JP2002050813A - 固体レーザ装置 - Google Patents
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- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高出力のレーザ光を得ることが可能であると
ともに、各励起媒質で発生する熱レンズ効果のばらつき
が小さな固体レーザ装置を提供すること。 【解決手段】 各励起媒質で発生する熱レンズ効果の大
きさを、ＬＤスタックに供給する電流をパラメータにと
って計測し、その計測結果に基づいて供給する電流値を
ＬＤスタックごとに設定調整した。
ともに、各励起媒質で発生する熱レンズ効果のばらつき
が小さな固体レーザ装置を提供すること。 【解決手段】 各励起媒質で発生する熱レンズ効果の大
きさを、ＬＤスタックに供給する電流をパラメータにと
って計測し、その計測結果に基づいて供給する電流値を
ＬＤスタックごとに設定調整した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の励起媒質を
直列に並べて構成する固体レーザ装置に関する。
直列に並べて構成する固体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高出力のレーザ光を得るために、複数の
励起媒質を備える固体レーザ装置が開発されている。し
かしながら複数の励起媒質を備えた固体レーザ装置の場
合、各励起媒質で発生する熱レンズ効果の大きさにばら
つきが生じるため、安定した発振モードを得ることおよ
び良好なビーム品質を得ることが困難となる。熱レンズ
効果とは、励起媒質を励起した際に媒質のレーザ光軸に
対して垂直な面内に、レーザの光軸をピークとした温度
分布が発生する結果、レーザの光軸をピークとした屈折
率分布が生じ、光学的には肉厚レンズと同等のふるまい
をする現象である。熱レンズ効果の大きさのばらつきを
軽減するためには、個々の励起媒質を励起する構成を全
く同様にしかつ個々の励起源への電力注入を等しくする
ことが考えられる。しかしながら、例えば励起源にラン
プを使用している場合、個々のランプ毎に劣化の進行状
況が異なるため、発光スペクトルや発光効率が変化して
始めは等しく保たれていた熱レンズ効果の大きさにばら
つきが生じてしまう。また、励起源として半導体レーザ
を用いた場合、励起光パワーや中心波長の個体差が大き
いため、励起媒質ごとの構成を等しくしてもやはり熱レ
ンズ効果の大きさにばらつきが生じてしまう。これによ
り安定した発振モードが得られなくなる。したがって、
安定した発振モードを得るためには、頻繁にランプ交換
をしたり、同程度の性能を有する半導体レーザを調達し
たりする必要があった。
励起媒質を備える固体レーザ装置が開発されている。し
かしながら複数の励起媒質を備えた固体レーザ装置の場
合、各励起媒質で発生する熱レンズ効果の大きさにばら
つきが生じるため、安定した発振モードを得ることおよ
び良好なビーム品質を得ることが困難となる。熱レンズ
効果とは、励起媒質を励起した際に媒質のレーザ光軸に
対して垂直な面内に、レーザの光軸をピークとした温度
分布が発生する結果、レーザの光軸をピークとした屈折
率分布が生じ、光学的には肉厚レンズと同等のふるまい
をする現象である。熱レンズ効果の大きさのばらつきを
軽減するためには、個々の励起媒質を励起する構成を全
く同様にしかつ個々の励起源への電力注入を等しくする
ことが考えられる。しかしながら、例えば励起源にラン
プを使用している場合、個々のランプ毎に劣化の進行状
況が異なるため、発光スペクトルや発光効率が変化して
始めは等しく保たれていた熱レンズ効果の大きさにばら
つきが生じてしまう。また、励起源として半導体レーザ
を用いた場合、励起光パワーや中心波長の個体差が大き
いため、励起媒質ごとの構成を等しくしてもやはり熱レ
ンズ効果の大きさにばらつきが生じてしまう。これによ
り安定した発振モードが得られなくなる。したがって、
安定した発振モードを得るためには、頻繁にランプ交換
をしたり、同程度の性能を有する半導体レーザを調達し
たりする必要があった。
【０００３】また、良好なビーム品質を得るためには、
個々の励起媒質間隔を可能な限り長くすることが好まし
い。しかし、励起媒質の間隔を長くすると、個々の励起
媒質におけるわずかな熱レンズ効果のばらつきが発振モ
ードを不安定にする。したがって、安定した発振モード
を得るために励起媒質間隔をある程度短くし、その代わ
りにビーム品質を犠牲にしていた。以上述べたように安
定した発振モードおよび良好なビーム品質を得るために
は各励起媒質で発生する熱レンズ効果のばらつきをなく
すことが前提となる。各励起媒質で発生する熱レンズ効
果のばらつきを軽減する方法として、特許第２７３８０
３８号公報に掲載されているように、少なくとも一つの
固体素子を励起するフラッシュランプ光源を、平均投入
電力が一定になるようにして点灯し、他の固体素子を励
起するフラッシュランプ光源を、所望のレーザ出力が得
られるように投入する電力を変化して点灯させ、さらに
上記のように少なくとも一つの固体素子の熱レンズ値を
補償するようにした固体レーザ装置が提案されている。
個々の励起媒質間隔を可能な限り長くすることが好まし
い。しかし、励起媒質の間隔を長くすると、個々の励起
