JPH039593A - レーザ装置 - Google Patents

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） 本発明はレーザ装置に関する。

（従来の技術） 以下、色素レーザ増幅装置の要部について図面を参照し
て説明する。色素レーザ増幅装置１は第４図に示される
ように励起レーザ光ｐを発光する励起レーザ出力部２を
有しており、この励起レーザ出力部２から出力された励
起レーザ光ｐの光路上には反射ミラー３が設けられてい
る。この反射ミラー３は励起レーザ光ｐに対して所定角
度傾けて配置されており、この励起レーザ光ｐを所定角
度で反射するようになっている。

また、この反射ミラー３の反射面は誘電体多層膜４によ
って形成されており、上記励起レーザ光ｐを高反射する
ようになっている。さらに、反射ミラー３に反射された
励起レーザ光ｐの光路上にはシリンドリカルレンズ５が
挿入されている。このシリンドリカルレンズ５によって
集光されたレーザ光ｐが照射される位置には色素レーザ
媒質が循環される色素セル６が設けられている。この色
素セル６には図面の奥行き方向に向かって色素レーザ媒
質を循環する図示しない循環装置が設けられている。

そして、上記励起レーザ光ｐが照射されることで励起さ
れた色素溶液により矢印し方向から入射される色素レー
ザ光の出力を増幅するようになっている。

上述のように構成された色素レーザ増幅装置１は、上記
励起レーザ光ｐを発生する励起レーザ出力部２において
、光強度分布が均一でない場合、例えば第５図中に示さ
れるような光強度分布の場合には、ごく一部において非
常に強い光が照射される。このように励起レーザ強度の
不均一な状態で十分に色素セル６を励起しようとすると
、強い励起光が照射された一部の色素レーザ媒質からＡ
　Ｓ　Ｅ　（ＡｍｐＨＮｅｄ　５ｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ
　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：自然放射増幅光）が放射され、単
一性の裔い波長の色素レーザ光を出力することが困難で
あった。

（発明が解決しようとする課題） 色素レーザ増幅装置は、励起し〜ザ光の光強度分布にむ
らがある場合に、一部に強い励起レーザ光が照射される
と、この部分からはＡＳＥが放射され、色素レーザ光の
増幅を阻害するため、レーザ増幅の効率を高めることが
困難であり、また、単一波長の色素レーザを出力するこ
とも困難であった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、レー
ザ、光の出力部から出力されるレーザ光の強度分布を均
一な状態に近付けることができるレーザ装置を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） （１）レーザ光を出力するレーザ出力部を設け、このレ
ーザ光の光軸に傾斜した入射面をもつ反射ミラーを設け
、この反射ミラーは所定の屈折率を有する透光体からな
り入射面には所定の透過率を持つ第１の反射膜を形成し
、上記入射面に対向する反射ミラーの裏側には上記第１
の反射膜に入射され一透過した光およびこの第１の反射
膜の裏面で反射した光を高反射率で反射する第２反射膜
を形成したレーザ装置にある。

（２）励起レーザ出力部を設け、この励起レーザ光の光
軸に対して入射面を傾斜して反射ミラーを設け、この反
射ミラーを経た励起レーザ光で照射される色素セルを設
け、上記反射ミラーは所定の屈折率を有する透光体にな
り入射面には所定の透過率の第１の反射膜を、形成し、
上記入射面に対向する上記反射ミラーの裏側には上記第
１の反射膜に入射され反ミラーの第１の反射膜の裏面で
反射した光を高９反射率で反射する第２の反射膜を形成
したレーザ装置にある。

る。

（作　用） （１）上記反射ミラーの第１の反射膜に入射されたレー
ザ光の一部は所定の反射率で反射され、反射されない一
部のレーザ光は所定の透過率で透過される。第１の反射
膜を透過したレーザ光は反射ミラーの屈折率に従って屈
折され、第２の反射膜で反射される。この第２の反射膜
に反射されたレーザ光の一部は第１の反射膜の入射位置
とは異なる位置から出射される。この出射光は初めに第
１の反射膜で反射された光と平行に透過される。

