JPH05167147A - 固体レーザ装置 - Google Patents

固体レーザ装置

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JPH05167147A
JPH05167147A JP33185791A JP33185791A JPH05167147A JP H05167147 A JPH05167147 A JP H05167147A JP 33185791 A JP33185791 A JP 33185791A JP 33185791 A JP33185791 A JP 33185791A JP H05167147 A JPH05167147 A JP H05167147A
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裕司 竹中
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昌樹 葛本
Kenji Yoshizawa
憲治 吉沢
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 二次元的な軸対称のレーザビームを取り出す
固体レ−ザ装置において、高出力、高品質のレーザビー
ムを発散角を一定に保って発生させる。 【構成】 レーザ共振器の光路上に直列に二組のロッド
状の固体素子1、11を設け、一方の固体素子1を光源
2で励起するとともに、もう一方の固体素子11の周囲
に音波発生素子9を取付け、その音波発生素子9を駆動
し、上記光源2への投入電力の値に応じて上記音波発生
素子9から発する音波出力を調整するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体レーザ装置、特に
ロッド状の固体素子を有する固体レーザ装置から発生さ
れる二次元的な軸対称のレーザビームの品質安定化に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は、例えばレーザハンドブック(オ
ーム社、昭和57年)に記載された従来の固体レーザ装
置を示す断面構成図である。図において、1はロッド状
の固体素子で、例えばYAGレーザを例に取ればY3-X
NdXAl512 よりなる結晶、2は固体素子1の円筒
表面を均一に照射し、固体素子1を励起する光源、3は
光源2を点灯させる電源、4は全反射ミラー、5は全反
射ミラー4に対向配置された出力ミラー、6は外わく、
7はミラー4、5より構成されるレーザ共振器の内部に
発生するレーザビーム、8は出力ミラー5によりレーザ
共振器外部に取り出されるレーザビームである。
【0003】次に動作について説明する。固体素子1は
電源3により点灯された光源2からの直接光により励起
され、レーザ媒質をなす。一方、全反射ミラー4と出力
ミラー5からなるレーザ共振器内に閉じ込められたレー
ザビーム7は、ミラー4、5を往復するごとに固体素子
1により増幅され、ある一定値以上の大きさになるとそ
の一部が出力ミラー5を通してレーザ共振器外部にレー
ザビーム8として取り出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の固体レーザ装置
は以上のように構成されているので、一つの固体素子を
備え、この固体素子を励起する光源への投入電力を変化
させてレ−ザ出力を変化させていたため、発生するレ−
ザビ−ムの発散角が図9に示すように光源への投入電
力、従ってレ−ザ出力により変化してしまうという問題
があった。これは固体素子への投入電力の変化にともな
い、固体素子内に発生する温度勾配に起因する固体素子
の熱レンズ化の程度が変化し、レ−ザ共振器の状態を変
化させるためである。
【0005】ところで、レ−ザビ−ムの発散角の大小は
レ−ザビ−ムの集光性能そのものと言える。これは焦点
距離fの集光レンズによる集光ビ−ム径φs は概略的に
発散角θに対して φs=f・θ で表される。従って、発散角の大小に比例して集光ビ−
ム径の大小が決定される。発散角がレ−ザ出力により変
化するということは集光特性が変化することを意味し、
安定なレ−ザ加工が行えないという問題があった。
【0006】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたものであり、高出力のレーザビームを発散
角を一定に保って発生させることができる固体レーザ装
置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る固体レーザ
装置は、レーザ共振器の光路上に直列に二組のロッド状
の固体素子を設け、一方の固体素子を光源で励起すると
ともに、もう一方の固体素子の周囲に音波発生素子を取
付け、その音波発生素子を駆動し、上記光源への投入電
力の値に応じて上記音波発生素子から発する音波出力を
調整するようにしたものである。
【0008】また、本発明に係る別の固体レーザ装置
は、レーザ共振器の光路上に置かれたロッド状の固体素
子の一部を光源で励起するとともに、この固体素子の他
の一部の周囲に音波発生素子を取付け、その音波発生素
子を駆動し、上記光源への投入電力の値に応じて上記音
波発生素子から発する音波出力を調整するようにしたも
のである。
【0009】
【作用】上記のように構成された固体レーザ装置は、レ
ーザ共振器の光路上に直列に設けられた二組のロッド状
の固体素子、あるいは1つのロッド状の固体素子を2つ
の部分に分け、一方のロッド状の固体素子を光源により
励起する際に発生する厚み方向の熱レンズを、もう一方
のロッド状の固体素子の周囲に装着された音波発生素子
により発生する音波の周波数と出力を調整することで補
償している。これにより、光源への投入電力、即ちレー
