JPH03261191A

JPH03261191A - レーザー増幅システム

Info

Publication number: JPH03261191A
Application number: JP5821790A
Authority: JP
Inventors: Nobutada Aoki; 延忠青木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1991-11-21

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は金属蒸気またはガスをレーザー媒質とするレー
ザー装置をレーザー増幅器として使用するレーザー増幅
シスムに関する。

（従来の技術）レーザー増幅シスムはエネルギ開発、レーザー加工、レ
ーザーによる半導体製造分野などに応用され、とりわけ
、近年ではウラン濃縮技術にも応用されている。

金属蒸気またはガスをレーザ媒質とするレーザー装置の
発振管は口径に比較してその長手寸法が長い。また、レ
ーザーとしての出力を高めるためには複数台のレーザー
装置を使用して、そのうちの１台をレーザー発振器とし
て、それ以外をレーザー増幅器として使用し、全体で高
いレーザー出力を得るレーザー増幅システムとして構成
することが多い。このようなレーザー増幅システムは第
７図に示したような構成をしており、その第７図を参照
して従来例を説明する。

符号１で示すレーザー発振器はレーザー発振管２と、こ
の発振管２を駆動する駆動電源３およびレーザー発振媒
体供給、排気装置Ｉ４とからなっている。このレーザー
発振器１から出射したマスタービーム５は、反射ミラー
６．６を通って第１のレーザー増幅器７へ入射する。こ
の第１のレーザー増幅器７は前記レーザー発振器１と同
様な構成をしており、レーザー発振管２．駆動電源３お
よびレーザー発振媒体供給、排気装置４とからなってい
る。

このレーザー増幅器７から出射した増幅ビーム８は反射
ミラー６．６を通って第２のレーザー増幅器７ａに入射
する。この第２のレーザー増幅器７ａの構成は前記第１
のレーザー増幅器７と同様である。このようにして、従
来のレーザー増幅システムはレーザー発振器１と、後段
の第１のレーザー増幅器７および第２のレーザー増幅器
７ａならびに図示してないが必要に応じて第３．第４な
どのレーザー増幅器を複数台配列して大きなレーザー増
幅ビームを得ている。また、第１および第２のレーザー
増幅器７．７ａの台数が２台よりもさらに多い場合にも
上述した配置の繰返しで構成される。

（発明が解決しようとする課題）レーザー発振管２からマスタービーム５つまり基準レー
ザービームを取り出す場合、レーザー発振器１および各
レーザー増幅器７，７ａ・・・の段間に反射ミラー６．
６を使用して光軸を揃えることができる。しかしながら
、第８図および第９図に示したようにレーザー発振器管
２から出射する高品質ビーム９のほか１＝ＡｓＥ１０（
＾ｍｐｌｉｌｉｅｄ　５ｐｏｎ＋＠ｎｅｏｕｓ　Ｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ）と呼ばれる自然放出光（以下、ＡＳＥと記
す）が伝送ビーム中に混合する。このＡＳＥＩＯはレー
ザー増幅器７，７ａ・・・内の増幅エネルギを損失し、
伝送ビーム中の高品質ビーム９の割合を低減する害を及
ぼす性質を有している。

そのため、第７図に示した従来のレーザー増幅システム
ではレーザー増幅器７，７ａ・・・内の増幅エネルギの
損失を抑え、高品質ビーム９の割合が大きいレーザー増
幅ビームを得ることが困難な課題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、Ａ
ＳＥによる増幅エネルギの損失を抑え、高効率で高品質
のレーザー増幅ビームを得ることができるレーザー増幅
シスムを提供することにある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明はレーザー発振器と、このレーザー発振器に少な
くとも１台のレーザー増幅器を組合せてなるレーザー増
幅システムにおいて、前記レーザー発振器とレーザー増
幅器との股間、また、必要に応じてレーザー増幅器とほ
かのレーザー増幅器との段間にピンホールを有する空間
フィルタ装置を設けてなることを特徴とする。

空間フィルタ装置としては凸レンズと凸レンズとの間に
ピンホールを有するピンホール板を介在させて組合せた
もの、または凹面ミラと凹面ミラとの間に前記ピンホー
ル板を介在させて組合せたものからなっている。