一方、上記第２の反射膜で反射され次ぎに第１の反射膜
の内側面で反射された光成分は再度反射ミラーの屈折率
に従って屈折され第２の反射膜に反射され上述同様の反
射および透過を繰り返す。

（２）上記反射ミラーの第１の反射膜に入射されたレー
ザ光の一部は所定の反射率で反射され、反射されない一
部のレーザ光は所定の透過率で透過される。第１の反射
膜を透過したレーザ光は反射ミラーの屈折率に従って屈
折され、第２の反射膜で反射される。この第２の反射膜
に反射されたレーザ光の一部は第１の反射膜の入射位置
とは異なる位置から出射される。この出射光は初めに第
１の反射膜で反射された光と平行に出射される。

一方、上記第２の反射膜で高反射され次ぎに第１の反射
膜の内側面で反射された光成分は再度反射ミラーの屈折
率に従って屈折され第２の反射膜に高反射され上述同様
の反射および透過を繰り返す。

こうして、光強度が一方向に向けて均一化されたレーザ
光を色素セルに入射し、均一な励起ができる。

（実施例） 本発明における一実施例を第１図ないし第３図を参照し
て説明する。図中に示される色素レーザ増幅装置１０は
励起レーザ光ｐを出力する励起レーザ出力部１１を有し
ている。゛また、この励起レーザ出力部１１の出力光の
光路上には後述するように構成された反射ミラー１２が
配置されている。さらに、この反射ミラー１２に反射さ
れた励起レーザ光ｐの光路上には色素セル１３が設けら
れている。そして、上記反射ミラー１２と色素セル１３
との間にはシリンドリカルレンズ１４が挿入されており
、励起レーザ光ｐは色素セル１３に入射される位置でデ
イフォーカス状態になるように調整されている。そして
、上記励起レーザ光ｐにより励起された色素セル１３中
を色素レーザ光が矢印し方向に透過することでレーザ出
力が増幅される。

以下、上記反射ミラー１２の構造について説明する。こ
の反射ミラー１２は、励起レーザ光ｐを高効率で透過で
き、且つ所定の屈折率をもつ光透過媒質からなっており
、入射面１５とこれに対向する裏面１６とが互いに、あ
る平行度を持つ平行平面に形成されている。そして、上
記入射面１５には所定の反射率（例えば３８，２％）の
誘電体多層膜からなる第１の反射膜１７が形成されてい
る。この第１の反射膜１７に入射された励起レザ光ｐは
、その一部が反射され、且つ、反射されない励起レーザ
光成分は透過されるようになっている。

一方、上記入射面１５に対向される裏面１６には励起レ
ーザ光Ｐをほぼ全反射する第２の反射膜１８が形成され
ている。

このように構成された上記反射ミラー１２は支持台１９
に対して回動自在に枢支されている。上記反射ミラー１
２は支持台１９に対して回動自在に枢支された枢支プレ
ート２０によって支持されている。この支持プレート２
０には上下方向に支軸用の孔が穿設されており、また、
半円状に形成された歯車部２１がこの支軸用の孔に同心
状且つ一体的に設けられている。上記支軸用の孔には枢
支軸２２が回動自在に挿通されている。この枢支軸２２
は上記支持台１９に一体的に設けられており、この枢支
軸２２を中心に上記反射ミラー１２が回動できるように
なっている。

さらに、上記歯車部２１の歯部にはウオームギヤを構成
するようにウオーム２３が設けられている。このウオー
ム２３は両端部がそれぞれ軸受は部２４．２４により、
支持台１９に対して回動自在に支持されており、さらに
、このウオーム２３の一端にはハンドル２５が設けられ
ている。

そして上記ハンドル２５を操作することにより、反射ミ
ラー１２の角度を変更することができるようになってい
る。

以下、上述のように構成された色素レーザ増幅装置１０
を作動した状態について説明する。上記励起レーザ出力
部１１から出力した励起レーザ光ｐは上記反射ミラー１
２の入射面１５に形成された第１の反射膜１７に入射す
る。入射した励起レーザ光ｐは上記反射率（例えば３８
．２％）で反射し光成分ｂ１と、そのまま透過する光成
分ｔ１とに分配される。反射された光成分ｂ１は上記反
射ミラー１２の配置角度に従って正反射する。また、透
過した光成分ｔ１は所定の屈折率で屈折し上記第２の反
射膜１８に高い効率で反射する。