媒質におけるわずかな熱レンズ効果のばらつきが発振モ
ードを不安定にする。したがって、安定した発振モード
を得るために励起媒質間隔をある程度短くし、その代わ
りにビーム品質を犠牲にしていた。以上述べたように安
定した発振モードおよび良好なビーム品質を得るために
は各励起媒質で発生する熱レンズ効果のばらつきをなく
すことが前提となる。各励起媒質で発生する熱レンズ効
果のばらつきを軽減する方法として、特許第２７３８０
３８号公報に掲載されているように、少なくとも一つの
固体素子を励起するフラッシュランプ光源を、平均投入
電力が一定になるようにして点灯し、他の固体素子を励
起するフラッシュランプ光源を、所望のレーザ出力が得
られるように投入する電力を変化して点灯させ、さらに
上記のように少なくとも一つの固体素子の熱レンズ値を
補償するようにした固体レーザ装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法の場合少なくとも一つのフラッシュランプ光源の平均
投入電力が一定になるようにして点灯する必要があるた
め、高出力のレーザ光を得るという複数の励起媒質を備
えるレーザ装置本来の目的を達成することができない。
本願発明はこのような課題を解決すべくなされたもので
あり、高出力のレーザ光を得ることが可能であるととも
に各励起媒質で発生する熱レンズ効果のばらつきが小さ
な固体レーザ装置を提供することを目的としている。
法の場合少なくとも一つのフラッシュランプ光源の平均
投入電力が一定になるようにして点灯する必要があるた
め、高出力のレーザ光を得るという複数の励起媒質を備
えるレーザ装置本来の目的を達成することができない。
本願発明はこのような課題を解決すべくなされたもので
あり、高出力のレーザ光を得ることが可能であるととも
に各励起媒質で発生する熱レンズ効果のばらつきが小さ
な固体レーザ装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光路上
に直列に配置された複数の励起媒質と、前記励起媒質に
励起光を照射するための複数の半導体レーザ装置と、前
記半導体レーザ装置に電力を供給するための電源と、前
記励起媒質の励起により発生する光を共振させる共振器
と、を備える固体レーザ装置において、前記電源は、前
記各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値が等しくなる
ように前記半導体レーザ装置に供給する電力が調整され
ていることを特徴とする固体レーザ装置である。また、
光路上に直列に配置された複数の励起媒質と、前記励起
媒質に励起光を照射するための複数の励起光源と、前記
励起光源に電力を供給するための電源と、前記励起媒質
の励起により発生する光を共振させる共振器と、を備え
る固体レーザ装置において、前記各励起媒質で発生する
熱レンズ効果の値が等しくなるように、前記励起光源の
温度調整をおこなう温度調整手段を備えていることを特
徴とする固体レーザ装置である。また、前記励起光源は
半導体レーザ装置であることを特徴とする請求項２記載
の固体レーザ装置である。また、光路上に直列に配置さ
れた複数の励起媒質と、前記励起媒質に励起光を照射す
るための複数の励起光源と、前記励起光源に電力を供給
するための電源と、前記励起媒質の励起により発生する
光を共振させる共振器と、を備える固体レーザ装置にお
いて、前記各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値が等
しくなるように、前記励起媒質ごとに温度調整を行なう
ための温度調整手段を備えていることを特徴とする固体
レーザ装置である。
に直列に配置された複数の励起媒質と、前記励起媒質に
励起光を照射するための複数の半導体レーザ装置と、前
記半導体レーザ装置に電力を供給するための電源と、前
記励起媒質の励起により発生する光を共振させる共振器
と、を備える固体レーザ装置において、前記電源は、前
記各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値が等しくなる
ように前記半導体レーザ装置に供給する電力が調整され
ていることを特徴とする固体レーザ装置である。また、
光路上に直列に配置された複数の励起媒質と、前記励起
媒質に励起光を照射するための複数の励起光源と、前記
励起光源に電力を供給するための電源と、前記励起媒質
の励起により発生する光を共振させる共振器と、を備え
る固体レーザ装置において、前記各励起媒質で発生する
熱レンズ効果の値が等しくなるように、前記励起光源の
温度調整をおこなう温度調整手段を備えていることを特
徴とする固体レーザ装置である。また、前記励起光源は
半導体レーザ装置であることを特徴とする請求項２記載
の固体レーザ装置である。また、光路上に直列に配置さ
れた複数の励起媒質と、前記励起媒質に励起光を照射す
るための複数の励起光源と、前記励起光源に電力を供給
するための電源と、前記励起媒質の励起により発生する
光を共振させる共振器と、を備える固体レーザ装置にお
いて、前記各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値が等
しくなるように、前記励起媒質ごとに温度調整を行なう
ための温度調整手段を備えていることを特徴とする固体
レーザ装置である。
【０００６】また、前記励起光源は、半導体レーザ装置
