JPH0278286A - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、レーザ加工等に用いられるレーザに関する。
[従来の技術]
従来、レーザ用には、第5図のような集光器が用いられ
ている。この図のように、楕円筒状の反射鏡51内の夫
々の焦点の位置に励起ランプ53と、固体レーザロッド
を収め、励起光54a、54bを固体レーザロッド52
に集光するように、設置されている。
ている。この図のように、楕円筒状の反射鏡51内の夫
々の焦点の位置に励起ランプ53と、固体レーザロッド
を収め、励起光54a、54bを固体レーザロッド52
に集光するように、設置されている。
例えば、Nd:YAGレーザの場合、励起ランプの入力
エネルギーの約2.6%しかレーザ発振に寄与しない。
エネルギーの約2.6%しかレーザ発振に寄与しない。
人力エネルギーの50%は、熱に変化し、32%は反射
鏡と励起ランプに吸収される。その他、ロッド内に吸収
され損失となる入力光エネルギーが5%以上ある。Co
−doped固体レーザ材料であるNd、Cr:GS
GGは、この損失光を有効に用いる手段として開発され
たもので、レーザ媒質であるNdイオンが吸収する波長
以外での吸収帯を有し、その吸収エネルギーをNdイオ
ンへエネルギー遷する増感イオンであるCrイオンをド
ープしたもので、Nd : YAGの2倍以上のレーザ
発振効率を有する。
鏡と励起ランプに吸収される。その他、ロッド内に吸収
され損失となる入力光エネルギーが5%以上ある。Co
−doped固体レーザ材料であるNd、Cr:GS
GGは、この損失光を有効に用いる手段として開発され
たもので、レーザ媒質であるNdイオンが吸収する波長
以外での吸収帯を有し、その吸収エネルギーをNdイオ
ンへエネルギー遷する増感イオンであるCrイオンをド
ープしたもので、Nd : YAGの2倍以上のレーザ
発振効率を有する。
[発明が解決しようとする課題] 。
しかしながら、Co−doped固体レーザ材料は、熱
レンズ効果がNd : YAGの約10倍であるため、
拡がり角度が大きくなる。そのため、ビームを絞ったと
きのエネルギー密度を大きく出来ず、スポット溶接等の
レーザ加工に応用できない。
レンズ効果がNd : YAGの約10倍であるため、
拡がり角度が大きくなる。そのため、ビームを絞ったと
きのエネルギー密度を大きく出来ず、スポット溶接等の
レーザ加工に応用できない。
Nd:YAGロッドに励起光を集光させると、ランプ人
力9KWからロッドが割れ始めるため、ロッド−本で得
られる最大のレーザ出力は400W程度とされている。
力9KWからロッドが割れ始めるため、ロッド−本で得
られる最大のレーザ出力は400W程度とされている。
そのため、KW級のNd:YAGレーザ発振器は、4個
以上の集光器で構成される数段増幅方式を用いている。
以上の集光器で構成される数段増幅方式を用いている。
熱レンズの効果は、短波長側に吸収を有するカラーセユ
/ターとNdイオンのレーザ発振に関係しないエネルギ
ー遷移によって起きるもので、固体レーザ材料では、こ
の問題を解決することは、不可能である。また、レーザ
媒質であるNdイオンレーザ発振に寄与する波長での吸
収と同じ発光波長を有する励起ランプがない。
/ターとNdイオンのレーザ発振に関係しないエネルギ
ー遷移によって起きるもので、固体レーザ材料では、こ
の問題を解決することは、不可能である。また、レーザ
媒質であるNdイオンレーザ発振に寄与する波長での吸
収と同じ発光波長を有する励起ランプがない。
第3図はキセノンフラッシュランプの発光スペクトルを
示す図である。短波長側の波長で、発光が強いため、ロ
ッド内部での発熱量が大きくなる。
示す図である。短波長側の波長で、発光が強いため、ロ
ッド内部での発熱量が大きくなる。
レーザ発振効率は、Nd:YAGで2%程度しか得られ
ない。
ない。
そこで、本発明の技術課題は、レーザ光の拡かり角度が
小さく、レーザ発振効率の高い固体レーザ装置を提供す
ることにある。
小さく、レーザ発振効率の高い固体レーザ装置を提供す
ることにある。
[課題を解決するための手段]
本発明によれば、比較的広い波長帯にわたる光を発生す
る励起光源と、この励起光源より一定の距離をおいて配
置され、この励起光源からの先のうち特定波長の光で励
起され第1のレーザ光を発振する第1の固体レーザとを
有する固体レーザ装置において、前記励起光源と、前記
第1の固体レーザとの間に配置され、この励起光源から