そして、光成分ｔ１は第２の反射膜から第１の反射［１
７の内側面に入射し、この光成分ｔ１のうちの３８．２
％が透過して、透過光ｂ２として第１の反射膜１７から
出射する。また、上記光成分ｔ１の一部は第１の反射膜
１７に反射され、反射光ｔ２として再度反射ミラー１２
の屈折率で屈折され第２の反射膜１８に入射および反射
される。

以下同様にしてｂ３．〜ｂ６、ｔ３．〜ｔ６のように反
射および分光を繰り返す。ここで、各出射光ｔ１、〜ｔ
６は、それぞれ、上記色素レーザ光の進行方向りの方向
に微小間隔をもって平行に出射される。

上記出力光ｂｌ、〜ｂ６のそれぞれの光強度の分配比ρ
１．〜ρ６は第１の反射膜１７の反射率Ｒｓを３８．２
％とした場合に次式のように示される。

ρ　１−Ｒｓ ρｊ−Ｒｓ”　　（１−Ｒｓ）２　（ｊ≧２）となる。

反射率Ｒｓが３８．２％。

（Ｒｓ＝０．３８２）の場合 ρ１．〜ρ５まで計算すると以下のようになる。

ρ　１−０．　３８２ ρ２−０．３８２ ρ　Ｂ−０，１４６ ρ４−０．　０５６ ρ５■０．０２１ へ なお、ρ６以降は分配比がいずれも１Ｏ−２（１％）未
満なので無視できる値である。

このように５本のビームに分光された光ｂｌ。

〜ｂ５は、それぞれのビームスポットの間に微小間隔を
もっているので、空間的光強度分布を均一化できる。つ
まり、５つのビームスポットの空間分布はそれぞれの空
間分布の重なりで規定されるので光強度分布を平滑化で
きる。

この状態は第３図に示される。図中において破線で示さ
れる曲線が反射ミラー１２に入射したレーザ光ｐの強度
分布であり、反射ミラー１２に反射された後の各光成分
ｂｌ、〜ｂ５はそれぞれ所定距離ｇだけ色素レーザ光の
進行方向に向かってずれる。そして、Ｌ方向に光強度が
分割され、光強度分布がフラットな状態に近付けられる
。この時ｇは、反射ミラー１２の厚さ（ｄ）、屈折率（
ｎ）および反射ミラー１２へのレーザ光ｐの入射角θで
決まり、次式のようにあられされる。

例えば、ｄ＝１５ａ＋Ｉ１１．θ−４５＠　ｎ−１，５
とすると、Ｎ−７，６ｍａ＋となる。

なお、これらのビームスポットの重なり状態は上記反射
ミラー１２の角度を変更することによって、調整できる
。

上述のように、反射ミラー１２により１本のビムｐを励
起作用を発生する５つのビームｂｌ。

〜ｂ５に分割して色素セル１３に照射することにより、
従来構造ではＡＳＥを発生してしまう光強度レベルの励
起光でもＡＳＥの発生を押さえることができる。

これにより、従来構造に比較して高い出力まで色素レー
ザ光りを単一波長のまま増幅することができる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものではない
。例えば上記一実施例では実施の対象が色素レーザ増幅
装置１０であったが、これに限定されるものではない。

例えば、色素レーザ発振装置に適用することもできる。

また、上記励起レーザ出力部１１と反射ミラー１２とシ
リンドリカルレンズ１４とを一体構造物とし、この一体
構造物を例えばロボットのアーム等に取り付け、移動さ
せることでレーザ光の照射位置を例えばＸ−Ｙ方向に移
動し、これによりレーザ加工を行うこともできる。この
ように上述の構造をレーザ加工に利用すると、デイフォ
ーカス状態のビームの照射面に対する光強度分布を略均
−に保つことができるので、均質な加工仕上りを得るこ
とができる。また、ハンドル２５を操作することでビー
ムどうしの重なり状態を調節できるので、照射光の強度
を変更することもできる。