であることを特徴とする請求項４記載のレーザ装置であ
る。
であることを特徴とする請求項４記載のレーザ装置であ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図1に本発
明の第1の実施の形態に係る固体レーザ装置１０の構成
図を示す。この固体レーザ装置１０は、光共振器である
出力ミラー１２ａおよび高反射ミラー１２ｂと、その間
隙に２つの励起モジュール２０ａ，２０ｂを備える２段
式の固体レーザ装置１０である。各励起モジュールは、
ＹＡＧロッド２１と、ＹＡＧロッド２１を収納するため
のフローチューブ２２と、ＹＡＧロッド２１を冷却する
ための冷却器２３と、ＹＡＧロッド２１に励起光を照射
するための３つのＬＤスタック２７，２８，２９と、Ｌ
Ｄスタック２７，２８，２９を冷却するためのＬＤ冷却
器２５と、ＬＤスタック２７，２８，２９に内蔵される
レーザダイオードに電力を供給するための電源２６とか
ら構成される。以下各構成要素について説明する。励起
媒質であるＹＡＧロッド２１は、Ｎｄ（ネオジウム）を
０．８ａｔ％ドープしたＹＡＧ（イットリウム-アルミ
ニウム-ガーネット）結晶からなる。このＹＡＧロッド
２１は直径１０ｍｍ、長さ２００ｍｍ程度の円柱形状を
しており、２本のＹＡＧロッド２１ａ，２１ｂが光路上
に直列に配置される。
明の第1の実施の形態に係る固体レーザ装置１０の構成
図を示す。この固体レーザ装置１０は、光共振器である
出力ミラー１２ａおよび高反射ミラー１２ｂと、その間
隙に２つの励起モジュール２０ａ，２０ｂを備える２段
式の固体レーザ装置１０である。各励起モジュールは、
ＹＡＧロッド２１と、ＹＡＧロッド２１を収納するため
のフローチューブ２２と、ＹＡＧロッド２１を冷却する
ための冷却器２３と、ＹＡＧロッド２１に励起光を照射
するための３つのＬＤスタック２７，２８，２９と、Ｌ
Ｄスタック２７，２８，２９を冷却するためのＬＤ冷却
器２５と、ＬＤスタック２７，２８，２９に内蔵される
レーザダイオードに電力を供給するための電源２６とか
ら構成される。以下各構成要素について説明する。励起
媒質であるＹＡＧロッド２１は、Ｎｄ（ネオジウム）を
０．８ａｔ％ドープしたＹＡＧ（イットリウム-アルミ
ニウム-ガーネット）結晶からなる。このＹＡＧロッド
２１は直径１０ｍｍ、長さ２００ｍｍ程度の円柱形状を
しており、２本のＹＡＧロッド２１ａ，２１ｂが光路上
に直列に配置される。
【０００８】フローチューブ２２は、ＹＡＧロッド２１
を収納する。このフローチューブ２２の外側面には、後
述するＬＤスタックから出射されたレーザ光の反射を防
止するための反射防止膜が形成されている。またフロー
チューブ２２の内面には、レーザ光が高効率でＹＡＧロ
ッド２１に吸収されるように、高反射コートが施されて
いる。また、冷却器２３はＹＡＧロッド２１を冷却する
ための冷却水をフローチューブ２２内部に循環させる。
励起源であるＬＤスタック２７，２８，２９は、主波長
８０７ｎｍの励起光をＹＡＧロッド２１に照射する。こ
のＬＤスタック２７，２８，２９は、図２に示されるよ
うにレーザダイオードを行列状に配列してスタックした
ものであり、ＹＡＧロッド２１の側面をｐ偏光で照射す
るように配設されている。また、ＹＡＧロッド２１内の
励起分布に偏りが生じないように、図３に示されるよう
に１つのＹＡＧロッド２１の周囲に３つのＬＤスタック
２７，２８，２９が１２０度ごとに等配置されている。
また、ＬＤスタック２７，２８，２９とＹＡＧロッド２
１の間には励起光をコリメートするためのコリメータレ
ンズ３１，３２，３３が配置されている。また、ＬＤス
タック２７，２８，２９を冷却するために、各ＬＤスタ
ックに内蔵されている放熱板内部に冷却水を循環させる
機能をＬＤ冷却器２５は有する。
を収納する。このフローチューブ２２の外側面には、後
述するＬＤスタックから出射されたレーザ光の反射を防
止するための反射防止膜が形成されている。またフロー
チューブ２２の内面には、レーザ光が高効率でＹＡＧロ
ッド２１に吸収されるように、高反射コートが施されて
いる。また、冷却器２３はＹＡＧロッド２１を冷却する
ための冷却水をフローチューブ２２内部に循環させる。
励起源であるＬＤスタック２７，２８，２９は、主波長
８０７ｎｍの励起光をＹＡＧロッド２１に照射する。こ
のＬＤスタック２７，２８，２９は、図２に示されるよ
うにレーザダイオードを行列状に配列してスタックした
ものであり、ＹＡＧロッド２１の側面をｐ偏光で照射す
るように配設されている。また、ＹＡＧロッド２１内の
励起分布に偏りが生じないように、図３に示されるよう
に１つのＹＡＧロッド２１の周囲に３つのＬＤスタック
２７，２８，２９が１２０度ごとに等配置されている。
また、ＬＤスタック２７，２８，２９とＹＡＧロッド２
１の間には励起光をコリメートするためのコリメータレ
ンズ３１，３２，３３が配置されている。また、ＬＤス
タック２７，２８，２９を冷却するために、各ＬＤスタ
ックに内蔵されている放熱板内部に冷却水を循環させる
機能をＬＤ冷却器２５は有する。
【０００９】光共振器である高反射ミラー１２ｂと出力
ミラー１２ａは、励起により発生した光を共振させるよ
う、直列に配置された２本のＹＡＧロッド２１ａ，２１
ｂの両端側に配置されている。電源２６はＬＤスタック
２７，２８，２９に内蔵されているレーザダイオードに