ザ出力を変化させても発散角の一定したきわめて安定な
レーザビームを取り出すことができる。
【0010】
【実施例】実施例1.図1は本発明の一実施例を示す固
体レーザ装置の構成図であり、1〜8は上記従来装置と
全く同一のものである。9は本発明の固体レーザ装置に
具備されている円筒状の音波発生素子であり、10は音
波発生素子9を駆動させるための駆動装置、11はロッ
ド状の固体素子である。音波発生素子9は固体素子11
の結晶内において、動径方向に軸対称な定在波の音波を
発生させることができるように調整されており、駆動装
置10は音波発生素子9から発生する音波の周波数と出
力を任意に設定することができる。この実施例では駆動
装置10はロッド状の固体素子11の直径Dと音波の波
長Λとの間に D/Λ=1 なる関係が成り立つように調節されているものとする。
【0011】上記のように構成された固体レーザ装置に
おいて、ロッド状の固体素子1は電源3により点灯され
た光源2からの直接光により励起され、レーザ媒質をな
す。一方、全反射ミラー4と出力ミラー5から成るレー
ザ共振器内に閉じ込められたレーザビーム7は、ミラー
4、5を往復するごとに固体素子1により増幅され、あ
る一定値以上の大きさになるとその一部が出力ミラー5
を通してレーザ共振器外部にレーザビーム8として取り
出される。
【0012】音波による固体素子熱レンズ化の補償方法
について詳しく説明する。図2(a)、(b)は各々本
発明の上記実施例における固体レーザ装置のレーザ発振
前後におけるレーザ共振器の状態を示したものである。
図2(a)より、レーザ発振前においては固体素子1に
は熱レンズは発生せず、レーザ共振器は全反射ミラー4
と出力ミラー5から構成される状態を保っている。光源
2が点灯され、固体素子1が励起され、レーザ発振が開
始すると、図2(b)に示すように固体素子1はレーザ
出力に関係した焦点距離ft を持つ熱レンズとなる。従
来ではこの固体素子1の熱レンズ化により、レーザ共振
器の状態が変化し、発散角が変化していたが、本発明で
は固体素子1の熱レンズの焦点距離ft を、音波を用い
て固体素子11に焦点距離−ft のレンズを発生させる
ことで補償しているので、常に安定なレーザ共振器の状
態を保つことができる。
【0013】音波発生素子9と駆動装置10を用いて固
体素子11の動径方向に図3(a)に示すような定在音
波をたたせると、図3(b)に示すように固体素子11
の動径方向には音波の粗密により生じた屈折率分布が生
じる。この屈折率分布を持つ固体素子11を通過したレ
ーザビームの位相分布は図4に示すように変化し、この
分布はレーザビームがちょうど凹面レンズを通過した直
後の状態のものと同等となる。この位相分布は音波の出
力を変化させると変化するため、駆動装置10を調節す
ることで、即ち音波の出力を調節することで、固体素子
1で発生している熱レンズの焦点距離ft とちょうど異
符号の焦点距離−ft を持つレンズを固体素子11で発
生させることが可能になる。
【0014】固体素子1で発生する熱レンズの焦点距離
t はレーザ出力により変化するが、レーザ出力の変化
に応じて音波の出力を調節することにより、固体素子1
に生じた熱レンズを補償することができ、レーザ共振器
の状態はレーザ発振前後で変化しないことが可能とな
る。
【0015】図5に上記実施例の固体レーザ装置を用い
て実験を行った時の発散角の投入電力依存性の測定結果
を示す。実験条件は従来例と同様の実験を行なったとき
の結果、即ち図9のものと同じであるが、図5の結果よ
り、本発明を用いることにより発散角は投入電力の変
化、即ちレーザ出力の変化に対して一定値を示すことが
わかる。
【0016】本発明の利点は、音波を用いて固体素子の
熱レンズを補償しているため、補償するのに要する時間
がきわめて短時間ですみ、時間応答性が優れていること
である。従って、例えばレーザ出力を変化させながら行
うようなレーザ加工においても、集光ビーム径を常に一
定に保つことができるため、きわめて安定に行うことが
できる。
【0017】この例では、二組の固体素子を用いた例を
示したが、二組以上の固体素子を用いても同様の効果が
得られることは言うまでもない。
【0018】実施例2.前記実施例1では固体素子11
に凹面レンズが発生するように音波発生素子9を調節し
たが、固体素子11を凸面レンズ化するように音波発生
素子9を調節しても良い。
【0019】図6(a)、(b)に上記実施例における
レーザ発振前後での共振器の状態を示す。図6(a)に
おいて、レーザ発振前では固体素子1には熱レンズが存
在しないものの、固体素子11にはあらかじめ定在音波
をたたせておき、固体素子11が焦点距離fの凸レンズ
になるようにしておく。従って、レーザ発振前の共振器
状態はレーザ共振器内に焦点距離fの凸レンズが存在し
ていることになる。レーザ発振が開始すると、図6
(b)に示すように固体素子1には焦点距離ft の熱レ
ンズが生じるが、この時、駆動装置10を調節して固体
素子11に生じている凸レンズの焦点距離fa を 1/f=1/ft+1/fa が成り立つように調節することで、レーザ発振前後で共
振器状態が変化しないように保つことができる。
【0020】上記実施例の固体レーザ装置を用いても、
発散角は投入電力依存性のない一定値を示し、集光ビー
ム径を一定にすることができるため、きわめて安定なレ
ーザ加工を実現することができる。
【0021】この例では、二組の固体素子を用いた例を
示したが、二組以上の固体素子を用いても同様の効果が
得られることは言うまでもない。
【0022】実施例3.前記実施例1では二組の固体素
子を用いて一方を励起用に、もう一方を熱レンズ補償用
にしたものを示したが、図7に示すように一本の固体素
子12を用いて熱レンズを補償しても良い。固体素子1