の光のうち前記特定波長の光以外の光で励起されて第2
のレーザ光を発振する第2の固体レーザと、この第2の
レーザ光を前記第1の固体レーザに入射させる手段とを
有し、この第1の固体レーザで第2のレーザ光を増幅す
るようにしたことによって、前記励起光源からの光に対
する発振効率を向上したことを特徴とする固体レーザ装
置が得られる。
る励起光源と、この励起光源より一定の距離をおいて配
置され、この励起光源からの先のうち特定波長の光で励
起され第1のレーザ光を発振する第1の固体レーザとを
有する固体レーザ装置において、前記励起光源と、前記
第1の固体レーザとの間に配置され、この励起光源から
の光のうち前記特定波長の光以外の光で励起されて第2
のレーザ光を発振する第2の固体レーザと、この第2の
レーザ光を前記第1の固体レーザに入射させる手段とを
有し、この第1の固体レーザで第2のレーザ光を増幅す
るようにしたことによって、前記励起光源からの光に対
する発振効率を向上したことを特徴とする固体レーザ装
置が得られる。
本発明によれば、前記固体レーザ装置において、前記第
2の固体レーザは円筒形状を有し、前記第1の固体レー
ザは、この第2の固体レーザの円筒内に配されているこ
とを特徴とする固体レーザ装置が得られる。
2の固体レーザは円筒形状を有し、前記第1の固体レー
ザは、この第2の固体レーザの円筒内に配されているこ
とを特徴とする固体レーザ装置が得られる。
[作 用コ
本発明の固体レーザ装置においては、励起光源は通常比
較的広い波長帯にわたる光を発生する。
較的広い波長帯にわたる光を発生する。
第1の固体レーザは、励起光源より一定の距離をおいて
配置され、この励起光源からの光のうち特定波長の光で
励起され第1のレーザ光を発振する。
配置され、この励起光源からの光のうち特定波長の光で
励起され第1のレーザ光を発振する。
この様な固体レーザ装置に、第2の固体レーザを、励起
光源と、第1の固体レーザとの間に配置し、この励起光
源からの光のうち特定波長以外の光で第1の固体レーザ
が励起されて第2のレーザ光を放射するように構成し、
更に、第2の固体レーザと、この第2のレーザ光を第1
の固体レーザに入射させる手段を設ける。この手段は、
例えば、対向する反射鏡の一方で、この第1の固体レー
ザで第2のレーザ光を増幅するようにすることによって
、励起光源からの光に対する発振効率を向上させる。
光源と、第1の固体レーザとの間に配置し、この励起光
源からの光のうち特定波長以外の光で第1の固体レーザ
が励起されて第2のレーザ光を放射するように構成し、
更に、第2の固体レーザと、この第2のレーザ光を第1
の固体レーザに入射させる手段を設ける。この手段は、
例えば、対向する反射鏡の一方で、この第1の固体レー
ザで第2のレーザ光を増幅するようにすることによって
、励起光源からの光に対する発振効率を向上させる。
例えば、第2の固体レーザは円筒形状を有し、第1の固
体レーザは、この第2の固体レーザの円筒内に配されて
いるように、構成すると、励起光源よりの光の内の特定
波長の光は、第2の固体レーザに吸収され、残りの励起
光の内の吸収されなかった特定波長以外の光は、第2の
固体レーザを透過し、第1の固体レーザに入射し、第1
のレーザ光を励起させる。第2の固体レーザにおいては
、吸収された光により励起され第1のレーザ光が発振さ
れる。この第1のレーザ光は、例えば、凹面鏡等、によ
りこの円筒部内に配された第1の固体レーザの端面に入
射する。第1の固体レーザは、第1のレーザ光を増幅し
て発振する。
体レーザは、この第2の固体レーザの円筒内に配されて
いるように、構成すると、励起光源よりの光の内の特定
波長の光は、第2の固体レーザに吸収され、残りの励起
光の内の吸収されなかった特定波長以外の光は、第2の
固体レーザを透過し、第1の固体レーザに入射し、第1
のレーザ光を励起させる。第2の固体レーザにおいては
、吸収された光により励起され第1のレーザ光が発振さ
れる。この第1のレーザ光は、例えば、凹面鏡等、によ
りこの円筒部内に配された第1の固体レーザの端面に入
射する。第1の固体レーザは、第1のレーザ光を増幅し
て発振する。
したがって、励起光源からの光の人力エネルギーに対す
るレーザ光の発振効率の良いレーザ装置が得られる。
るレーザ光の発振効率の良いレーザ装置が得られる。
[実施例]
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明によるレーザ装置の一例を示す横断面図
である。
である。
この図において、楕円筒型反射鏡1の焦点に置かれた励