電力を供給する。電源２６は励起モジュール２０ａ，２
０ｂごとに設けられており、ＹＡＧロッド２１ａ，２１
ｂで発生する熱レンズ効果のばらつきが軽減され、等し
くなるよう予め供給する電流値が調整されている。熱レ
ンズ効果の値の計測、および各電源２６が供給する電流
の設定は以下のように行なわれる。熱レンズ効果とは、
励起媒質を励起した際に媒質のレーザ光軸に対して垂直
な面内に、レーザの光軸をピークとした屈折率分布が形
成され、光学的には肉厚レンズと同等のふるまいをする
現象である。本実施の形態に係る固体レーザ装置１０で
は、ＹＡＧロッド２１ａ，２１ｂで発生する熱レンズ効
果の大きさを事前に計測し、ＹＡＧロッド２１ａ，２１
ｂで発生する熱レンズ効果のばらつきが軽減され、等し
くなるようにしたものである。熱レンズ効果の大きさは
以下のように計測される。
ミラー１２ａは、励起により発生した光を共振させるよ
う、直列に配置された２本のＹＡＧロッド２１ａ，２１
ｂの両端側に配置されている。電源２６はＬＤスタック
２７，２８，２９に内蔵されているレーザダイオードに
電力を供給する。電源２６は励起モジュール２０ａ，２
０ｂごとに設けられており、ＹＡＧロッド２１ａ，２１
ｂで発生する熱レンズ効果のばらつきが軽減され、等し
くなるよう予め供給する電流値が調整されている。熱レ
ンズ効果の値の計測、および各電源２６が供給する電流
の設定は以下のように行なわれる。熱レンズ効果とは、
励起媒質を励起した際に媒質のレーザ光軸に対して垂直
な面内に、レーザの光軸をピークとした屈折率分布が形
成され、光学的には肉厚レンズと同等のふるまいをする
現象である。本実施の形態に係る固体レーザ装置１０で
は、ＹＡＧロッド２１ａ，２１ｂで発生する熱レンズ効
果の大きさを事前に計測し、ＹＡＧロッド２１ａ，２１
ｂで発生する熱レンズ効果のばらつきが軽減され、等し
くなるようにしたものである。熱レンズ効果の大きさは
以下のように計測される。
【００１０】ＬＤスタック２７，２８，２９から励起光
を照射した状態で、プローブ光をＹＡＧロッド２１に入
射させる。励起光の照射によりＹＡＧロッド２１の内部
には屈折率分布が生じる。このためプローブ光は所定距
離はなれた位置に焦点を結ぶ。この後方焦点距離の値を
熱レンズ効果の値とここで定義する。図４に、各モジュ
ールに備わるレーザダイオードに供給する電流の合計を
横軸にとり、ＹＡＧロッド２１ａ，２１ｂごとの後方焦
点距離を縦軸にとったグラフを示す。電流値が大きいほ
ど後方焦点距離が短くなるのは、大きな電流を流して励
起光のエネルギ出力が大きくなるほど励起媒質内部の屈
折率分布の偏りが大きくなって発生する熱レンズ効果が
顕著になるためである。また、電流値が同じでも励起媒
質ごとに後方焦点距離が異なるのは、レーザダイオード
ごとに主波長が±３ｎｍほどのばらつきを有すること
と、レーザダイオードごとに発光効率が１０〜２０％ほ
どのばらつきを有することが原因となっている。いま、
励起媒質の後方焦点距離が等しいときの電流の違いは約
２Ａである。従って、励起モジュール２０ａに備わるレ
ーザダイオードに供給する電流を、励起モジュール２０
ｂに備わるレーザダイオードに供給する電流より２Ａ多
くなるように電源２６ａ，２６ｂは予め調整されてい
る。
を照射した状態で、プローブ光をＹＡＧロッド２１に入
射させる。励起光の照射によりＹＡＧロッド２１の内部
には屈折率分布が生じる。このためプローブ光は所定距
離はなれた位置に焦点を結ぶ。この後方焦点距離の値を
熱レンズ効果の値とここで定義する。図４に、各モジュ
ールに備わるレーザダイオードに供給する電流の合計を
横軸にとり、ＹＡＧロッド２１ａ，２１ｂごとの後方焦
点距離を縦軸にとったグラフを示す。電流値が大きいほ
ど後方焦点距離が短くなるのは、大きな電流を流して励
起光のエネルギ出力が大きくなるほど励起媒質内部の屈
折率分布の偏りが大きくなって発生する熱レンズ効果が
顕著になるためである。また、電流値が同じでも励起媒
質ごとに後方焦点距離が異なるのは、レーザダイオード
ごとに主波長が±３ｎｍほどのばらつきを有すること
と、レーザダイオードごとに発光効率が１０〜２０％ほ
どのばらつきを有することが原因となっている。いま、
励起媒質の後方焦点距離が等しいときの電流の違いは約
２Ａである。従って、励起モジュール２０ａに備わるレ
ーザダイオードに供給する電流を、励起モジュール２０
ｂに備わるレーザダイオードに供給する電流より２Ａ多
くなるように電源２６ａ，２６ｂは予め調整されてい
る。
【００１１】レーザダイオードから出射されるレーザ光
は、スペクトル幅が数ｎｍと狭くかつレーザダイオード
によって主波長が±３ｎｍ程度のばらつきを有する。ま
た、励起媒質であるＹＡＧロッド２１の吸収効率は数ｎ
ｍの波長の差によって大きく異なる。さらにレーザダイ
オードの発光効率は１０〜２０％の個体差を生じる。こ
のため、同一の電流を供給して励起媒質を励起させたと
しても、励起媒質で発生する熱レンズ効果の大きさは異
なる。また、わずかな電流変化に対して熱レンズ効果は
大きく変化する。本発明はこのような、 （１）同一の電流を流しても各励起媒質で発生する熱レ
ンズ効果の大きさは異なること（２）熱レンズ効果の大
きさの変化は、電流の変化に対して大きいことを鑑みて
なされたものであり、各励起媒質で発生する熱レンズ効
果の値が等しくなるように、レーザダイオードに供給す
