JP2546145B2 - ランプ励起ＴＥＭｏｏモード固体レーザ装置 - Google Patents
ランプ励起ＴＥＭｏｏモード固体レーザ装置Info
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- JP2546145B2 JP2546145B2 JP5150924A JP15092493A JP2546145B2 JP 2546145 B2 JP2546145 B2 JP 2546145B2 JP 5150924 A JP5150924 A JP 5150924A JP 15092493 A JP15092493 A JP 15092493A JP 2546145 B2 JP2546145 B2 JP 2546145B2
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- laser device
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ランプ励起を用い
て、ＴＥＭｏｏモードの高出力レーザ光を発生する固体
レーザ装置に関する。
て、ＴＥＭｏｏモードの高出力レーザ光を発生する固体
レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ランプ励起の固体レーザ装置は図
２に示す楕円集光器を利用した光励起法が用いられてい
る。楕円状に形成され、表面が高い反射率を有するよう
加工された集光器１の各焦点に励起ランプ２とロッド状
レーザ媒質３を配置した構造である。まず、励起ランプ
２の発光により発生した励起光は四方八方に進行する。
領域Ａに発生した大部分の励起光ｌは楕円状に形成され
た集光器１により反射され、ロッド状レーザ媒質３に集
光される。また、領域Ｂに発生した励起光は、集光器１
により反射された後、励起ランプ２内のプラズマに再吸
収される。更に、領域Ｃに発生した励起光は、集光器１
の反射鏡に照射することなく、直接的にレーザ媒質３に
吸収される。
２に示す楕円集光器を利用した光励起法が用いられてい
る。楕円状に形成され、表面が高い反射率を有するよう
加工された集光器１の各焦点に励起ランプ２とロッド状
レーザ媒質３を配置した構造である。まず、励起ランプ
２の発光により発生した励起光は四方八方に進行する。
領域Ａに発生した大部分の励起光ｌは楕円状に形成され
た集光器１により反射され、ロッド状レーザ媒質３に集
光される。また、領域Ｂに発生した励起光は、集光器１
により反射された後、励起ランプ２内のプラズマに再吸
収される。更に、領域Ｃに発生した励起光は、集光器１
の反射鏡に照射することなく、直接的にレーザ媒質３に
吸収される。
【０００３】一方、上述の固体レーザ装置で励起された
レーザ媒質３により、ＴＥＭｏｏモードの空間モードを
有するレーザ光を発生させる場合、ＴＥＭｏｏモードの
レーザ光がレーザ媒質３内で増幅作用を受ける領域は、
ロッド中心軸付近の小領域Ｄである。この領域の励起に
寄与する励起光としては、領域Ａに発生し、集光される
部分が大勢を占め、領域Ｃに発生した直接励起光は、発
散するため寄与は少ない。
レーザ媒質３により、ＴＥＭｏｏモードの空間モードを
有するレーザ光を発生させる場合、ＴＥＭｏｏモードの
レーザ光がレーザ媒質３内で増幅作用を受ける領域は、
ロッド中心軸付近の小領域Ｄである。この領域の励起に
寄与する励起光としては、領域Ａに発生し、集光される
部分が大勢を占め、領域Ｃに発生した直接励起光は、発
散するため寄与は少ない。
【０００４】また、固体レーザ装置では、レーザ媒質３
に吸収される光エネルギーの中でレーザ出力として抽出
できず、熱エネルギーとして蓄積される分により、ロッ
ドの中心軸から半径方向に温度勾配を生じ、熱レンズ効
果や熱応力歪みを引き起こす。高出力ＴＥＭｏｏモード
のレーザ光を発生する装置では、励起光エネルギーの増
加に共ない、前述の熱的に誘起される効果が著しくな
り、空間モードは多モード化し、ＴＥＭｏｏモードの出
力を制限する要因となる問題があった。
に吸収される光エネルギーの中でレーザ出力として抽出
できず、熱エネルギーとして蓄積される分により、ロッ
ドの中心軸から半径方向に温度勾配を生じ、熱レンズ効
果や熱応力歪みを引き起こす。高出力ＴＥＭｏｏモード
のレーザ光を発生する装置では、励起光エネルギーの増
加に共ない、前述の熱的に誘起される効果が著しくな
り、空間モードは多モード化し、ＴＥＭｏｏモードの出
力を制限する要因となる問題があった。
【０００５】領域を発生した直接励起光は、ＴＥＭｏｏ
モードの利得領域Ｄの励起への寄与が少なく、むしろ、
その熱損失によって熱的に誘起される効果の方に寄与
し、ＴＥＭｏｏモードの高出力化を制限する。
モードの利得領域Ｄの励起への寄与が少なく、むしろ、
その熱損失によって熱的に誘起される効果の方に寄与
