JPH0548191A - Solid-state laser rod - Google Patents
Solid-state laser rodInfo
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- JPH0548191A JPH0548191A JP22978991A JP22978991A JPH0548191A JP H0548191 A JPH0548191 A JP H0548191A JP 22978991 A JP22978991 A JP 22978991A JP 22978991 A JP22978991 A JP 22978991A JP H0548191 A JPH0548191 A JP H0548191A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は固体レーザ装置に用いら
れる固体レーザロッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state laser rod used in a solid-state laser device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、この種の固体レーザロッドとし
て、Ｎｄ：ＹＡＧ単結晶からなる固体レーザロッド（以
下Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッドという）が知られている。
このＮｄ：ＹＡＧレーザロッドでは紫外線によって着色
が発生し、着色されたレーザロッドを励起した際には、
着色量に比例した熱レンズ効果が生じる。そして、この
熱レンズ効果によってレーザ装置の共振器中にあたかも
レンズが配置された状態となり、励起エネルギーが共振
器の安定領域から外れて、その結果、レーザ出力が低下
する。2. Description of the Related Art Generally, as this type of solid-state laser rod, a solid-state laser rod made of Nd: YAG single crystal (hereinafter referred to as Nd: YAG laser rod) is known.
In this Nd: YAG laser rod, coloring is generated by ultraviolet rays, and when the colored laser rod is excited,
A thermal lens effect occurs in proportion to the amount of coloring. Then, due to this thermal lens effect, the lens is placed in the resonator of the laser device as if it were, and the excitation energy deviates from the stable region of the resonator, resulting in a decrease in the laser output.
【０００３】ここで、図５及び図６を参照して、Ｎｄ：
ＹＡＧレーザロッド乃至を準備する。これらＮｄ：
ＹＡＧレーザロッド乃至はこの順に着色量が多いも
のとする（図６参照）。図５に示すように、着色量の多
いＮｄ：ＹＡＧレーザロッドでは前述のように熱レン
ズ効果が大きく、このため、励起エネルギーが比較的低
いところで、共振器の安定領域から外れ、その結果、レ
ーザ装置の出力が低下する。ここで、励起エネルギーを
増加していくと、前回とは異なる横モードで共振器の安
定条件が成り立ち、再度レーザ出力が回復増大する。Here, referring to FIGS. 5 and 6, Nd:
Prepare a YAG laser rod or the like. These Nd:
It is assumed that the YAG laser rod or the coloring amount increases in this order (see FIG. 6). As shown in FIG. 5, in the Nd: YAG laser rod with a large amount of coloring, the thermal lens effect is large as described above. Therefore, at a relatively low excitation energy, the laser beam deviates from the stable region of the resonator, and as a result, the laser The output of the device is reduced. Here, as the excitation energy is increased, a stable condition of the resonator is established in a transverse mode different from the previous one, and the laser output is recovered and increased again.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】図５から明らかなよう
に、着色量に比例して、つまり、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロ
ッド乃至の順にレーザ出力の低下する変曲点が低励
起エネルギー側にシフトしている。従って、図５から熱
レンズ効果は着色量に比例することがわかる。このよう
に、従来のＮｄ：ＹＡＧレーザロッドでは着色によって
励起エネルギーが共振器の安定領域から外れて、その結
果、レーザ出力が低下するという問題点がある。さら
に、着色量に比例して発熱量が増加し、熱の発散が悪く
なる。従って、熱によってレーザビームの真円度が低下
するばかりでなく、ビーム拡がり角度が大きくなってし
まうという問題点がある。本発明の目的は熱レンズ効果
を抑制して安定したレーザ出力を得ることのできる固体
レーザロッドを提供することにある。As is apparent from FIG. 5, the inflection point at which the laser output decreases in proportion to the amount of coloring, that is, the Nd: YAG laser rod or the order of shifting the laser output to the low excitation energy side. ing. Therefore, it can be seen from FIG. 5 that the thermal lens effect is proportional to the amount of coloring. As described above, in the conventional Nd: YAG laser rod, there is a problem that the excitation energy deviates from the stable region of the resonator due to coloring, and as a result, the laser output decreases. In addition, the amount of heat generated increases in proportion to the amount of coloring, and heat dissipation becomes worse. Therefore, there is a problem that not only the roundness of the laser beam is lowered by heat but also the beam divergence angle is increased. An object of the present invention is to provide a solid-state laser rod capable of suppressing the thermal lens effect and obtaining a stable laser output.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定の
方向に延びる固体レーザロッド素子を有し、該固体レー
ザロッド素子において前記所定方向に延びる面（側面）
が酸化セリウム（ＣｅＯ２）層とセリウムを含むＣｅ：
ＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）粉末層とで被覆されていることを
特徴とする固体レーザロッドが得られる。According to the present invention, there is provided a solid-state laser rod element extending in a predetermined direction, and a surface (side surface) of the solid-state laser rod element extending in the predetermined direction.