る電力を調整したものである。また、このような構成を
実現するために、予め励起媒質ごとに発生する熱レンズ
効果の値と供給する電流の関係を計測したものである。
このようにすることによって、熱レンズ効果のばらつき
が小さく、かつ高出力のレーザ装置を提供することがで
きる。
は、スペクトル幅が数ｎｍと狭くかつレーザダイオード
によって主波長が±３ｎｍ程度のばらつきを有する。ま
た、励起媒質であるＹＡＧロッド２１の吸収効率は数ｎ
ｍの波長の差によって大きく異なる。さらにレーザダイ
オードの発光効率は１０〜２０％の個体差を生じる。こ
のため、同一の電流を供給して励起媒質を励起させたと
しても、励起媒質で発生する熱レンズ効果の大きさは異
なる。また、わずかな電流変化に対して熱レンズ効果は
大きく変化する。本発明はこのような、 （１）同一の電流を流しても各励起媒質で発生する熱レ
ンズ効果の大きさは異なること（２）熱レンズ効果の大
きさの変化は、電流の変化に対して大きいことを鑑みて
なされたものであり、各励起媒質で発生する熱レンズ効
果の値が等しくなるように、レーザダイオードに供給す
る電力を調整したものである。また、このような構成を
実現するために、予め励起媒質ごとに発生する熱レンズ
効果の値と供給する電流の関係を計測したものである。
このようにすることによって、熱レンズ効果のばらつき
が小さく、かつ高出力のレーザ装置を提供することがで
きる。
【００１２】なお、励起源は２次元ＬＤアレイレーザ等
他の半導体レーザ光源でも良い。また、励起媒質はＮ
ｄ：ＹＡＧに限られず他の物質でも適用可能である。ま
た、ＬＤスタック２７，２８，２９の数は３つに限られ
ない。例えばＬＤスタックとＹＡＧロッドを一対一にし
ても良い。また、電源２６はＬＤスタック２７，２８，
２９ごとに配設して、ＬＤスタック２７，２８，２９ご
との出力効率の差異を加味して供給電流を調整しても良
い。また励起媒質は２つに限られず例えば４つのＹＡＧ
ロッド２１を直列に配列しても良い。また、励起源は必
ずしも一つの励起媒質単位で配設する必要も無く、たと
えば２つの励起媒質に対して励起光を照射するようにし
ても良い。なお、本発明における「各励起媒質における
熱レンズ効果の値が等しくなるように」とは、各励起媒
質における熱レンズ効果の値の差が小さくなることをい
い、必ずしも各励起媒質における熱レンズ効果の値が同
一になることを意味するものではない。また、熱レンズ
効果の値は、本実施の形態に示された方法に限られず、
例えば所定距離離れた位置におけるプローブ光のビーム
径を測定し、そのビーム径の値を熱レンズ効果の値とし
ても良い。その他本実施の形態は同様の趣旨において種
々変形可能である。
他の半導体レーザ光源でも良い。また、励起媒質はＮ
ｄ：ＹＡＧに限られず他の物質でも適用可能である。ま
た、ＬＤスタック２７，２８，２９の数は３つに限られ
ない。例えばＬＤスタックとＹＡＧロッドを一対一にし
ても良い。また、電源２６はＬＤスタック２７，２８，
２９ごとに配設して、ＬＤスタック２７，２８，２９ご
との出力効率の差異を加味して供給電流を調整しても良
い。また励起媒質は２つに限られず例えば４つのＹＡＧ
ロッド２１を直列に配列しても良い。また、励起源は必
ずしも一つの励起媒質単位で配設する必要も無く、たと
えば２つの励起媒質に対して励起光を照射するようにし
ても良い。なお、本発明における「各励起媒質における
熱レンズ効果の値が等しくなるように」とは、各励起媒
質における熱レンズ効果の値の差が小さくなることをい
い、必ずしも各励起媒質における熱レンズ効果の値が同
一になることを意味するものではない。また、熱レンズ
効果の値は、本実施の形態に示された方法に限られず、
例えば所定距離離れた位置におけるプローブ光のビーム
径を測定し、そのビーム径の値を熱レンズ効果の値とし
ても良い。その他本実施の形態は同様の趣旨において種
々変形可能である。
【００１３】（第２の実施の形態）第２の実施の形態に
係る固体レーザ装置４０は、励起源の温度を制御するこ
とにより、各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値が等
しくなるようにしたものである。すなわち第1の実施の
形態との変更点は、各励起モジュール４３に備わるレー
ザダイオードに供給する電流値を励起モジュールごとに
変化させなくするとともに、各ＬＤスタック２７，２
８，２９を冷却するためのＬＤ冷却器４１ａ，４１ｂの
温度設定を励起モジュールごとに調整設定することによ
り、励起媒質ごとの熱レンズ効果が等しくなる構成とし
たものである。なお第１の実施の形態にかかる固体レー
ザ装置４０の構成と同じ機能を奏する構成要素について
は同じ番号を付し、説明を省略する。第２の実施の形態
においては、励起モジュール４２ａ，４２ｂごとに、Ｌ
Ｄスタック２７，２８，２９の動作温度およびレーザダ
イオードに供給する電流をパラメータにとって、第１の
実施の形態と同様にＹＡＧロッド２１にプローブ光を入
射させてその焦点距離を計測する。図６にその計測結果
を示す。実線が励起モジュール４２ａについての後方焦
点距離を示し、破線が励起モジュール４２ｂについての
後方焦点距離を示している。励起モジュール４２ａのＬ
Ｄスタックの動作温度が２５度のときの後方焦点距離
と、励起モジュール４２ｂのＬＤスタックの動作温度が
３０度のときの後方焦点距離がほぼ一致することがわか
