JP4422720B2 - アイセーフの固体レーザシステム - Google Patents
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Description
N=(f1f3−f2f4)/(f1+f2) (式1)
Er:YAGにおけるこの最大の反転密度は例えば1540nmのポンプ波長で約0.1NTであることがわかった。
Claims (26)
- ポンプ光駆動される固体アイセーフレーザにおいて、
第1の波長でレーザエネルギを発生するように動作する第1のレージング媒体と、 前記第1のレージング媒体の第1の端面に形成されている第1の透過/反射層と、 アイセーフ波長帯域内の第2の波長でレーザエネルギを発生するように動作し、前記第1の透過/反射層の第1のレージング媒体と反対側の表面に第1の端面が接合されて前記第1のレージング媒体と結合されている第2のレージング媒体と、
前記第1のレージング媒体の前記第1の端面と反対側の第2の端面に形成され、前記第1の波長に対して反射性である第2の透過/反射層と、
前記第2のレージング媒体の前記第1の端面と反対側の第2の端面に形成され、前記第1の波長に対して反射性であり、前記第2の波長に対して透過性である第3の透過/反射層と、
前記第2のレージング媒体に前記第3の透過/反射層を介して結合されているQスイッチと、
前記Qスイッチの前記第3の透過/反射層と反対側の端面に結合されている出力結合器とを具備し、
前記第1の透過/反射層は、前記第1の波長に対しては透過性であり、前記第2の波長に対しては反射性であり、第1の波長に対して反射性である前記第2の透過/反射層と前記第3の透過/反射層とによって前記第1のレージング媒体を含む第1の共振空洞が形成され、前記第2の波長に対して反射性である前記第1の透過/反射層と前記Qスイッチとの間に前記第2のレージング媒体を含む第2の共振空洞が形成されている固体のアイセーフレーザ。 - 前記第1及び第2のレージング媒体は固体材料である請求項1記載のレーザ。
- 前記第1のレージング媒体はネオジムイオンをドープされたイットリウムアルミニウムガーネットであり、ポンプ光波長は800ナノメータである請求項1記載のレーザ。
- 前記第1のレージング媒体はイッテルビウムイオンをドープされたイットリウムアルミニウムガーネットであり、ポンプ光波長は940ナノメータである請求項1記載のレーザ。
- 前記第2のレージング媒体はエルビウムイオンをドープされたイットリウムアルミニウムガーネットである請求項1記載のレーザ。
- 前記第2のレージング媒体は次の材料、Sc2 SiO7 、Sc2 SiO5 、Y2 SiO5 、Ca2 Al2 SiO7 、YVO4 またはBeAL2 O4 のうちの1つから選択されたエルビウムイオンをドープされたホスト材料である請求項1記載のレーザ。
- 前記第1の波長は1ミクロンである請求項1記載のレーザ。
- 前記第2の波長は1.5ミクロンである請求項1記載のレーザ。
- 前記第2の波長は1.4ミクロン乃至1.8ミクロンの範囲である請求項1記載のレーザ。
- ポンプ光エネルギはパルスで与えられる請求項1記載のレーザ。
- 前記Qスイッチは飽和可能な吸収性Qスイッチである請求項1記載のレーザ。
- 前記各透過/反射層は誘電体被覆である請求項1記載のレーザ。
- レーザはパルス駆動動作モードで動作する請求項1記載のレーザ。
- 940ナノメータの波長でパルスエネルギを放射する発光ダイオードのポンプ光アレイと、
固体のイッテルビウムイオンをドープされたイットリウムアルミニウムガーネットから形成され、前記ポンプ光のエネルギを吸収して1ミクロンの第1の波長でレーザエネルギを発生するように動作する第1のレージング媒体と、
エルビウムイオンをドープされた結晶またはエルビウムイオンをドープされたイットリウムアルミニウムガーネットから形成され、第1のレージング媒体と結合され、前記第1の波長のエネルギをそこで反射的に維持するために第1のレージング媒体と共に第1の共振空洞を規定し、前記第1の波長のエネルギの吸収の結果として1.5乃至1.6ミクロンの第2の波長でレーザエネルギを発生するように動作する第2のレージング媒体と、