Is a cerium oxide (CeO 2 ) layer and Ce containing cerium:
A solid-state laser rod characterized by being coated with a YAP (YAlO 3 ) powder layer is obtained.
【０００６】[0006]
【作用】ＹＡＧ結晶内に含まれるＮｄイオンは1000ｎｍ
から200 ｎｍまでの波長領域においてとびとびに鋭い吸
収ピークを有している。上記の波長領域のうちで実際に
レーザ発振に寄与するのは370 ｎｍから900 ｎｍまでの
波長領域における吸収である。一方、ＹＡＧレーザ発振
において損失となる着色は、主に400 ｎｍより短い波長
領域で幅広い吸収を示し、この波長領域において吸収さ
れたエネルギーが主に非輻射遷移によって熱に変換す
る。このため、ロッド内部の温度が上昇して冷却水等に
よって冷却されているロッド外周部とロッド中心部とに
温度勾配が生じ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッドが見かけ上
凸レンズ状となる。従って、共振器内の回折損失が大き
くなってレーザ出力が低下する。さらに、熱レンズ効果
が大きくなると、励起エネルギーが共振器の安定条件か
らはずれ、当該横モードでの発振が成り立たなくなって
しまう。そして、他の横モードで再びレーザ発振し、レ
ーザ出力が増加する現象が生じる。[Function] Nd ion contained in YAG crystal is 1000 nm
It has abruptly sharp absorption peaks in the wavelength range from to 200 nm. Of the above wavelength range, absorption in the wavelength range from 370 nm to 900 nm actually contributes to laser oscillation. On the other hand, coloring that causes a loss in YAG laser oscillation exhibits a wide absorption mainly in a wavelength region shorter than 400 nm, and the energy absorbed in this wavelength region is mainly converted into heat by non-radiative transition. For this reason, the temperature inside the rod rises and a temperature gradient is generated between the rod outer peripheral portion and the rod central portion which are cooled by the cooling water or the like, and the Nd: YAG laser rod has an apparently convex lens shape. Therefore, the diffraction loss in the resonator increases and the laser output decreases. Further, when the thermal lens effect is increased, the excitation energy deviates from the resonator stability condition, and oscillation in the transverse mode is not established. Then, the laser is oscillated again in another transverse mode, and a phenomenon occurs in which the laser output increases.
【０００７】ところで、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッドにお
ける着色は、結晶中に取り込まれた不純物と酸素欠陥に
よって生じる。例えば、鉄イオン（Ｆｅ２＋）のような
遷移金属がＹＡＧ結晶中に混入すると、電気的中性を保
つべく電子放出したＦｅ３＋と電子を捕捉した酸素欠陥
の発生によって着色が発生する。このような着色を防止
するためには、99.9999 ％以上の高純度が必要である
が、現状では、アルミナ、イリジウム（Ｉｒ）るつぼ、
耐火材等の高純度化が困難であるため、高純度のロッド
を得ることは困難である。By the way, coloring in the Nd: YAG laser rod is caused by impurities and oxygen defects taken in the crystal. For example, when a transition metal such as iron ion (Fe 2+ ) is mixed in the YAG crystal, coloring occurs due to the generation of Fe 3+ that emitted electrons and the oxygen defect that traps the electrons in order to maintain electrical neutrality. In order to prevent such coloring, high purity of 99.9999% or more is required, but at present, alumina, iridium (Ir) crucible,
It is difficult to obtain a high-purity rod because it is difficult to make the refractory material highly purified.
