
は、反射手段７−１により第一の１／４波長板１０−４
ａを２回通過することで、偏光方向が９０度回転し、再
び偏光子１０−１に入射すると反射されるため、横シン
グルモード共振器外に伝搬することとなり、横シングル
モード共振器は成り立たず、レーザ出力は得られなくな
る。また、第一の固体レーザロッド４−１から偏光子１
０−１の方向に進む光の内、反射する成分の直線偏光の
光は、反射手段７−２により第二の１／４波長板１０−
４ｂを２回通過しても偏光方向は変化しないため、再び
偏光子１０−１に入射すると反射して横マルチモード出
力が得られる。同様に、第一の１／４の結晶軸と入射レ
ザー光の偏光方向が０度の角度で、第二の１／４の結晶
軸と入射レザー光の偏光方向が４５度の角度である場
合、横シングルモード共振器が成り立ち、横マルチモー
ド共振器は成り立たないため、横シングルモード出力の
みが出力される。したがって、第一の回転手段１０−５
ａ、第二の回転手段１０−５ｂを用いて、第一の１／４
波長板１０−４ａ、第二の１／４波長板１０−４ｂの回
転角度を回転手段制御装置２５−７により制御すること
で、横シングルモード共振器と横シングルモード共振器
を切り換える事ができる。
【００８４】高平均出力横シングルモード共振器は、共
振領域が狭いため、瞬間的に大きな励起出力により固体
レーザロッドを励起すると横シングルモード共振器のも
つ狭い共振領域からはずれてしまう。一方、高平均出力
横マルチモード出力は、短い共振器のために、共振領域
は広く励起出力の大きさに比例したレーザ出力が得られ
る。このため、回転手段制御装置２５−７により横マル
チモード共振器が成り立つ１／４波長板の回転方向条件
に設定し、横マルチモード出力だけを発振させる。横マ
ルチモード共振による横マルチモード出力の取り出しに
より固体レーザロッドの熱レンズは減少する。一定値と
なった熱レンズが横シングルモード共振器の熱レンズ補
償手段６の補償範囲である場合、回転手段制御装置２５
−７により、第一の１／４の結晶軸と入射レザー光の偏
光方向が０度の角度で、第二の１／４の結晶軸と入射レ
ザー光の偏光方向が４５度の角度となるように回転させ
ることで、横シングルモード共振器が瞬間的に成り立
ち、大きな横シングルモード出力が瞬間的に出力される
こととなる。
振領域が狭いため、瞬間的に大きな励起出力により固体
レーザロッドを励起すると横シングルモード共振器のも
つ狭い共振領域からはずれてしまう。一方、高平均出力
横マルチモード出力は、短い共振器のために、共振領域
は広く励起出力の大きさに比例したレーザ出力が得られ
る。このため、回転手段制御装置２５−７により横マル
チモード共振器が成り立つ１／４波長板の回転方向条件
に設定し、横マルチモード出力だけを発振させる。横マ
ルチモード共振による横マルチモード出力の取り出しに
より固体レーザロッドの熱レンズは減少する。一定値と
なった熱レンズが横シングルモード共振器の熱レンズ補
償手段６の補償範囲である場合、回転手段制御装置２５
−７により、第一の１／４の結晶軸と入射レザー光の偏
光方向が０度の角度で、第二の１／４の結晶軸と入射レ
ザー光の偏光方向が４５度の角度となるように回転させ
ることで、横シングルモード共振器が瞬間的に成り立
ち、大きな横シングルモード出力が瞬間的に出力される
こととなる。
【００８５】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、第一の光路切り換え制御手段１０Ｂを偏光子１０−
１と、第一の１／４波長板１０−４ａと、第二の１／４
波長板１０−４ｂと、第一の回転手段１０−５ａと、第
二の回転手段１０−５ｂと、光路切り換え制御手段２５
Ｂと、回転手段制御装置２５−７と、第一の電流線４６
−１と、第二の電流線４６−２とで構成したので、高平
均出力横シングルモード出力が瞬間的に得られ、また、
横マルチモード出力、横シングルモード出力を切り換え
て得ることができるなどの効果がある。
ば、第一の光路切り換え制御手段１０Ｂを偏光子１０−
１と、第一の１／４波長板１０−４ａと、第二の１／４
波長板１０−４ｂと、第一の回転手段１０−５ａと、第
二の回転手段１０−５ｂと、光路切り換え制御手段２５
Ｂと、回転手段制御装置２５−７と、第一の電流線４６
−１と、第二の電流線４６−２とで構成したので、高平
均出力横シングルモード出力が瞬間的に得られ、また、
横マルチモード出力、横シングルモード出力を切り換え
て得ることができるなどの効果がある。
【００８６】なお、高平均出力横シングルモード共振器
は、上述の実施の形態１〜６において述べたような、同
軸上で平行に配置された２つの固体レーザロッドと、励
起光源を有し固体レーザロッドの励起を行う２つの固体
レーザロッドモジュールと、固体レーザロッドと同軸上
で２つの固体レーザロッドの間の中心点に配置された９
０度旋光子と、固体レーザロッドと同軸上で２つの固体
レーザロッドの両端に同距離で配置された２つの熱レン
ズ補償手段と、固体レーザロッドと同軸上で熱レンズ補
償手段の両外側に同距離で配置された反射手段および部
分反射手段により構成されるものの他に、同軸上で平行
に配置された任意の個数の固体レーザロッドと、励起光
源を有し固体レーザロッドの励起を行う任意の個数の固
体レーザロッドモジュールと、固体レーザロッドと同軸
上で任意の個数の固体レーザロッドの間に配置された任
意の個数の９０度旋光子と、固体レーザロッドと同軸上
で任意の位置に配置された任意の個数の熱レンズ補償手
段と、固体レーザロッドと同軸上で全ての固体レーザロ
ッドと熱レンズ補償手段の両外側に配置された反射手段
および部分反射手段により構成されてもよい。また、反
射手段および部分反射手段は、反射面形状が平面、凸
面、凹面であってもよい。この場合、９０度旋光子を中
心に固体レーザロッドと熱レンズ補償手段と反射手段お
よび部分反射手段を対称に配置した時と比較して、瞬間