（作　用）レーザービーム中には各レーザー発振管からのＡＳＥが
発生しているので、このＡＳＥを混入したレーザービー
ムをレンズなどによって収束した場合、高品質ビームは
その収束性が高く、非常に小さなスポット径に絞ること
ができる。これに対して、ＡＳＥは収束性が極めて低い
。そこで、高品質ビームの収束点（焦点）にピンホール
を配置して、このピンホールによってＡＳＥを除去し、
そのピンホール内を高品質ビームだけを通過させ対称に
配置された凸レンズまたは凹面ミラによって平行ビーム
に戻す。このピンホールによって混入したＡＳＥの割合
の高いレーザー増幅器内の増幅エネルギの損失を低減す
ることができる。また、取扱うレーザー発振器の発振波
長によるビーム軌道の変化をなくすことができる。

（実施例）第１図および第２図を参照しながら本発明に係るレーザ
ー増幅システムの一実施例を説明する。

第１図において、符号１はレーザー発振器で、このレー
ザー発振器１はレーザー発振管２と、この発振管２を駆
動する駆動電源３およびレーザー発振媒体供給、排気装
置４とからなっている。このレーザー発振管２から出射
されるマスタービーム５の光軸線上には中間フィルタ装
置としての一対の凸レンズ１１．　ｌｌａが配置されて
おり、この凸レンズ１１．　ｌｌａ間にピンホール１２
を中心部に有するピンホール板１３が配置されている。

凸レンズｌｌａの後側には一対の反射ミラー６゜６ａが
配置されている。反射ミラー６ａの光軸線上に第１のレ
ーザー増幅器７のレーザー発振管２が配置されている。

この第１のレーザー増幅器７は前記レーザー発振器１と
同様な構成で、レーザー発振管２．駆動電源３およびレ
ーザー発振媒体供給、排気装置４とからなっている。

この第１のレーザー増幅器７の発振管２から出射する増
幅ビーム８の光軸線上には前記レーザー発振器１と同様
に中間フィルタ装置としての一対の凸レンズＩＩ、　Ｉ
ｌａおよびこの凸レンズＩｆ、　Ｉｌａ間にピンホール
１２を有するピンホール板１３が配置されている。凸レ
ンズｌｌａの後側には一対の反射ミラ６．６ａが配置さ
れている。反射ミラ６ａの後側には前述した第１のレー
ザー増幅器７と同様の構成を有する第２のレーザー増幅
器７ａが配置されている。このように第１図に示したレ
ーザー増幅システムはマスタービーム（基準レーザービ
ーム）５を発振する発振管２と、そのビームを増幅する
機能を有するレーザー増幅器７と、マスタービーム５お
よび増幅ビーム８中のＡＳＥを除去する目的で設けられ
た一対の凸レンズ１１．　ｌｌａとピンホール１２を有
するピンホール板１３とを組合せて構成した中間フィル
タ装置および光調整用の反射ミラー６．６ａとからなっ
ている。　しかして、レーザー発振器１からのマスター
ビーム中に含まれるＡ　Ｓ　Ｅ　１０は第２図に拡大し
てその要部のみ示す一対の凸レンズ１１．　ｌｌａとピ
ンホール１２を有するピンホール板１３とからなるフィ
ルタ装置で除去されて高品質ビーム９となって第工図に
示した後段のレーザー増幅器７へと伝送される。この伝
送によってＡ　Ｓ　Ｅ　ｌ（ｌによる増幅エネルギの損
失を低減し、効率よく高品質の増幅ビーム８を得ること
ができる。なお、第２図中符号１４は高品質ビームの焦
点を示しており、ピンホール板１３のピンホール１２は
その焦点１４に合致させることが必要である。

また、レーザー増幅器７の段数が１段以上になるシステ
ムでは各レーザー増幅器７の段間にも凸レンズＩＩ、　
ｌｌａおよびピンホール板１３を配置してＡＳＥを除去
することができる。さらに増幅ビーム８の強度が十分増
加していない低い段の増幅ビームではＡＳＥの含有率が
高いため効率の向上に有利となる。

上記実施例では中間フィルタ装置は一対の凸レンズＩ１
．　ｌｌａとピンホール板１３との組合わせで説明した
が、これに限るものではない。レーザービームの軌道線
はたとえば第３図に示したように取扱うレーザービーム
が複数の発振波長成分を含むレーザービーム１５の場合
には凸レンズ１１を通過した後の焦点１４の位置が破線
で示した焦点１４ａの位置に波長によるずれ１６が生じ
、各波長毎にレーザービームの軌道が分離する。