【０００８】本発明ではＮｄ：ＹＡＧレーザロッドの側
面にＣｅＯ２層とＣｅ：ＹＡＰ粉末層を被覆しており、
Ｃｅ：ＹＡＰ粉末層及びＣｅＯ２層はともに350 ｎｍ以
下の波長領域において幅広くエネルギーを吸収する。こ
のため、着色によって発生する最も有害な光、つまり、
350 ｎｍより短い光をＣｅ：ＹＡＰ粉末層及びＣｅＯ２
層によって吸収することができる。従って、有害な光が
ＹＡＧロッドに入射し、非輻射遷移によって熱に変換さ
れることがなくなり、ＹＡＧロッド内部における発熱が
抑制されて熱レンズ効果を小さくすることができる。In the present invention, the side surface of the Nd: YAG laser rod is coated with a CeO 2 layer and a Ce: YAP powder layer,
Both the Ce: YAP powder layer and the CeO 2 layer absorb energy widely in the wavelength region of 350 nm or less. For this reason, the most harmful light produced by coloring is:
Light shorter than 350 nm is irradiated with Ce: YAP powder layer and CeO 2
Can be absorbed by layers. Therefore, harmful light does not enter the YAG rod and is not converted into heat by the non-radiative transition, heat generation inside the YAG rod is suppressed, and the thermal lens effect can be reduced.
【０００９】[0009]
【実施例】以下本発明について実施例によって説明す
る。図１を参照して、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド１はレ
ーザ媒質部であるロッド本体２を備えており、ロッド本
体２の外周面（側面）にはＣｅＯ２層３とＣｅ：ＹＡＰ
（ＹＡｌＯ３）粉末層４とが順次形成されて側面を被覆
している。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. Referring to FIG. 1, an Nd: YAG laser rod 1 includes a rod body 2 that is a laser medium portion, and a CeO 2 layer 3 and Ce: YAP are provided on an outer peripheral surface (side surface) of the rod body 2.
A (YAlO 3 ) powder layer 4 is sequentially formed to cover the side surface.
【００１０】上記のロッド本体２を製造する際には、Ｎ
ｄイオンを添加（ドープ）したＮｄ：ＹＡＧ単結晶から
なるＹＡＧ原石を超音波ロータリー加工機を用いて所定
の寸法に打ち抜いて、ロッド原体を得る。そして、この
ロッド原体の両端面を鏡面加工してロッド本体２を得
る。When manufacturing the rod body 2 described above, N
A YAG rough stone made of Nd: YAG single crystal doped with d ions is punched into a predetermined size by using an ultrasonic rotary working machine to obtain a rod raw material. Then, the rod body 2 is obtained by mirror-finishing both end faces of this rod raw material.
【００１１】次に、ロッド本体２をＣｅＯ２粉末中に埋
め込み、水素雰囲気中において温度1200℃で12時間アニ
ール処理してロッド本体２の側面にＣｅＯ２層３を付着
形成する。さらに、このロッド本体２をＣｅ：ＹＡＧ粉
末に埋め込み、水素雰囲気中において温度1200℃で12時
間アニール処理した。そして、ＣｅＯ２層３上にＣｅ：
ＹＡＧ粉末層４を形成した。Next, the rod body 2 is embedded in CeO 2 powder, and annealed in a hydrogen atmosphere at a temperature of 1200 ° C. for 12 hours to deposit a CeO 2 layer 3 on the side surface of the rod body 2. Further, this rod body 2 was embedded in Ce: YAG powder and annealed at 1200 ° C. for 12 hours in a hydrogen atmosphere. Then, on the CeO 2 layer 3, Ce:
The YAG powder layer 4 was formed.