前記第1のレージング媒体と前記第2のレージング媒体との間の結合端面に配置され、前記第1の波長に対して透過性であり、前記第2の波長に対して反射性であり、それによって前記第2のレージング媒体内で前記第2の波長を反射的に維持するための第2の共振空洞を規定している第1の誘電体被覆と、
前記第1の誘電体被覆から前記第1のレージング媒体の反対側の端面に位置する前記第1の波長に対して反射性である第2の誘電体被覆と、
前記第1の誘電体被覆の設けられた端面と反対側の前記第2のレージング媒体の端面に設けられ、前記第1の波長に対して反射性であり、前記第2の波長に対して透過性である第3の誘電体被覆と、
前記第3の誘電体被覆を介して前記第2のレージング媒体の端部に配置され、漂白動作によって透過状態に切換えられるまで前記第2の波長で吸収性であり、それによってレーザ光のパルスとして前記第2の波長エネルギが前記第2の共振空洞から出力されることを可能にするコバルト結晶Qスイッチとを具備し、前記第1の共振空洞は前記第2の誘電体被覆と第3の誘電体被覆との間に形成されている固体のアイセーフレーザ。 - 第1の透過/反射層を挟んで結合され、両端に第2と第3の透過/反射層を有している第1および第2のレージング媒体とQスイッチとを使用して、ポンプ光駆動されたアイセーフレーザビームを発生する方法において、
供給されるポンプ光エネルギの吸収により第1のレージング媒体をレーザ動作させて第1の波長でエネルギを発生し、
前記第1の波長エネルギに対して反射性である前記第2と第3の透過/反射層により規定される第1のレージング媒体を含む第1の共振空洞中において前記第1の波長エネルギを反射的に維持し、
第2のレージング媒体に前記第1の波長のエネルギを吸収させることによって第2のレージング媒体をレーザ動作させてアイセーフ波長帯域内で第2の波長でエネルギを発生させ、
第2のレージング媒体の前記第1のレージング媒体側の1端部に位置する前記第1の透過/反射層と、第2のレーザ媒体の前記第1のレージング媒体と反対側の端部に設けられたQスイッチとの間に形成される第2の共振空洞中において前記第2の波長のエネルギを反射的に維持し、
前記第1の透過/反射層は前記第1の波長で透過性であり、前記第2の波長で反射性であり、
吸収状態から透過状態へQスイッチを切換え、それによって前記第2の波長のエネルギを放射するステップを含んでいる方法。 - 前記第1および第2の媒体のレーザ動作は固体材料中において行われる請求項15記載の方法。
- 前記第1のレーザ動作はネオジムイオンをドープされたイットリウムアルミニウムガーネットである媒体中で行われ、ポンプ光波長は800ナノメータである請求項15記載の方法。
- 前記第1のレーザ動作はイッテルビウムイオンをドープされたイットリウムアルミニウムガーネットである媒体中で行われ、ポンプ光波長は940ナノメータである請求項15記載の方法。
- 前記第2のレーザ動作はエルビウムイオンをドープされた結晶である媒体中で行われる
請求項15記載の方法。 - 前記第1の波長は1ミクロンである請求項15記載の方法。
- 前記第2の波長は1.5ミクロンである請求項15記載の方法。
- 前記第2の波長は1.4ミクロン乃至1.8ミクロンの範囲である請求項15記載の方法。
- ポンプ光エネルギはダイオードバーアレイから結合される請求項15記載の方法。
- さらに、ポンプ光エネルギをパルスで供給するステップを含んでいる請求項15記載の方法。
- 前記各透過/反射層は誘電体被覆である請求項15記載の方法。
- さらに、前記切換えステップの複数の反復によってレーザをパルス駆動するステップを含んでいる請求項15記載の方法。
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