的な共振領域は、より小さくなるが、時間間隔τ毎に上
昇させる一定の駆動電流値をより小さくとることで、共
振領域を高励起出力側にシフトさせる効果があり、全体
として大きな共振領域を確保することができる。
は、上述の実施の形態１〜６において述べたような、同
軸上で平行に配置された２つの固体レーザロッドと、励
起光源を有し固体レーザロッドの励起を行う２つの固体
レーザロッドモジュールと、固体レーザロッドと同軸上
で２つの固体レーザロッドの間の中心点に配置された９
０度旋光子と、固体レーザロッドと同軸上で２つの固体
レーザロッドの両端に同距離で配置された２つの熱レン
ズ補償手段と、固体レーザロッドと同軸上で熱レンズ補
償手段の両外側に同距離で配置された反射手段および部
分反射手段により構成されるものの他に、同軸上で平行
に配置された任意の個数の固体レーザロッドと、励起光
源を有し固体レーザロッドの励起を行う任意の個数の固
体レーザロッドモジュールと、固体レーザロッドと同軸
上で任意の個数の固体レーザロッドの間に配置された任
意の個数の９０度旋光子と、固体レーザロッドと同軸上
で任意の位置に配置された任意の個数の熱レンズ補償手
段と、固体レーザロッドと同軸上で全ての固体レーザロ
ッドと熱レンズ補償手段の両外側に配置された反射手段
および部分反射手段により構成されてもよい。また、反
射手段および部分反射手段は、反射面形状が平面、凸
面、凹面であってもよい。この場合、９０度旋光子を中
心に固体レーザロッドと熱レンズ補償手段と反射手段お
よび部分反射手段を対称に配置した時と比較して、瞬間
的な共振領域は、より小さくなるが、時間間隔τ毎に上
昇させる一定の駆動電流値をより小さくとることで、共
振領域を高励起出力側にシフトさせる効果があり、全体
として大きな共振領域を確保することができる。
【００８７】また、上述の実施の形態４〜６で述べた高
平均出力横シングル共振器は、９０度旋光子を中心に固
体レーザロッドと、熱レンズ補償手段と、第１の光路切
り換え手段および第２の光路切り換え手段と、反射手段
および部分反射手段を対称に配置した構成であったが、
この他に、同軸上で平行に配置された任意の個数の固体
レーザロッドと、励起光源を有し固体レーザロッドの励
起を行う任意の個数の固体レーザロッドモジュールと、
固体レーザロッドと同軸上で任意の個数の固体レーザロ
ッドの間に配置された任意の個数の９０度旋光子と、固
体レーザロッドと同軸上で任意の位置に配置された任意
の個数の熱レンズ補償手段と、固体レーザロッドと同軸
上で任意の位置に配置された任意の個数の光路切り換え
手段と、固体レーザロッドと同軸上で全ての固体レーザ
ロッドと光路切り換え手段と熱レンズ補償手段の両外側
に配置された反射手段および部分反射手段により構成さ
れてもよい。また、反射手段および部分反射手段は、反
射面形状が平面、凸面、凹面であってもよい。
平均出力横シングル共振器は、９０度旋光子を中心に固
体レーザロッドと、熱レンズ補償手段と、第１の光路切
り換え手段および第２の光路切り換え手段と、反射手段
および部分反射手段を対称に配置した構成であったが、
この他に、同軸上で平行に配置された任意の個数の固体
レーザロッドと、励起光源を有し固体レーザロッドの励
起を行う任意の個数の固体レーザロッドモジュールと、
固体レーザロッドと同軸上で任意の個数の固体レーザロ
ッドの間に配置された任意の個数の９０度旋光子と、固
体レーザロッドと同軸上で任意の位置に配置された任意
の個数の熱レンズ補償手段と、固体レーザロッドと同軸
上で任意の位置に配置された任意の個数の光路切り換え
手段と、固体レーザロッドと同軸上で全ての固体レーザ
ロッドと光路切り換え手段と熱レンズ補償手段の両外側
に配置された反射手段および部分反射手段により構成さ
れてもよい。また、反射手段および部分反射手段は、反
射面形状が平面、凸面、凹面であってもよい。
【００８８】
【発明の効果】この発明は、同軸上に平行に配置され、
励起により蛍光を発光するとともに、発光した蛍光を誘
導放出させることにより増幅させる任意の個数の固体レ
ーザロッドと、任意の個数の固体レーザロッドの励起を
行う任意の個数の固体レーザロッド励起手段と、固体レ
ーザロッドと同軸上で、かつ、任意の個数の固体レーザ
ロッドの間に配置されて、蛍光のうち軸方向に発生した
光成分を旋光させる９０度旋光子と、固体レーザロッド
と同軸上で、任意の位置に配置された任意の個数の熱レ
ンズ補償手段と、固体レーザロッドと同軸上で、かつ、
全ての固体レーザロッドと熱レンズ補償手段の両外側に
配置されて、蛍光のうち軸方向に発生した光成分を共振
させる反射手段および部分反射手段と、固体レーザロッ
ド励起手段の励起光源を駆動させる励起光源駆動手段
と、を備え、反射手段と部分反射手段との間で共振する
光成分のうち、部分反射手段を透過する光成分を、出力
光としてレーザ出力することを特徴とする固体レーザ発
振器であるので、大きな共振領域で高安定に高平均出力
を行うことができるという効果を奏する。
励起により蛍光を発光するとともに、発光した蛍光を誘
導放出させることにより増幅させる任意の個数の固体レ
ーザロッドと、任意の個数の固体レーザロッドの励起を
行う任意の個数の固体レーザロッド励起手段と、固体レ
ーザロッドと同軸上で、かつ、任意の個数の固体レーザ
ロッドの間に配置されて、蛍光のうち軸方向に発生した
光成分を旋光させる９０度旋光子と、固体レーザロッド
と同軸上で、任意の位置に配置された任意の個数の熱レ
ンズ補償手段と、固体レーザロッドと同軸上で、かつ、
全ての固体レーザロッドと熱レンズ補償手段の両外側に
配置されて、蛍光のうち軸方向に発生した光成分を共振
させる反射手段および部分反射手段と、固体レーザロッ
ド励起手段の励起光源を駆動させる励起光源駆動手段
と、を備え、反射手段と部分反射手段との間で共振する
光成分のうち、部分反射手段を透過する光成分を、出力