し、ＴＥＭｏｏモードの高出力化を制限する。
【０００６】特に、レーザ媒質４のＸ軸方向に励起しラ
ンプ２の方向から強く吸収されるため、ロッド中心に対
し非対称な温度勾配を作り出す。実際に励起光エネルギ
ーの増加に共なう空間モードの多モード化は、Ｘ方向に
分離した空間モードだるＴＥＭ10モードへ移行する傾向
がある。
ンプ２の方向から強く吸収されるため、ロッド中心に対
し非対称な温度勾配を作り出す。実際に励起光エネルギ
ーの増加に共なう空間モードの多モード化は、Ｘ方向に
分離した空間モードだるＴＥＭ10モードへ移行する傾向
がある。
【０００７】以上のように、楕円集光器を用いたＴＥＭ
ｏｏモード固体レーザ装置では、直接励起光がＴＥＭｏ
ｏモードの高出力化を制限する一つの要因となってい
た。
ｏｏモード固体レーザ装置では、直接励起光がＴＥＭｏ
ｏモードの高出力化を制限する一つの要因となってい
た。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この従来の固体レーザ
装置では、一定の共振器構成の中に、レーザ媒質を設置
した場合、励起光エネルギーを高くして、ＴＥＭｏｏモ
ードのレーザ出力エネルギーを大きくしても、ある値に
おいて熱的に誘起される効果により、多モード化してし
まう。
装置では、一定の共振器構成の中に、レーザ媒質を設置
した場合、励起光エネルギーを高くして、ＴＥＭｏｏモ
ードのレーザ出力エネルギーを大きくしても、ある値に
おいて熱的に誘起される効果により、多モード化してし
まう。
【０００９】この、熱的に誘起される効果を軽減するた
め、励起光の中のレーザ媒質の励起に寄与しない不要な
波長成分を除去するため、吸収フィルターを励起ランプ
とレーザ媒質の間に挿入する方法が行われていた。しか
し励起に寄与する波長成分の若干の損失により、結果的
に励起光エネルギーは、フィルターが無い時よりも高く
上げられるが、ＴＥＭｏｏモードの最大レーザ出力とし
ては、大きな値が得られないという問題があった。
め、励起光の中のレーザ媒質の励起に寄与しない不要な
波長成分を除去するため、吸収フィルターを励起ランプ
とレーザ媒質の間に挿入する方法が行われていた。しか
し励起に寄与する波長成分の若干の損失により、結果的
に励起光エネルギーは、フィルターが無い時よりも高く
上げられるが、ＴＥＭｏｏモードの最大レーザ出力とし
ては、大きな値が得られないという問題があった。
【００１０】この発明の目的は、ＴＥＭｏｏモードのレ
ーザ出力に寄与する励起光の損失と極力抑えたまま、空
間モードが変化する励起光エネルギーの値を高くするこ
とにより、従来以上に高出力のＴＥＭｏｏモードのレー
ザ光を発生する固体レーザ装置を提供することにある。
ーザ出力に寄与する励起光の損失と極力抑えたまま、空
間モードが変化する励起光エネルギーの値を高くするこ
とにより、従来以上に高出力のＴＥＭｏｏモードのレー
ザ光を発生する固体レーザ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、楕円集光器の各焦点付近に励起ランプ
とロッド状レーザ媒質が配置され、上記励起ランプの中
心から、上記ロッド状レーザ媒質に引いた接線で囲まれ
る角度内の領域を遮断する目的の要素を上記励起ランプ
と上記ロッド状レーザ媒質の間に設置する。それによ
り、上記レーザ媒質を直接的に照射する直接励起光を遮
断し、熱的に誘起される効果を軽減し、ＴＥＭｏｏモー
ドの高出力化を行う。
め、この発明は、楕円集光器の各焦点付近に励起ランプ
とロッド状レーザ媒質が配置され、上記励起ランプの中
心から、上記ロッド状レーザ媒質に引いた接線で囲まれ
る角度内の領域を遮断する目的の要素を上記励起ランプ
と上記ロッド状レーザ媒質の間に設置する。それによ
り、上記レーザ媒質を直接的に照射する直接励起光を遮
断し、熱的に誘起される効果を軽減し、ＴＥＭｏｏモー
ドの高出力化を行う。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図１は本発明の実施例を示す断面図である。
図において、楕円断面形状の集光器反射鏡２の２つの焦
点上にそれぞれ励起ランプ２とロッド状レーザ媒質３が
配置されている。その反射面は光学的に滑らかに研磨さ
れ、レーザ媒質３の励起波長に対し高い反射率を有する
ように例えば金メッキ加工がなされている。また、励起
ランプ２とロッド状レーザ媒質３と同軸に、各々を包囲
するように２つのガラス管４ａ，４ｂが配置されてい
る。ガラス管４ａ，４ｂはレーザ媒質の励起波長に対し
高い透過率を有すると共に、レーザ媒質の変質を引き起
こす紫外域の光を吸収する。
説明する。図１は本発明の実施例を示す断面図である。
図において、楕円断面形状の集光器反射鏡２の２つの焦
点上にそれぞれ励起ランプ２とロッド状レーザ媒質３が
配置されている。その反射面は光学的に滑らかに研磨さ