2のランプ励起部分で発生した熱レンズは、固体素子1
2の音波発生素子9の取り付けた部分に音波を発生させ
ることによって補償できるため、従ってレーザ共振器の
状態はレーザ発振前後で変化しないことが可能となる。
【0023】この場合も、一本の固体素子12を機能分
割することで熱レンズ補償を行っているため、前記実施
例1、2と同様の動作を行うことが可能であり、従って
きわめて安定なレーザ加工を行うことができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明によればレーザ共
振器の光路上に直列に二組のロッド状の固体素子を設
け、一方のロッド状の固体素子を光源で励起するととも
に、もう一方のロッド状の固体素子の周囲に音波発生素
子を取付け、その音波発生素子を駆動し、上記光源への
投入電力の値に応じて上記音波発生素子から発する音波
出力を調整するようにしたので、一方の固体素子を光源
により励起する際に発生する熱レンズを、もう一方の固
体素子に装着された音波発生素子により発生する音波の
周波数と出力を調整することで補償することができるた
め、光源への投入電力、即ちレーザ出力を変化させても
発散角の一定したきわめて安定なレーザビームを取り出
すことができる。また、音波を用いて熱レンズを補償し
ているため、補償するのに要する時間がきわめて短時間
ですみ、時間応答性が優れているという利点がある。従
って、例えばレーザ出力を変化させながら行うようなレ
ーザ加工においても、集光ビーム径を常に一定に保つこ
とができるため、きわめて安定に行うことができる。
【0025】また、レーザ共振器の光路上に置かれたロ
ッド状の固体素子の一部を光源で励起するとともに、こ
のロッド状の固体素子の他の一部の周囲に音波発生素子
を取付け、その音波発生素子を駆動し、上記光源への投
入電力の値に応じて上記音波発生素子から発する音波出
力を調整するようにしても、上記固体レーザ装置と同様
の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示す固体レーザ装置の構成
図である。
【図2】本発明の実施例1による固体レーザ装置の動作
を説明する説明図である。
【図3】本発明の実施例1における音波によるレンズ発
生の原理を説明する説明図である。
【図4】本発明の実施例1において音波により発生した
レンズをレーザビームが通過した直後の位相分布を示す
分布図である。
【図5】本発明の実施例1により発生したレーザビーム
の発散角を示す特性図である。
【図6】本発明の実施例2による固体レーザ装置の動作
を説明する説明図である。
【図7】本発明の実施例3を示す固体レーザ装置の構成
図である。
【図8】従来の固体レーザ装置の構成図である。
【図9】従来の固体レーザ装置により発生したレーザビ
ームの発散角を示す特性図である。
【符号の説明】
1 固体素子 2 光源 4 全反射ミラー 5 出力ミラー 7 レーザビーム 8 レーザビーム 9 音波発生素子 10 駆動装置 11 固体素子 12 固体素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 卓 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力ミラーと全反射ミラーからなるレー
    ザ共振器、上記レーザ共振器の光路上に直列に置かれた
    ロッド状の第1及び第2の固体素子、第1の固体素子を
    励起する光源、第2の固体素子の、光路に沿った固体表
    面上を円筒状に取り囲んで取り付けられた音波発生素
    子、並びに上記音波発生素子を駆動し、上記光源への投
    入電力の値に応じて上記音波発生素子から発する音波出
    力を調整する手段を備えた固体レーザ装置。
  2. 【請求項2】 出力ミラーと全反射ミラーからなるレー
    ザ共振器、上記レーザ共振器の光路上に置かれたロッド
    状の固体素子、上記固体素子の一部を励起する光源、上
    記固体素子の他の一部において、上記固体素子の、光路
    に沿った固体表面上を円筒状に取り囲んで取り付けられ
    た音波発生素子、並びに上記音波発生素子を駆動し、上
    記光源への投入電力の値に応じて上記音波発生素子から
    発する音波出力を調整する手段を備えた固体レーザ装
    置。
JP33185791A 1991-12-16 1991-12-16 固体レーザ装置 Expired - Lifetime JP2903817B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5837055A (en) * 1995-05-19 1998-11-17 Daido Tokushuko Kaisha Levitation melting method and melting and casting method
WO2003084009A1 (fr) * 2002-03-29 2003-10-09 Kataoka Corporation Dispositif laser solide

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5837055A (en) * 1995-05-19 1998-11-17 Daido Tokushuko Kaisha Levitation melting method and melting and casting method
WO2003084009A1 (fr) * 2002-03-29 2003-10-09 Kataoka Corporation Dispositif laser solide

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