光としてレーザ出力することを特徴とする固体レーザ発
振器であるので、大きな共振領域で高安定に高平均出力
を行うことができるという効果を奏する。
【００８９】また、励起光源駆動手段が、励起光源を駆
動させるための駆動電流を発生する励起光源駆動電源を
有して、一定のステップで駆動電流を上昇させるか、ま
たは、一定のスロープで駆動電流を連続的に上昇させる
ことができるという効果を奏する。
動させるための駆動電流を発生する励起光源駆動電源を
有して、一定のステップで駆動電流を上昇させるか、ま
たは、一定のスロープで駆動電流を連続的に上昇させる
ことができるという効果を奏する。
【００９０】また、励起光源駆動手段が、さらに、励起
光源駆動電源の駆動条件となるパラメータを入力するパ
ラメータ入力部と、駆動条件に基づき、励起光源駆動電
源を制御する電源電流制御部と、を備えているので、好
適な値のパラメータを入力することにより、共振領域か
らはずれることなく良好なレーザ発振を行うことができ
るとともに、種々の条件及び目的等に合わせてパラメー
タの値を任意に適宜変更できるため利便性が高いという
効果を奏する。
光源駆動電源の駆動条件となるパラメータを入力するパ
ラメータ入力部と、駆動条件に基づき、励起光源駆動電
源を制御する電源電流制御部と、を備えているので、好
適な値のパラメータを入力することにより、共振領域か
らはずれることなく良好なレーザ発振を行うことができ
るとともに、種々の条件及び目的等に合わせてパラメー
タの値を任意に適宜変更できるため利便性が高いという
効果を奏する。
【００９１】また、励起光源駆動手段が、さらに、横シ
ングルモード出力光の光軸上に配置され、横シングルモ
ード出力光の一部を反射して、サンプル光として出力す
るビームスプリッタと、サンプル光を受光して電気信号
に変換し出力する受光部と、受光部から出力された電気
信号に基づき、励起光源駆動電源を制御する電源電流制
御部と、を備え、サンプル光に基づいたフィードバック
により励起光源の駆動電流増減の制御を行うようにした
ので、共振領域から常にはずれることなくレーザ発振を
行うことができ、また、熱レンズの変化に伴う共振領域
のシフトがおきた場合でも、共振領域からはずれること
なく、高安定に高平均出力が得られるという効果を奏す
る。
ングルモード出力光の光軸上に配置され、横シングルモ
ード出力光の一部を反射して、サンプル光として出力す
るビームスプリッタと、サンプル光を受光して電気信号
に変換し出力する受光部と、受光部から出力された電気
信号に基づき、励起光源駆動電源を制御する電源電流制
御部と、を備え、サンプル光に基づいたフィードバック
により励起光源の駆動電流増減の制御を行うようにした
ので、共振領域から常にはずれることなくレーザ発振を
行うことができ、また、熱レンズの変化に伴う共振領域
のシフトがおきた場合でも、共振領域からはずれること
なく、高安定に高平均出力が得られるという効果を奏す
る。
【００９２】また、励起光源駆動手段が、さらに、反射
手段と部分反射手段との間で共振する光成分に比例して
反射手段から漏れ出す漏れ光を受光して電気信号に変換
し出力する受光部と、受光部から出力された電気信号に
基づき、励起光源駆動電源を制御する電源電流制御部
と、を備え、漏れ光に基づいたフィードバックにより励
起光源の駆動電流増減の制御を行うようにしたので、共
振領域から常にはずれることなくレーザ発振を行うこと
ができ、また、熱レンズの変化に伴う共振領域のシフト
がおきた場合でも、共振領域からはずれることなく、高
安定に高平均出力が得られるとともに、漏れ光を単に受
光する構成にしたので、装置の構成を簡略化できるとい
う効果を奏する。
手段と部分反射手段との間で共振する光成分に比例して
反射手段から漏れ出す漏れ光を受光して電気信号に変換
し出力する受光部と、受光部から出力された電気信号に
基づき、励起光源駆動電源を制御する電源電流制御部
と、を備え、漏れ光に基づいたフィードバックにより励
起光源の駆動電流増減の制御を行うようにしたので、共
振領域から常にはずれることなくレーザ発振を行うこと
ができ、また、熱レンズの変化に伴う共振領域のシフト
がおきた場合でも、共振領域からはずれることなく、高
安定に高平均出力が得られるとともに、漏れ光を単に受
光する構成にしたので、装置の構成を簡略化できるとい
う効果を奏する。
【００９３】また、第一及び第二の固体レーザロッドと
同軸上で、かつ、第一の固体レーザロッドと熱レンズ補
償手段の一方との間に配置されて、第一及び第二の固体
レーザロッドで発光した蛍光のうち軸方向に発生した光
成分を透過及び反射させる第一の光路切り換え手段と、
第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、かつ、第
二の固体レーザロッドと熱レンズ補償手段の他方との間
に配置されて、第一及び第二の固体レーザロッドで発光
した蛍光のうち軸方向に発生した光成分を透過及び反射
させる第二の光路切り換え手段と、第一の光路切り換え
手段で反射した光成分に対して、同軸上で、かつ、垂直
に配置された第二の反射手段と、第二の光路切り換え手
段で反射した光成分に対して、同軸上で、かつ、垂直に
配置された第二の部分反射手段と、第一の光路切り換え
手段に接続されて、光路の切り換えの制御を行う光路切
り換え制御手段と、を、さらに備え、反射手段と部分反
射手段との間で共振する光成分のうち、部分反射手段を
透過する光成分を、横シングルモード出力光としてレー
ザ出力するとともに、第二の反射手段と第二の部分反射
手段との間で共振する光成分のうち、第二の部分反射手
段を透過する光成分を、横マルチモード出力光としてレ
ーザ出力し、レーザ出力の切り換えを光路切り換え制御
手段により行うようにしたので、レーザ出力の切り換え
を行うことにより、さらに、高安定に高平均出力を得る