れ、レーザ媒質３の励起波長に対し高い反射率を有する
ように例えば金メッキ加工がなされている。また、励起
ランプ２とロッド状レーザ媒質３と同軸に、各々を包囲
するように２つのガラス管４ａ，４ｂが配置されてい
る。ガラス管４ａ，４ｂはレーザ媒質の励起波長に対し
高い透過率を有すると共に、レーザ媒質の変質を引き起
こす紫外域の光を吸収する。
【００１３】いま、励起ランプ２の中心からレーザ媒質
３に引いた２本の接線Ｌ1 ，Ｌ2 で囲まれた領域に発生
する励起ランプ２からの励起光を直接励起光とし、この
遮断のため、Ｌ1 ，Ｌ2 で囲まれるガラス管４ａの表面
状に反射膜５を付着させる。この膜は、例えば金メッキ
加工をガラス管上に行う。また、この膜の幅は、Ｌ1，
Ｌ2 で囲まれた長さに限らず、若干長短があってもよ
い。
３に引いた２本の接線Ｌ1 ，Ｌ2 で囲まれた領域に発生
する励起ランプ２からの励起光を直接励起光とし、この
遮断のため、Ｌ1 ，Ｌ2 で囲まれるガラス管４ａの表面
状に反射膜５を付着させる。この膜は、例えば金メッキ
加工をガラス管上に行う。また、この膜の幅は、Ｌ1，
Ｌ2 で囲まれた長さに限らず、若干長短があってもよ
い。
【００１４】図３は図１の固体レーザ装置のＡ−Ａ断面
図である。図において、ガラス管５中を冷却水を流すた
め、振動等により、直接励起光の遮断位置が動き、レー
ザ光の出力安定性が悪くなるのを防ぐため、ガラス管４
ｂは、０リング７を介して集光器１の両端に固定された
側板６に固定されている。０リング７はガラス管４ｂの
端面へ０リング押え８によって押圧されている。レーザ
媒質２はロッドホルダー９によって保持され、そのロッ
ドホルダーは多の部材（図示略）を介して側板６に固定
される。なお、冷却水は側板６からレーザ媒質２とガラ
ス管４ｂとの間を流れ込むよう構成される。図３はレー
ザ媒質２を含む断面で示したがレーザ媒質３を含む断面
形状も同様である。
図である。図において、ガラス管５中を冷却水を流すた
め、振動等により、直接励起光の遮断位置が動き、レー
ザ光の出力安定性が悪くなるのを防ぐため、ガラス管４
ｂは、０リング７を介して集光器１の両端に固定された
側板６に固定されている。０リング７はガラス管４ｂの
端面へ０リング押え８によって押圧されている。レーザ
媒質２はロッドホルダー９によって保持され、そのロッ
ドホルダーは多の部材（図示略）を介して側板６に固定
される。なお、冷却水は側板６からレーザ媒質２とガラ
ス管４ｂとの間を流れ込むよう構成される。図３はレー
ザ媒質２を含む断面で示したがレーザ媒質３を含む断面
形状も同様である。
【００１５】このような構造の固体レーザ装置を用いＴ
ＥＭｏｏモードのレーザ光の発生を行う。励起光エネル
ギーを上げて、レーザ高出力を高めていく時、同時に熱
的に誘起される効果（熱レンズ効果・熱応力歪み）も著
しくなる。そのため、直接励起光の遮断をしていない場
合は、励起光エネルギーのある値においてレーザ光の空
間モードが多モード化するため、ＴＥＭｏｏモードとし
て得られる最大出力は制限される。一方、直接励起光を
遮断した場合は、励起光エネルギーに対するレーザ高出
力の増加料は保持したまま、より高い励起光エネルギー
を入力できるため、結果的にＴＥＭｏｏモードのレーザ
光を高出力化できる。
ＥＭｏｏモードのレーザ光の発生を行う。励起光エネル
ギーを上げて、レーザ高出力を高めていく時、同時に熱
的に誘起される効果（熱レンズ効果・熱応力歪み）も著
しくなる。そのため、直接励起光の遮断をしていない場
合は、励起光エネルギーのある値においてレーザ光の空
間モードが多モード化するため、ＴＥＭｏｏモードとし
て得られる最大出力は制限される。一方、直接励起光を
遮断した場合は、励起光エネルギーに対するレーザ高出
力の増加料は保持したまま、より高い励起光エネルギー
を入力できるため、結果的にＴＥＭｏｏモードのレーザ
光を高出力化できる。
【００１６】上記実施例では直接励起光を遮る手段とし
てガラス管４ａに反射膜５を付着させたが、その代わり
に反射板をガラス管２と３の間に配置してもよい。この
場合、反射板は図３の側板５の間に架設される。
てガラス管４ａに反射膜５を付着させたが、その代わり
に反射板をガラス管２と３の間に配置してもよい。この
場合、反射板は図３の側板５の間に架設される。
【００１７】実際に直接励起光を遮断する方法を適用し
た実施例を以下に説明する。
た実施例を以下に説明する。
【００１８】実験には、アークランプ励起Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザを用いた。このレーザ装置は、直接励起光の遮断
を行わない時、最大ＴＥＭｏｏモード出力８Ｗが得られ
る。そこで、ロッド状レーザ媒質３の側のガラス管４に
反射板（便宜上、銅板を用いた。）を図１の膜５と同じ
幅で付着させ、レーザ発振を行った。結果、発振闘値、
スロープ効率は、直接励起光を遮断していない時と変わ