る。したがって、ＬＤスタックを冷却するための冷却水
の温度を励起モジュール４２ａにあっては２５度、励起
モジュール４２ｂにあっては３０度と各ＬＤ冷却器４１
ａ，ｂを調整することによって、各励起媒質で発生する
熱レンズ効果の大きさを略等しくすることが可能とな
る。
係る固体レーザ装置４０は、励起源の温度を制御するこ
とにより、各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値が等
しくなるようにしたものである。すなわち第1の実施の
形態との変更点は、各励起モジュール４３に備わるレー
ザダイオードに供給する電流値を励起モジュールごとに
変化させなくするとともに、各ＬＤスタック２７，２
８，２９を冷却するためのＬＤ冷却器４１ａ，４１ｂの
温度設定を励起モジュールごとに調整設定することによ
り、励起媒質ごとの熱レンズ効果が等しくなる構成とし
たものである。なお第１の実施の形態にかかる固体レー
ザ装置４０の構成と同じ機能を奏する構成要素について
は同じ番号を付し、説明を省略する。第２の実施の形態
においては、励起モジュール４２ａ，４２ｂごとに、Ｌ
Ｄスタック２７，２８，２９の動作温度およびレーザダ
イオードに供給する電流をパラメータにとって、第１の
実施の形態と同様にＹＡＧロッド２１にプローブ光を入
射させてその焦点距離を計測する。図６にその計測結果
を示す。実線が励起モジュール４２ａについての後方焦
点距離を示し、破線が励起モジュール４２ｂについての
後方焦点距離を示している。励起モジュール４２ａのＬ
Ｄスタックの動作温度が２５度のときの後方焦点距離
と、励起モジュール４２ｂのＬＤスタックの動作温度が
３０度のときの後方焦点距離がほぼ一致することがわか
る。したがって、ＬＤスタックを冷却するための冷却水
の温度を励起モジュール４２ａにあっては２５度、励起
モジュール４２ｂにあっては３０度と各ＬＤ冷却器４１
ａ，ｂを調整することによって、各励起媒質で発生する
熱レンズ効果の大きさを略等しくすることが可能とな
る。
【００１４】励起源に半導体レーザ光源を用いた場合、
半導体レーザ光源の動作温度によって半導体レーザ光源
からの励起光の中心波長を制御することが出来る。半導
体レーザ光源の波長は約８０７ｎｍに励起媒質であるＹ
ＡＧロッドへの吸収ピークがあり、このとき励起媒質の
熱レンズ効果が最大になる。本実施の形態に示された固
体レーザ装置おいては、予めＬＤスタックの動作温度ご
とに各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値を計測しこ
の計測結果に基づいて各ＬＤスタックの温度調整をした
ため、各励起媒質で発生する熱レンズ効果の大きさのば
らつきを軽減し、等しくすることが可能となる。なお冷
却手段は本実施の形態に限られず、冷却媒体を用いた方
式や空冷の方式その他の冷却方式を用いることも可能で
ある。また、励起光源は半導体レーザ装置に限られず例
えばフラッシュランプ等の光源を用いても良い。その他
本実施の形態は第１の実施の形態で示されたのと同様に
種々変形可能である。 （第３の実施の形態）第３の実施の形態に係る固体レー
ザ装置は、励起媒質であるＹＡＧロッドの温度調整を行
うことにより、各ＹＡＧロッドで発生する熱レンズ効果
の値のばらつきを軽減するためのものである。すなわ
ち、ＹＡＧロッドの冷却温度およびモジュールに備わる
レーザダイオードに流す電流をパラメータにとってプロ
ーブ光の後方焦点距離を計測し、この結果に基づいて各
励起媒質の温度調整を行う。具体的には、ＹＡＧロッド
を収納するフローチューブ内を循環する冷却水の温度を
調整することによりＹＡＧロッドの温度調整が可能にな
る。励起媒質の温度が低下するほど熱レンズ効果の大き
さが小さくなることに着目し、事前に励起媒質の温度ご
との熱レンズ効果の大きさを計測してその計測結果に基
づいて温度調整をした。このため冷却水の温度調整をす
るだけで、各励起媒質で発生する熱レンズ効果の大きさ
のばらつきを軽減することができる。なお、本願発明は
本実施の形態に限られず、前記実施の形態で示されたの
と同様に種々変形可能である。また、前記実施の形態を
組み合わせることも可能である。たとえば、励起源に供
給する電力量、励起源の動作温度、励起媒質の冷却温度
をパラメータにとって、励起媒質で発生する熱レンズ効
果の大きさを計測し、この結果に基づいて各パラメータ
を決定することも可能である。
半導体レーザ光源の動作温度によって半導体レーザ光源
からの励起光の中心波長を制御することが出来る。半導
体レーザ光源の波長は約８０７ｎｍに励起媒質であるＹ
ＡＧロッドへの吸収ピークがあり、このとき励起媒質の
熱レンズ効果が最大になる。本実施の形態に示された固
体レーザ装置おいては、予めＬＤスタックの動作温度ご
とに各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値を計測しこ
の計測結果に基づいて各ＬＤスタックの温度調整をした
ため、各励起媒質で発生する熱レンズ効果の大きさのば
らつきを軽減し、等しくすることが可能となる。なお冷
却手段は本実施の形態に限られず、冷却媒体を用いた方
式や空冷の方式その他の冷却方式を用いることも可能で
ある。また、励起光源は半導体レーザ装置に限られず例
えばフラッシュランプ等の光源を用いても良い。その他
本実施の形態は第１の実施の形態で示されたのと同様に