ことができるという効果を奏する。さらに、この構成に
おいては、共振領域の大きい横マルチモード出力を先に
行い、熱レンズの減少をさせておき、熱レンズの減少が
安定なものになった後に、横シングルモード出力に切り
換えるようにすると、瞬時に、高平均出力横シングルモ
ード光が得られるという効果を奏する。
同軸上で、かつ、第一の固体レーザロッドと熱レンズ補
償手段の一方との間に配置されて、第一及び第二の固体
レーザロッドで発光した蛍光のうち軸方向に発生した光
成分を透過及び反射させる第一の光路切り換え手段と、
第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、かつ、第
二の固体レーザロッドと熱レンズ補償手段の他方との間
に配置されて、第一及び第二の固体レーザロッドで発光
した蛍光のうち軸方向に発生した光成分を透過及び反射
させる第二の光路切り換え手段と、第一の光路切り換え
手段で反射した光成分に対して、同軸上で、かつ、垂直
に配置された第二の反射手段と、第二の光路切り換え手
段で反射した光成分に対して、同軸上で、かつ、垂直に
配置された第二の部分反射手段と、第一の光路切り換え
手段に接続されて、光路の切り換えの制御を行う光路切
り換え制御手段と、を、さらに備え、反射手段と部分反
射手段との間で共振する光成分のうち、部分反射手段を
透過する光成分を、横シングルモード出力光としてレー
ザ出力するとともに、第二の反射手段と第二の部分反射
手段との間で共振する光成分のうち、第二の部分反射手
段を透過する光成分を、横マルチモード出力光としてレ
ーザ出力し、レーザ出力の切り換えを光路切り換え制御
手段により行うようにしたので、レーザ出力の切り換え
を行うことにより、さらに、高安定に高平均出力を得る
ことができるという効果を奏する。さらに、この構成に
おいては、共振領域の大きい横マルチモード出力を先に
行い、熱レンズの減少をさせておき、熱レンズの減少が
安定なものになった後に、横シングルモード出力に切り
換えるようにすると、瞬時に、高平均出力横シングルモ
ード光が得られるという効果を奏する。
【００９４】また、第一の光路切り換え手段が、第一及
び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された第一の
偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上
で、かつ、第一の偏光子と熱レンズ補償手段の一方との
間に配置された第一のポッケルスセルと、第一の偏光子
で反射した光成分の光軸上で、かつ、第一の偏光子と第
二の反射手段との間に配置された第二のポッケルスセル
と、から構成されており、第二の光路切り換え手段が、
第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された
第二の偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同
軸上で、かつ、第二の固体レーザロッドと第二の偏光子
との間に配置された１／２波長板と、から構成されてい
るようにしたので、電気光学結晶に電圧を印可すると、
結晶を通過する光の偏光方向が回転するポッケルスセル
を用いているため、構成が簡単であり、かつ、電圧を印
可するか否かにより光の偏光方向の回転を容易に行なう
ことができるという効果を奏する。
び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された第一の
偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上
で、かつ、第一の偏光子と熱レンズ補償手段の一方との
間に配置された第一のポッケルスセルと、第一の偏光子
で反射した光成分の光軸上で、かつ、第一の偏光子と第
二の反射手段との間に配置された第二のポッケルスセル
と、から構成されており、第二の光路切り換え手段が、
第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された
第二の偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同
軸上で、かつ、第二の固体レーザロッドと第二の偏光子
との間に配置された１／２波長板と、から構成されてい
るようにしたので、電気光学結晶に電圧を印可すると、
結晶を通過する光の偏光方向が回転するポッケルスセル
を用いているため、構成が簡単であり、かつ、電圧を印
可するか否かにより光の偏光方向の回転を容易に行なう
ことができるという効果を奏する。
【００９５】また、光路切り換え制御手段が、第一のポ
ッケルスセルに電圧を印可する第一の高電圧電源と、第
二のポッケルスセルに電圧を印可する第二の高電圧電源
と、第一の高電圧電源と第二の高電圧電源の駆動条件を
制御する高電圧電源制御装置と、から構成されているの
で、いずれのポッケルスセルに電圧を印可するかを切り
換えるだけで、横マルチモード出力と横シングルモード
出力の切り換えを容易に行うことができるという効果を
奏する。
ッケルスセルに電圧を印可する第一の高電圧電源と、第
二のポッケルスセルに電圧を印可する第二の高電圧電源
と、第一の高電圧電源と第二の高電圧電源の駆動条件を
制御する高電圧電源制御装置と、から構成されているの
で、いずれのポッケルスセルに電圧を印可するかを切り
換えるだけで、横マルチモード出力と横シングルモード
出力の切り換えを容易に行うことができるという効果を
奏する。
【００９６】また、光路切り換え制御手段が、第一のポ
ッケルスセル及び第二のポッケルスセルのいずれか一方
に電圧を印可する高電圧電源と、高電圧電源の出力先を
切り換える高電圧出力切り換え部と、から構成されてい
るので、構成を簡略化できるとともに、いずれのポッケ
ルスセルに電圧を印可するかを切り換えるだけで、横マ