また、上記第１の反射膜１７の反射率は実施例では３８
，２％であり、この数値は、これに限定されないが、３
０〜７０％の範囲であることが望まれる。さらに、上記
第４図に示す実施例において色素レーザ光りの進行方向
が逆方向の場合でも同様の作用効果が得られる。

［発明の効果］ （１）所定の屈折率を有する光透過媒質で形成された反
射ミラーの入射面に所定の透過率をもつ第１の反射膜を
形成し、この入射面に対向する裏面に第２の反射膜を形
成することで、レーザ出力部から出力されたレーザ光を
所定角度で入射すると、第１の反射膜で一部透過および
一部反射し、透過したレーザ光は光透過媒質の屈折率に
従って屈折するとともに、上記第２の反射膜に反射し、
入射位置と異なる位置で上記第１の反射膜に入射し、一
部透過および一部反射する。このとき、上記反射光およ
び透過光はそれぞれが略平行であり、上記反射ミラーに
反射されたレーザ光は空間的光強度分布が均一化される
。

（２）所定の屈折率を有する光透過媒質で形成された反
射ミラーの入射面に所定の透過率をもつ第１の反射膜を
形成し、この入射面に対向する裏面に第２の反射膜を形
成することで、励起レーザ出力部から出力された励起レ
ーザ光を上記入射面に入射し、第１の反射膜で一部透過
および一部反射し、透過したレーザ光は光透過媒質の屈
折率に従って屈折するとともに、上記第２の反射膜に反
射し、入射位置と異なる位置で上記第１の反射膜に入射
し、一部透過および一部反射する。このとき、上記反射
光および透過光はそれぞれが略平行であり、上記反射ミ
ラーに反射された励起レーザ光は空間的光強度分布が均
一化される。この、光強度が均一化された励起レーザ光
により色素セルを励起することで、より安定した励起が
でき、かつ、ＡＳＥの発生を抑制して、高い色素レーザ
出力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明における一実施例であり、
第１図は色素レーザ増幅装置の概略的構成を示す平面図
、第２図は反射ミラーによって入射光が空間的光強度分
布を略均−にして反射する状態を示す平面図、第３図は
反射ミラーに反射した後の光強度分布を示す光強度分布
図、第４図は従来の色素レーザ増幅装置の概略的構成を
示す平面図、第５図は従来の反射ミラーに反射した後の
光強度分布を示す光強度分布図である。 １１・・・励起レーザ出力部、１２・・・反射ミラー１
３・・・色素セル、１７・・・第１の反射膜、１８・・
・第２の反射膜。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光を出力するレーザ出力部と、このレーザ
   光の光軸に対して入射面を傾斜して設けた反射ミラーと
   を備えたレーザ装置において、上記反射ミラーは所定の
   屈折率を有する透光体になり入射面には所定の透過率を
   有する第１の反射膜が形成され、上記入射面に対向する
   上記反射ミラーの裏側には上記第１の反射膜に入射され
   て反射されずに透過した光およびこの第１の反射膜の裏
   面で反射した光を高反射率で反射する第２の反射膜が形
   成されていることを特徴とするレーザ装置。
2. （２）励起レーザ光を出力する励起レーザ出力部と、上
   記励起レーザ光の光軸に対して入射面を傾斜して設けた
   反射ミラーと、この反射ミラーを経た励起レーザ光で照
   射される色素セルとを備えたレーザ装置において、上記
   反射ミラーは所定の屈折率を有する透光体になり入射面
   には所定の透過率を有する第１の反射膜が形成され、上
   記入射面に対向する上記反射ミラーの裏側には上記第１
   の反射膜に入射され反射されずに透過した光およびこの
   第１の反射膜の裏面で反射した光を高反射率で反射する
   第２の反射膜が形成されていることを特徴とするレーザ
   装置。