種々変形可能である。 （第３の実施の形態）第３の実施の形態に係る固体レー
ザ装置は、励起媒質であるＹＡＧロッドの温度調整を行
うことにより、各ＹＡＧロッドで発生する熱レンズ効果
の値のばらつきを軽減するためのものである。すなわ
ち、ＹＡＧロッドの冷却温度およびモジュールに備わる
レーザダイオードに流す電流をパラメータにとってプロ
ーブ光の後方焦点距離を計測し、この結果に基づいて各
励起媒質の温度調整を行う。具体的には、ＹＡＧロッド
を収納するフローチューブ内を循環する冷却水の温度を
調整することによりＹＡＧロッドの温度調整が可能にな
る。励起媒質の温度が低下するほど熱レンズ効果の大き
さが小さくなることに着目し、事前に励起媒質の温度ご
との熱レンズ効果の大きさを計測してその計測結果に基
づいて温度調整をした。このため冷却水の温度調整をす
るだけで、各励起媒質で発生する熱レンズ効果の大きさ
のばらつきを軽減することができる。なお、本願発明は
本実施の形態に限られず、前記実施の形態で示されたの
と同様に種々変形可能である。また、前記実施の形態を
組み合わせることも可能である。たとえば、励起源に供
給する電力量、励起源の動作温度、励起媒質の冷却温度
をパラメータにとって、励起媒質で発生する熱レンズ効
果の大きさを計測し、この結果に基づいて各パラメータ
を決定することも可能である。
【００１５】
【発明の効果】 各励起媒質で発生する熱レンズ効果の
大きさを各種パラメータごとに計測し、その計測結果に
基づいて固体レーザ装置を構成したので、高出力のレー
ザ光を得ることが可能であるとともに各励起媒質で発生
する熱レンズ効果が等しい固体レーザ装置を提供するこ
とができた。
大きさを各種パラメータごとに計測し、その計測結果に
基づいて固体レーザ装置を構成したので、高出力のレー
ザ光を得ることが可能であるとともに各励起媒質で発生
する熱レンズ効果が等しい固体レーザ装置を提供するこ
とができた。
【図１】第１の実施の形態にかかる固体レーザ装置の構
成を模式的に示した図。
成を模式的に示した図。
【図２】第１の実施の形態に係るＬＤスタックを模式的
に示した図。
に示した図。
【図３】第１の実施の形態においてＹＡＧロッドに励起
光が照射されていることを模式的に示した図。
光が照射されていることを模式的に示した図。
【図４】第１の実施の形態において励起媒質ごとの後方
焦点距離を励起モジュールに供給する電流ごとに計測し
て得られたグラフ。
焦点距離を励起モジュールに供給する電流ごとに計測し
て得られたグラフ。
【図５】第２の実施の形態にかかる固体レーザ装置を模
式的に示した図。
式的に示した図。
【図６】第２の実施の形態において励起媒質ごとの後方
焦点距離を励起源の動作温度ごとに計測して得られたグ
ラフ。
焦点距離を励起源の動作温度ごとに計測して得られたグ
ラフ。
１０ 固体レーザ装置、 ２０ａ，２０ｂ 励起モジュール、 ２１ａ，２１ｂ ＹＡＧロッド、 ２５ａ，２５ｂ ＬＤ冷却器、 ２６ａ，２６ｂ 電源。
Claims (5)
- 【請求項１】 光路上に直列に配置された複数の励起媒
質と、 前記励起媒質に励起光を照射するための複数の半導体レ
ーザ装置と、 前記半導体レーザ装置に電力を供給するための電源と、 前記励起媒質の励起により発生する光を共振させる共振
器と、を備える固体レーザ装置において、 前記電源は、前記各励起媒質で発生する熱レンズ効果の
値が等しくなるように前記半導体レーザ装置に供給する
電力が調整されていることを特徴とする固体レーザ装
置。 - 【請求項２】 光路上に直列に配置された複数の励起媒
質と、 前記励起媒質に励起光を照射するための複数の励起光源
と、 前記励起光源に電力を供給するための電源と、 前記励起媒質の励起により発生する光を共振させる共振
器と、を備える固体レーザ装置において、 前記各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値が等しくな
るように、前記励起光源の温度調整をおこなう温度調整
手段を備えていることを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記励起光源は半導体レーザ装置である
ことを特徴とする請求項２記載の固体レーザ装置。 - 【請求項４】 光路上に直列に配置された複数の励起媒
質と、 前記励起媒質に励起光を照射するための複数の励起光源
と、 前記励起光源に電力を供給するための電源と、 前記励起媒質の励起により発生する光を共振させる共振
器と、を備える固体レーザ装置において、 前記各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値の値が等し
くなるように、前記励起媒質ごとに前記励起媒質の温度
調整を行なうための温度調整手段を備えていることを特
徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記励起光源は、半導体レーザ装置であ
ることを特徴とする請求項４記載の固体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000238013A JP2002050813A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 固体レーザ装置 |