ルチモード出力と横シングルモード出力の切り換えを容
易に行うことができるという効果を奏する。
ッケルスセル及び第二のポッケルスセルのいずれか一方
に電圧を印可する高電圧電源と、高電圧電源の出力先を
切り換える高電圧出力切り換え部と、から構成されてい
るので、構成を簡略化できるとともに、いずれのポッケ
ルスセルに電圧を印可するかを切り換えるだけで、横マ
ルチモード出力と横シングルモード出力の切り換えを容
易に行うことができるという効果を奏する。
【００９７】また、第一の光路切り換え手段が、第一及
び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された第一の
偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上
で、かつ、第一の偏光子と熱レンズ補償手段の一方との
間に配置された第一の音響光学素子と、第一の偏光子で
反射した光成分の光軸上で、かつ、第一の偏光子と第二
の反射手段との間に配置された第二の第二の音響光学素
子と、から構成されており、第二の光路切り換え手段
が、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置さ
れた第二の偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッド
と同軸上で、かつ、第二の固体レーザロッドと第二の偏
光子との間に配置された１／２波長板と、から構成され
ているので、音響光学素子を用いているため、構成が簡
単であり、かつ、素子を駆動するか否かにより光の回折
を容易に行なうことができるという効果を奏する。
び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された第一の
偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上
で、かつ、第一の偏光子と熱レンズ補償手段の一方との
間に配置された第一の音響光学素子と、第一の偏光子で
反射した光成分の光軸上で、かつ、第一の偏光子と第二
の反射手段との間に配置された第二の第二の音響光学素
子と、から構成されており、第二の光路切り換え手段
が、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置さ
れた第二の偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッド
と同軸上で、かつ、第二の固体レーザロッドと第二の偏
光子との間に配置された１／２波長板と、から構成され
ているので、音響光学素子を用いているため、構成が簡
単であり、かつ、素子を駆動するか否かにより光の回折
を容易に行なうことができるという効果を奏する。
【００９８】また、光路切り換え制御手段が、第一の音
響光学素子を駆動させる第一の音響光学素子駆動電源
と、第二の音響光学素子を駆動させる第二の音響光学素
子駆動電源と、第一及び第二の音響光学素子駆動電源の
駆動条件を制御する音響光学素子駆動電源制御装置と、
から構成されているので、いずれの音響光学素子を駆動
するかを切り換えるだけで、横マルチモード出力と横シ
ングルモード出力の切り換えを容易に行うことができる
という効果を奏する。
響光学素子を駆動させる第一の音響光学素子駆動電源
と、第二の音響光学素子を駆動させる第二の音響光学素
子駆動電源と、第一及び第二の音響光学素子駆動電源の
駆動条件を制御する音響光学素子駆動電源制御装置と、
から構成されているので、いずれの音響光学素子を駆動
するかを切り換えるだけで、横マルチモード出力と横シ
ングルモード出力の切り換えを容易に行うことができる
という効果を奏する。
【００９９】また、光路切り換え制御手段が、第一及び
第二の音響光学素子のいずれか一方を駆動させる音響光
学素子駆動電源と、音響光学素子駆動電源が出力する駆
動電流の出力先を切り換える駆動電流切り換え部と、か
ら構成されているので、構成を簡略化できるとともに、
いずれの音響光学素子を駆動するかを切り換えるだけ
で、横マルチモード出力と横シングルモード出力の切り
換えを容易に行うことができるという効果を奏する。
第二の音響光学素子のいずれか一方を駆動させる音響光
学素子駆動電源と、音響光学素子駆動電源が出力する駆
動電流の出力先を切り換える駆動電流切り換え部と、か
ら構成されているので、構成を簡略化できるとともに、
いずれの音響光学素子を駆動するかを切り換えるだけ
で、横マルチモード出力と横シングルモード出力の切り
換えを容易に行うことができるという効果を奏する。
【０１００】また、第一の光路切り換え手段が、第一及
び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された第一の
偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上
で、かつ、第一の偏光子と熱レンズ補償手段の一方との
間に配置された第一の１／４波長板と、第一の偏光子で
反射した光成分の光軸上で、かつ、第一の偏光子と第二
の反射手段との間に配置された第二の１／４波長板と、
第一の１／４波長板を回転させる第一の回転部と、第二
の１／４波長板を回転させる第二の回転部と、から構成
されており、第二の光路切り換え手段が、第一及び第二
の固体レーザロッドと同軸上に配置された第二の偏光子
と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、か
つ、上記第二の固体レーザロッドと上記第二の偏光子と
の間に配置された１／２波長板と、から構成されている
ので、１／４波長板を用いているため、構成が簡単であ
り、かつ、１／４波長板の回転の角度により光の偏光方
向の回転を容易に行なうことができるという効果を奏す
る。