らず、多モード化する励起入力パワーの値が約２０％上
がったことにより、約３０％高いＴＥＭｏｏモード出力
１０．５Ｗが得られた。
レーザを用いた。このレーザ装置は、直接励起光の遮断
を行わない時、最大ＴＥＭｏｏモード出力８Ｗが得られ
る。そこで、ロッド状レーザ媒質３の側のガラス管４に
反射板（便宜上、銅板を用いた。）を図１の膜５と同じ
幅で付着させ、レーザ発振を行った。結果、発振闘値、
スロープ効率は、直接励起光を遮断していない時と変わ
らず、多モード化する励起入力パワーの値が約２０％上
がったことにより、約３０％高いＴＥＭｏｏモード出力
１０．５Ｗが得られた。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば直
接励起光を遮断する方法は、ＴＥＭｏｏモード発振する
固体レーザ装置の高出力化を行うことができる。
接励起光を遮断する方法は、ＴＥＭｏｏモード発振する
固体レーザ装置の高出力化を行うことができる。
【図１】本発明の一実施例を示すレーザ集光器の断面
図。
図。
【図２】従来の構造を示すレーザ集光器の断面図。
【図３】図１に示す固体レーザ装置のＡ−Ａ断面図。
１ 集光器反射鏡 ２ 励起ランプ ３ ロッド状レーザ媒質 ４ａ，４ｂ ガラス管 ５ 直接励起光遮断膜
Claims (4)
- 【請求項１】 楕円状反射鏡の各焦点付近にロッド状レ
ーザ媒質と励起ランプが配置され、前記励起ランプの発
光による励起光を前記レーザ媒質に前記楕円状反射鏡に
より集光する固体レーザ装置において、前記レーザ媒質
又は前記励起ランプの少なくとも一方に各々を包囲する
ガラス管と、前記反射鏡に照射することなく直接的に前
記レーザ媒質を励起する直接励起光を遮る手段とを有す
るＴＥＭｏｏモード発振を行う固体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記レーザ媒質と前記励起ランプの間に
前記直接励起光を遮る手段として板状の反射板を配設し
たことを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記直接励起光を遮る手段は、前記レー
ザ媒質を包囲するガラス管に付着した膜であることを特
徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記ガラス管はレーザ媒質の励起波長に
対し高い透過率を有すると共に、レーザ媒質の変質を引
き起こす紫外域の光を吸収することを特徴する請求項３
に記載の固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5150924A JP2546145B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | ランプ励起ＴＥＭｏｏモード固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5150924A JP2546145B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | ランプ励起ＴＥＭｏｏモード固体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142792A JPH07142792A (ja) | 1995-06-02 |
| JP2546145B2 true JP2546145B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=15507390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5150924A Expired - Lifetime JP2546145B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | ランプ励起ＴＥＭｏｏモード固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2546145B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60247983A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-07 | Hoya Corp | エルビウムレ−ザ発振装置 |
-
1993
- 1993-06-23 JP JP5150924A patent/JP2546145B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07142792A (ja) | 1995-06-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960611 |