| DE2001137236 DE10137236A1 (de) | 2000-08-07 | 2001-07-30 | Festkörperlaservorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000238013A JP2002050813A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002050813A true JP2002050813A (ja) | 2002-02-15 |
Family
ID=18729782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000238013A Pending JP2002050813A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 固体レーザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002050813A (ja) |
| DE (1) | DE10137236A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002091533A1 (en) * | 2001-05-07 | 2002-11-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser device, method of exciting the same, and laser processing machine |
| WO2006061891A1 (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | レーザダイオード励起固体レーザ発振器および該発振器におけるレーザダイオード制御方法 |
| CN107442929A (zh) * | 2013-12-13 | 2017-12-08 | 应用材料公司 | 光纤阵列线路发生器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005028131A1 (de) * | 2005-06-10 | 2006-12-28 | Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg | Lasersystem |
-
2000
- 2000-08-07 JP JP2000238013A patent/JP2002050813A/ja active Pending
-
2001
- 2001-07-30 DE DE2001137236 patent/DE10137236A1/de not_active Ceased
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002091533A1 (en) * | 2001-05-07 | 2002-11-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser device, method of exciting the same, and laser processing machine |
| US7280577B2 (en) | 2001-05-07 | 2007-10-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Pumping method for laser equipment |
| WO2006061891A1 (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | レーザダイオード励起固体レーザ発振器および該発振器におけるレーザダイオード制御方法 |
| US7701990B2 (en) | 2004-12-08 | 2010-04-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser diode pumped solid-state laser oscillator and laser diode control method of the oscillator |
| CN107442929A (zh) * | 2013-12-13 | 2017-12-08 | 应用材料公司 | 光纤阵列线路发生器 |
| US10537965B2 (en) | 2013-12-13 | 2020-01-21 | Applied Materials, Inc. | Fiber array line generator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10137236A1 (de) | 2002-07-04 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050414 |
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| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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