び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置された第一の
偏光子と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上
で、かつ、第一の偏光子と熱レンズ補償手段の一方との
間に配置された第一の１／４波長板と、第一の偏光子で
反射した光成分の光軸上で、かつ、第一の偏光子と第二
の反射手段との間に配置された第二の１／４波長板と、
第一の１／４波長板を回転させる第一の回転部と、第二
の１／４波長板を回転させる第二の回転部と、から構成
されており、第二の光路切り換え手段が、第一及び第二
の固体レーザロッドと同軸上に配置された第二の偏光子
と、第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、か
つ、上記第二の固体レーザロッドと上記第二の偏光子と
の間に配置された１／２波長板と、から構成されている
ので、１／４波長板を用いているため、構成が簡単であ
り、かつ、１／４波長板の回転の角度により光の偏光方
向の回転を容易に行なうことができるという効果を奏す
る。
【０１０１】また、光路切り換え制御手段が、第一及び
第二の回転部の回転を制御する回転制御部から構成され
ているので、構成が簡略化できるという効果を奏する。
第二の回転部の回転を制御する回転制御部から構成され
ているので、構成が簡略化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による固体レーザ発
振器の構成図である。
振器の構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による高平均出力横
シングルモード共振器のレーザ出力と、固体レーザ媒質
上での固体レーザ媒質径に対する横シングルモードのビ
ーム径の比を示すグラフである。
シングルモード共振器のレーザ出力と、固体レーザ媒質
上での固体レーザ媒質径に対する横シングルモードのビ
ーム径の比を示すグラフである。
【図３】 この発明の実施の形態１による一定のステッ
プ、または、一定のスロープで連続的に駆動電流を上昇
させるグラフである。
プ、または、一定のスロープで連続的に駆動電流を上昇
させるグラフである。
【図４】 この発明の実施の形態２による固体レーザ発
振器の構成図である。
振器の構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による固体レーザ発
振器の構成図である。
振器の構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態４による固体レーザ発
振器の構成図である。
振器の構成図である。
【図７】 図６の固体レーザ発振器に設けられた光路切
り換え制御手段の他の構成例を示した構成図である。
り換え制御手段の他の構成例を示した構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態５による固体レーザ発
振器の構成図である。
振器の構成図である。
【図９】 図８の固体レーザ発振器に設けられた光路切
り換え制御手段の他の構成例を示した構成図である。
り換え制御手段の他の構成例を示した構成図である。
【図１０】 この発明の実施の形態６による固体レーザ
発振器の構成図である。
発振器の構成図である。
【図１１】 従来の横シングルモード共振器の構成図で
ある。
ある。
１ 固体レーザ発振器、２，２−１ 高平均出力横シン
グルモード共振器、２−２ 高平均出力横マルチモード
共振器、３ 固体レーザロッド励起モジュール、３−１
第一の固体レーザロッド励起モジュール、３−２ 第
二の固体レーザロッド励起モジュール、４ 固体レーザ
ロッド、４−１ 第一の固体レーザロッド、４−２ 第
二の固体レーザロッド、５ ９０度旋光子、６ 熱レン
ズ補償手段、６−１ 第一の凹面レンズ、６−２ 第二
の凹面レンズ、７ 反射手段、７−１ 第一の反射手
段、７−２ 第二の反射手段、８ 部分反射手段、８−
１第一の部分反射手段、８−２ 第二の部分反射手段、
９ ビームスプリッタ、１０ 第一の光路切り換え手
段、１０−１，１１−１ 偏光子、１０−２ａ 第一の
ポッケルスセル、１０−２ｂ 第二のポッケルスセル、
１０−３ａ 第一の音響光学素子、１０−３ｂ 第二の
音響光学素子、１０−４ａ 第一の１／４波長板、１０
−４ｂ 第二の１／４波長板、１０−５ａ 第一の回転
手段、１０−５ｂ 第二の回転手段、１１ 第二の光路
切り換え手段、１１−２ １／２波長板、２０ 励起光
源駆動手段、２１ 励起光源駆動電源、２２ 電源電流
制御手段、２２−２ 電源電流制御手段、２３ パラメ
ータ入力手段、２４ 受光手段、２５ 光路切り換え制
御手段、２５−１ 高電圧電源、２５−１ａ 第一の高
電圧電源、２５−１ｂ 第二の高電圧電源、２５−２
高電圧電源制御装置、２５−３ 電圧出力切り換え手
段、２５−４ 音響光学素子駆動電源、２５−４ａ第一
の音響光学素子駆動電源、２５−４ｂ 第二の音響光学
素子駆動電源、２５−５ 音響光学素子駆動電源制御装
置、２５−６ 駆動電流切り換え手段、２５−７ 回転
手段制御装置、３０ 共振横シングルモード光、３１
横シングルモード出力光、３２ サンプル光、３３ 漏
れ光、３４ 共振横マルチモード光、３５ 横マルチモ
ード出力光、４０ 電源電流線、４１ 制御信号線、４
２ 設定信号線、４３ 出力信号線、４４−１ 第一の
高電圧電流線、４４−２ 第二の高電圧電流線、４５−
１ 第一の電流線、４５−２ 第二の電流線、４６−１
第一の電流線、４６−２ 第二の電流線、４７ 微分信
号線、４８ 判定信号線。
グルモード共振器、２−２ 高平均出力横マルチモード
共振器、３ 固体レーザロッド励起モジュール、３−１
第一の固体レーザロッド励起モジュール、３−２ 第
二の固体レーザロッド励起モジュール、４ 固体レーザ