起ランプ2から発した励起光は反射鏡1で反射あるいは
直接Co −doped Nd、 Cr : GSG
G円筒3の側面に入射し、励起光の一部が吸収される。
起ランプ2から発した励起光は反射鏡1で反射あるいは
直接Co −doped Nd、 Cr : GSG
G円筒3の側面に入射し、励起光の一部が吸収される。
この場合、とくに短波長側の吸収が大きくなるようにC
rを高濃度でドープしておいたものを用いる。円筒3を
透過した励起光は、Nd:YAGロッド4に集光される
。
rを高濃度でドープしておいたものを用いる。円筒3を
透過した励起光は、Nd:YAGロッド4に集光される
。
第2図はレーザ発振器の要部の構成を示す側1m図であ
る。励起ランプ2より発した光は、集光器の反射鏡1で
反射又は直接にCo −doped N d 。
る。励起ランプ2より発した光は、集光器の反射鏡1で
反射又は直接にCo −doped N d 。
Cr:GSGG円筒3に入射し、励起する。
第3図は固体レーザ装置に使用されるキセノンフラッシ
ュランプの発光スペクトルを示す図である。
ュランプの発光スペクトルを示す図である。
第4図はNd:YAGの吸収スペクトルで波長0.6〜
0.9μmの間に吸収ピーク持ち、この波長での励起光
がレーザ発振に有効に寄与する。
0.9μmの間に吸収ピーク持ち、この波長での励起光
がレーザ発振に有効に寄与する。
この吸収ピークは、第3図に示される励起ランプの発光
スペクトルと余り一致せず、066μm以下の波長領域
での発光エネルギーがかなり大きい。
スペクトルと余り一致せず、066μm以下の波長領域
での発光エネルギーがかなり大きい。
一方、増感イオンであるCrイオンとレーザ媒質である
NdイオンとをCo −doped したNd、Cr
: GSGGでは、0.7μm以下での吸収が非常に大
きく、0.6μm以下の励起光をレーザ発振に寄与させ
る事ができ、Nd : YAGの2倍以上レーザ発振効
率が得られる。ビームの拡がり角度は、Nd:YAGの
10倍ある。円筒3を透過した励起光は、Nd:YAG
ロッド4を励起する。
NdイオンとをCo −doped したNd、Cr
: GSGGでは、0.7μm以下での吸収が非常に大
きく、0.6μm以下の励起光をレーザ発振に寄与させ
る事ができ、Nd : YAGの2倍以上レーザ発振効
率が得られる。ビームの拡がり角度は、Nd:YAGの
10倍ある。円筒3を透過した励起光は、Nd:YAG
ロッド4を励起する。
この時の、円筒3を透過した励起光のスペクトルは、0
.6μm以下の波長領域が非常に弱められたものとなる
。円筒3の端面は、片面に100%反射膜5.もう一面
に50%反射膜6コートが形成されていて、反射膜間で
共振してレーザ発振する。このレーザ光を、励起状態に
あるNd:YAGロッド4に、ミラー7を用いて入射さ
せ、ミラー8との間で増幅発振させる。このミラー8は
50%の反射鏡である。励起光の密度は、Nd:YAG
ロッドの中心からの距離の2乗に反比例する。
.6μm以下の波長領域が非常に弱められたものとなる
。円筒3の端面は、片面に100%反射膜5.もう一面
に50%反射膜6コートが形成されていて、反射膜間で
共振してレーザ発振する。このレーザ光を、励起状態に
あるNd:YAGロッド4に、ミラー7を用いて入射さ
せ、ミラー8との間で増幅発振させる。このミラー8は
50%の反射鏡である。励起光の密度は、Nd:YAG
ロッドの中心からの距離の2乗に反比例する。
Nd、Cr :GSGGのレーザしきい値は、Nd:Y
AGの]/2である。このデータをもとに、Nd :
YAGロッドが割れない程度の励起光がNd:YAGに
集光され、Nd、Cr:GSGGのレーデしきい値以上
のエネルギー密度になる位置にNd、Cr:GSGG円
筒3を設けである。このときの、レーザ効率は、Nd、
Cr:GSGG単体を用いた場合よりも悪くなる。しか
し、Nd:YAGより高い効率が得られ、しかも、Nd
:YAGに達する励起光の短波長側(0,6μm以下)
の強度が弱められるために熱レンズ効果が非常に小さく
なり、拡がり角度の小さい良質のレーザビーム光を得る
ことができる。
AGの]/2である。このデータをもとに、Nd :
YAGロッドが割れない程度の励起光がNd:YAGに
集光され、Nd、Cr:GSGGのレーデしきい値以上
のエネルギー密度になる位置にNd、Cr:GSGG円
筒3を設けである。このときの、レーザ効率は、Nd、
Cr:GSGG単体を用いた場合よりも悪くなる。しか