このような場合には第４図から第６図に示したように、
放物面ミラー１７または凸状球面ミラー１８などの反射
ミラーを組合せて中間フィルタ装置を構成することが望
ましい。

すなわち、第４図に示した中間フィルタ装置は複数の発
振波長成分を含むレーザービーム１５の放射領域に一対
の放物面ミラー１７．１７ａを軸外配置し、この放物面
ミラー１７．１７ａの焦点にピンホール板１３を配置し
た例を示している。この例では放物面ミラー１７．１７
ａには軸外でもレーザー波面のゆがみを生じないミラー
を使用することが好ましい。第４図における放物面ミラ
１７．１７ａは精度がすぐれたものを製造することが困
難で高価になるきらいがある。したがって、第５図およ
び第６図に示したような中間フィルタ装置を適用するこ
とによって製造が容易で、低価格で得ることかできる。

すなわち、第５図は通常の凹状球面ミラー１８゜１８ａ
を垂直に向い合わせて、中心に孔２３を有する一対のス
クレーバーミラ１９．　１９ａを配置し、かつ凹状球面
ミラー１８．１８ａ間にピンホール板１３を配置した例
である。この例では凹状球面ミラー１８゜１８ａ、スク
レーバーミラー１９．１９ａおよびピンホール板１３の
ピンホールの相互作用によって、複数の発振波長成分を
含むレーザービーム１５からＡＳＥを除去した高品質の
出射ビーム２０を放射させることができる。

第６図の例は第５図の変形例であって、凹状球面ミラー
Ｉ１１．１８ａ間に孔２３を有する両面コーティングス
クレーバーミラー２１を配置した例を示している。この
例においても、複数の発振波長成分を含むレーザービー
ム１５は両面コーティングスクレーバー２１の表面から
入射し、凹状球面ミラー１８゜１８ａ間で反射し、孔２
３でＡＳＥが除去されて背面からＡＳＥを除去した高品
質の出射ビーム２２を得ることができる。

以上、説明した中間フィルタ内を配置することによって
レーザー発振管からのマスタービーム５および増幅ビー
ム８中に含まれるＡＳＥを除去することができる。

［発明の効果］本発明によればレーザービー２ムの増幅に有害なＡＳＥ
を除去することができ、もって、高い効率でレーザービ
ームを増幅し、高品質の増幅ビームを得ることができる
。また、レーザー発振器からの発振波長によるビーム軌
道の変化をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザー増幅システムの一実施例
を示す系統図、第２図は第１図における空間フィルタ装
置を示す装置配置図、第３図は第２図における空間フィ
ルタ装置のレーザービームの軌道線図、第４図から第６
図はそれぞれ空間フィルタ装置の他の例を示す装置配置
図、第７図は従来のレーザー増幅システムを示す系統図
、第８図は第７図におけるレーザービーム中に混入する
自然放出光の軌道線図、第９図は第８図のレーザービー
ムの縦断面図である。１・・・レーザー発振器２・・・レーザー発振管３・・・駆動電源４・・・レーザー発振媒体供給、排気装置５・・・マス
タービーム６・・・反射ミラー７・・・レーザー増幅器８・・・増幅ビーム９・・・高品質ビーム１０・・・ＡＳＥ１１・ｌｌａ・・・凸レンズ２・・・ピンホール３・・・ピンホール板４・・・高品質ビームの焦点５・・・複数の発振波長成分を含むレーザービーム６・
・・波長による焦点のずれ７・・・放物面ミラー訃・・凹状球面ミラー９・・・スクレーバーミラー２０・・・出射ビーム２１・・・両面コーティングスクレーバーミラー２２・
・・出射ビーム２３・・・孔（８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか　
１名）＄３　　図沸４盟茅図芽乙盟茅図ソ昇図早ワ図

Claims

【特許請求の範囲】

レーザー発振器と、このレーザー発振器に少なくとも１
台のレーザー増幅器を組合わせてなるレーザー増幅シス
テムにおいて、前記レーザー発振器とレーザー増幅器と
の段間にピンホールを有する空間フィルタ装置を設けて
なることを特徴とするレーザー増幅システム。