ロッド、４−１ 第一の固体レーザロッド、４−２ 第
二の固体レーザロッド、５ ９０度旋光子、６ 熱レン
ズ補償手段、６−１ 第一の凹面レンズ、６−２ 第二
の凹面レンズ、７ 反射手段、７−１ 第一の反射手
段、７−２ 第二の反射手段、８ 部分反射手段、８−
１第一の部分反射手段、８−２ 第二の部分反射手段、
９ ビームスプリッタ、１０ 第一の光路切り換え手
段、１０−１，１１−１ 偏光子、１０−２ａ 第一の
ポッケルスセル、１０−２ｂ 第二のポッケルスセル、
１０−３ａ 第一の音響光学素子、１０−３ｂ 第二の
音響光学素子、１０−４ａ 第一の１／４波長板、１０
−４ｂ 第二の１／４波長板、１０−５ａ 第一の回転
手段、１０−５ｂ 第二の回転手段、１１ 第二の光路
切り換え手段、１１−２ １／２波長板、２０ 励起光
源駆動手段、２１ 励起光源駆動電源、２２ 電源電流
制御手段、２２−２ 電源電流制御手段、２３ パラメ
ータ入力手段、２４ 受光手段、２５ 光路切り換え制
御手段、２５−１ 高電圧電源、２５−１ａ 第一の高
電圧電源、２５−１ｂ 第二の高電圧電源、２５−２
高電圧電源制御装置、２５−３ 電圧出力切り換え手
段、２５−４ 音響光学素子駆動電源、２５−４ａ第一
の音響光学素子駆動電源、２５−４ｂ 第二の音響光学
素子駆動電源、２５−５ 音響光学素子駆動電源制御装
置、２５−６ 駆動電流切り換え手段、２５−７ 回転
手段制御装置、３０ 共振横シングルモード光、３１
横シングルモード出力光、３２ サンプル光、３３ 漏
れ光、３４ 共振横マルチモード光、３５ 横マルチモ
ード出力光、４０ 電源電流線、４１ 制御信号線、４
２ 設定信号線、４３ 出力信号線、４４−１ 第一の
高電圧電流線、４４−２ 第二の高電圧電流線、４５−
１ 第一の電流線、４５−２ 第二の電流線、４６−１
第一の電流線、４６−２ 第二の電流線、４７ 微分信
号線、４８ 判定信号線。
フロントページの続き (72)発明者 平野 嘉仁 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F072 AB02 AK01 HH02 HH04 HH09 JJ04 JJ05 JJ06 KK06 KK13 KK15 KK30 PP01 PP07 SS01
Claims (14)
- 【請求項１】 同軸上に平行に配置され、励起により蛍
光を発光するとともに、発光した蛍光を誘導放出させる
ことにより増幅させる任意の個数の固体レーザロッド
と、 上記任意の個数の固体レーザロッドの励起を行う任意の
個数の固体レーザロッド励起手段と、 上記固体レーザロッドと同軸上で、かつ、任意の個数の
上記固体レーザロッドの間に配置されて、上記蛍光のう
ち軸方向に発生した光成分を旋光させる９０度旋光子
と、 上記固体レーザロッドと同軸上で、任意の位置に配置さ
れた任意の個数の熱レンズ補償手段と、 上記固体レーザロッドと同軸上で、かつ、全ての上記固
体レーザロッドと上記熱レンズ補償手段の両外側に配置
されて、上記蛍光のうち軸方向に発生した光成分を共振
させる反射手段および部分反射手段と、 上記固体レーザロッド励起手段の励起光源を駆動させる
励起光源駆動手段と、 を備え、 上記反射手段と上記部分反射手段との間で共振する上記
光成分のうち、上記部分反射手段を透過する光成分を、
出力光としてレーザ出力することを特徴とする固体レー
ザ発振器。 - 【請求項２】 上記励起光源駆動手段が、上記励起光源
を駆動させるための駆動電流を発生する励起光源駆動電
源を有することを特徴とする請求項１記載の固体レーザ
発振器。 - 【請求項３】 上記励起光源駆動手段が、さらに、 上記励起光源駆動電源の駆動条件となるパラメータを入
力するパラメータ入力部と、 上記駆動条件に基づき、上記励起光源駆動電源を制御す
る電源電流制御部と、 を備えたことを特徴とする請求項２記載の固体レーザ発
振器。 - 【請求項４】 上記励起光源駆動手段が、さらに、 上記横シングルモード出力光の光軸上に配置され、上記
横シングルモード出力光の一部を反射して、サンプル光
として出力するビームスプリッタと、 上記サンプル光を受光して電気信号に変換し出力する受
光部と、 上記受光部から出力された上記電気信号に基づき、上記
励起光源駆動電源を制御する電源電流制御部と、 を備えたことを特徴とする請求項２記載の固体レーザ発
振器。 - 【請求項５】 上記励起光源駆動手段が、さらに、 上記反射手段と上記部分反射手段との間で共振する上記
光成分に比例して上記反射手段から漏れ出す漏れ光を受
光して電気信号に変換し出力する受光部と、 上記受光部から出力された上記電気信号に基づき、上記
励起光源駆動電源を制御する電源電流制御部と、 を備えたことを特徴とする請求項２記載の固体レーザ発
振器。 - 【請求項６】 上記第一及び第二の固体レーザロッドと
同軸上で、かつ、上記第一の固体レーザロッドと上記熱
レンズ補償手段の一方との間に配置されて、上記第一及
び第二の固体レーザロッドで発光した上記蛍光のうち軸
方向に発生した光成分を透過及び反射させる第一の光路
切り換え手段と、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、か
つ、上記第二の固体レーザロッドと上記熱レンズ補償手
段の他方との間に配置されて、上記第一及び第二の固体
レーザロッドで発光した上記蛍光のうち軸方向に発生し
た光成分を透過及び反射させる第二の光路切り換え手段
と、 上記第一の光路切り換え手段で反射した光成分に対し
て、同軸上で、かつ、垂直に配置された第二の反射手段
と、 上記第二の光路切り換え手段で反射した光成分に対し
て、同軸上で、かつ、垂直に配置された第二の部分反射
手段と、 上記第一の光路切り換え手段に接続されて、光路の切り
換えの制御を行う光路切り換え制御手段と、 を、さらに備え、 上記反射手段と上記部分反射手段との間で共振する上記