し、Nd:YAGより高い効率が得られ、しかも、Nd
:YAGに達する励起光の短波長側(0,6μm以下)
の強度が弱められるために熱レンズ効果が非常に小さく
なり、拡がり角度の小さい良質のレーザビーム光を得る
ことができる。
また、ランプに人力できる電力も大きく出来るので、集
光器−台で、KW級のレーザ発振が、可能となる。
光器−台で、KW級のレーザ発振が、可能となる。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、励起ランプを用
いたレーザ装置において、拡がり角度が小さく良質で、
且つ高出力で高効率な固体レーザ装置を得ることが出来
る。
いたレーザ装置において、拡がり角度が小さく良質で、
且つ高出力で高効率な固体レーザ装置を得ることが出来
る。
第1図は本発明に係るレーザ装置の一例を示す横断面図
、第2図は第1図のレーザ装置の構成を示す図、第3図
はキセノンフラッシュランプの発光スペクトルを示す図
、第4図はNd : YAGの吸収スペクトルを示す図
、第5図は従来の集光器の〜例を示す断面図である。 図中1は楕円筒型反射鏡、2は励起ランプ、3はCo
−doped Nd、 Cr : 0300円筒、4
はNd:YAGロッド、5は100%反射コート膜、6
は50%反射コート膜、7は100%反射ミラー、8は
50%反射ミラー、9はレーザ光である。 第1図 第2図 一一一」
、第2図は第1図のレーザ装置の構成を示す図、第3図
はキセノンフラッシュランプの発光スペクトルを示す図
、第4図はNd : YAGの吸収スペクトルを示す図
、第5図は従来の集光器の〜例を示す断面図である。 図中1は楕円筒型反射鏡、2は励起ランプ、3はCo
−doped Nd、 Cr : 0300円筒、4
はNd:YAGロッド、5は100%反射コート膜、6
は50%反射コート膜、7は100%反射ミラー、8は
50%反射ミラー、9はレーザ光である。 第1図 第2図 一一一」
Claims (1)
- 1、比較的広い波長帯にわたる光を発生する励起光源と
、該励起光源より一定の距離をおいて配置され、該励起
光源からの光のうち特定波長の光で励起され第1のレー
ザ光を発振する第1の固体レーザとを有する固体レーザ
装置において、前記励起光源と、前記第1の固体レーザ
との間に配置され、該励起光源からの光のうち前記特定
波長の光以外の光で励起されて第2のレーザ光を発振す
る第2の固体レーザと、該第2のレーザ光を前記第1の
固体レーザに入射させる手段とを有し、該第1の固体レ
ーザで第2のレーザ光を増幅するようにしたことによっ
て、前記励起光源からの光に対する発振効率を向上した
ことを特徴とする固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63228572A JPH0278286A (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63228572A JPH0278286A (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 固体レーザ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0278286A true JPH0278286A (ja) | 1990-03-19 |
Family
ID=16878464
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63228572A Pending JPH0278286A (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0278286A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60239076A (ja) * | 1984-05-11 | 1985-11-27 | Toshiba Corp | 固体レ−ザ発振装置 |
-
1988
- 1988-09-14 JP JP63228572A patent/JPH0278286A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60239076A (ja) * | 1984-05-11 | 1985-11-27 | Toshiba Corp | 固体レ−ザ発振装置 |
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