JPH0278286A - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
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- JPH0278286A JPH0278286A JP63228572A JP22857288A JPH0278286A JP H0278286 A JPH0278286 A JP H0278286A JP 63228572 A JP63228572 A JP 63228572A JP 22857288 A JP22857288 A JP 22857288A JP H0278286 A JPH0278286 A JP H0278286A
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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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