光成分のうち、上記部分反射手段を透過する光成分を、
横シングルモード出力光としてレーザ出力するととも
に、 上記第二の反射手段と上記第二の部分反射手段との間で
共振する上記光成分のうち、上記第二の部分反射手段を
透過する光成分を、横マルチモード出力光としてレーザ
出力し、 上記レーザ出力の切り換えを上記光路切り換え制御手段
により行うことを特徴とする請求項１または２に記載の
固体レーザ発振器。 - 【請求項７】 上記第一の光路切り換え手段が、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置さ
れた第一の偏光子と、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、か
つ、上記第一の偏光子と上記熱レンズ補償手段の一方と
の間に配置された第一のポッケルスセルと、 上記第一の偏光子で反射した光成分の光軸上で、かつ、
上記第一の偏光子と上記第二の反射手段との間に配置さ
れた第二のポッケルスセルと、から構成されており、 上記第二の光路切り換え手段が、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置さ
れた第二の偏光子と、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、か
つ、上記第二の固体レーザロッドと上記第二の偏光子と
の間に配置された１／２波長板と、から構成されている
ことを特徴とする請求項６記載の固体レーザ発振器。 - 【請求項８】 上記光路切り換え制御手段が、 上記第一のポッケルスセルに電圧を印可する第一の高電
圧電源と、 上記第二のポッケルスセルに電圧を印可する第二の高電
圧電源と、 上記第一の高電圧電源と上記第二の高電圧電源の駆動条
件を制御する高電圧電源制御装置と、 から構成されることを特徴とする請求項７記載の固体レ
ーザ発振器。 - 【請求項９】 上記光路切り換え制御手段が、 上記第一のポッケルスセル及び上記第二のポッケルスセ
ルのいずれか一方に電圧を印可する高電圧電源と、 上記高電圧電源の出力先を切り換える高電圧出力切り換
え部と、 から構成されることを特徴とする請求項７記載の固体レ
ーザ発振器。 - 【請求項１０】 上記第一の光路切り換え手段が、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置さ
れた第一の偏光子と、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、か
つ、上記第一の偏光子と上記熱レンズ補償手段の一方と
の間に配置された第一の音響光学素子と、 上記第一の偏光子で反射した光成分の光軸上で、かつ、
上記第一の偏光子と上記第二の反射手段との間に配置さ
れた第二の第二の音響光学素子と、から構成されてお
り、 上記第二の光路切り換え手段が、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置さ
れた第二の偏光子と、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、か
つ、上記第二の固体レーザロッドと上記第二の偏光子と
の間に配置された１／２波長板と、から構成されている
ことを特徴とする請求項６記載の固体レーザ発振器。 - 【請求項１１】 上記光路切り換え制御手段が、 上記第一の音響光学素子を駆動させる第一の音響光学素
子駆動電源と、 上記第二の音響光学素子を駆動させる第二の音響光学素
子駆動電源と、 上記第一及び第二の音響光学素子駆動電源の駆動条件を
制御する音響光学素子駆動電源制御装置と、 から構成されることを特徴とする請求項１０記載の固体
レーザ発振器。 - 【請求項１２】 上記光路切り換え制御手段が、 上記第一及び第二の音響光学素子のいずれか一方を駆動
させる音響光学素子駆動電源と、 上記音響光学素子駆動電源が出力する駆動電流の出力先
を切り換える駆動電流切り換え部と、 から構成されることを特徴とする請求項１０記載の固体
レーザ発振器。 - 【請求項１３】 上記第一の光路切り換え手段が、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置さ
れた第一の偏光子と、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、か
つ、上記第一の偏光子と上記熱レンズ補償手段の一方と
の間に配置された第一の１／４波長板と、 上記第一の偏光子で反射した光成分の光軸上で、かつ、
上記第一の偏光子と上記第二の反射手段との間に配置さ
れた第二の１／４波長板と、 上記第一の１／４波長板を回転させる第一の回転部と、 上記第二の１／４波長板を回転させる第二の回転部と、
から構成されており、 上記第二の光路切り換え手段が、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上に配置さ
れた第二の偏光子と、 上記第一及び第二の固体レーザロッドと同軸上で、か
つ、上記第二の固体レーザロッドと上記第二の偏光子と
の間に配置された１／２波長板と、から構成されている
ことを特徴とする請求項６記載の固体レーザ発振器。 - 【請求項１４】 上記光路切り換え制御手段が、 上記第一及び第二の回転部の回転を制御する回転制御部
から構成されることを特徴とする請求項１３記載の固体
レーザ発振器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34480299A JP2001168429A (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 固体レーザ発振器 |
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