【００１２】図２を参照して、上述したＮｄ：ＹＡＧレ
ーザロッド１を用いてＣＷレーザ発振器を構成してレー
ザ発振の評価を行った。この際、比較のため、従来のＮ
ｄ：ＹＡＧレーザロッドを用いて同様にＣＷレーザ発振
器を構成してレーザ発振の評価を行った（以下本発明に
よるＮｄ：ＹＡＧレーザロッドに参照符号（ａ）を付
し、従来のＮｄ：ＹＡＧレーザロッドに参照符号（ｂ）
を付す）。なお、図２において、５は集光器、６は励起
ランプ、７は全反射ミラー、８は出射ミラーである。With reference to FIG. 2, a CW laser oscillator was constructed using the Nd: YAG laser rod 1 described above, and laser oscillation was evaluated. At this time, for comparison, the conventional N
A CW laser oscillator was similarly constructed by using a d: YAG laser rod, and laser oscillation was evaluated (hereinafter, reference numeral (a) is attached to the Nd: YAG laser rod according to the present invention, and a conventional Nd: YAG laser is used. Reference numeral (b) to the rod
Attached). In FIG. 2, 5 is a condenser, 6 is an excitation lamp, 7 is a total reflection mirror, and 8 is an emission mirror.
【００１３】図３に示すように、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロ
ッド（ｂ）では熱レンズ効果によってシングルモードレ
ーザ出力が低くなり、一方、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド
（ａ）ではシングルモードレーザ出力が改善されること
が確認できた。なお、図４に示すように、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザロッド（ａ）で被覆層によってレーザ発振に有害
な350 ｎｍ以下の光を効率よく遮断できることがわかる
（図４において、符号（ｃ）、つまり、実線は被覆層の
吸収特性を示し、符号（ｄ）、つまり、破線はＹＡＧ結
晶の吸収特性を示す）。As shown in FIG. 3, the Nd: YAG laser rod (b) has a low single mode laser output due to the thermal lens effect, while the Nd: YAG laser rod (a) has an improved single mode laser output. I was able to confirm that. As shown in FIG. 4, Nd: YAG
It can be seen that the laser rod (a) can efficiently block light of 350 nm or less, which is harmful to laser oscillation, by the coating layer (in FIG. 4, symbol (c), that is, the solid line indicates the absorption characteristics of the coating layer, d), that is, the broken line shows the absorption characteristics of the YAG crystal).
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上説明したように本発明では、ロッド
本体の側面にＣｅＯ２層及びＣｅ：ＹＡＧ粉末層を形成
したから、ＹＡＧレーザにとって有害な励起光を遮断し
てロッドの熱レンズ効果を低減にすることができる。そ
の結果、レーザ出力の低下を防止できるという効果があ
る。As described above, in the present invention, since the CeO 2 layer and the Ce: YAG powder layer are formed on the side surface of the rod body, the excitation light harmful to the YAG laser is blocked and the thermal lens effect of the rod is obtained. It can be reduced. As a result, there is an effect that the reduction of the laser output can be prevented.
【図１】本発明によるＮｄ：ＹＡＧレーザロッドの一実
施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an Nd: YAG laser rod according to the present invention.
【図２】ＣＷレーザ発振器の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a CW laser oscillator.
【図３】ＣＷレーザ発振の評価結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an evaluation result of CW laser oscillation.
【図４】図１に示すレーザロッドの光吸収特性を示す図
である。FIG. 4 is a diagram showing light absorption characteristics of the laser rod shown in FIG.
【図５】着色が生じたＹＡＧレーザロッドの入出力特性
を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing input / output characteristics of a YAG laser rod that is colored.
【図６】着色が生じたＹＡＧレーザロッドにおいてＮｄ
イオン以外による光吸収特性を示す図である。FIG. 6 shows Nd in a colored YAG laser rod.
It is a figure which shows the light absorption characteristic by things other than an ion.
１ Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド ２ ロッド本体 ３ ＣｅＯ２層 ４ Ｃｅ：ＹＡＰ層 ５ 集光器 ６ 励起ランプ ７ 全反射ミラー ８ 出射ミラー1 Nd: YAG laser rod 2 Rod body 3 CeO 2 layer 4 Ce: YAP layer 5 Concentrator 6 Excitation lamp 7 Total reflection mirror 8 Emission mirror
Claims (1)
子を有し、該固体レーザロッド素子において前記所定方
向に延びる面が酸化セリウム（ＣｅＯ２）層とセリウム
を含むＣｅ：ＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）粉末層とで被覆され
ていることを特徴とする固体レーザロッド。1. A Ce: YAP (YAlO 3 ) powder having a solid-state laser rod element extending in a predetermined direction, and a surface of the solid-state laser rod element extending in the predetermined direction containing a cerium oxide (CeO 2 ) layer and cerium. A solid-state laser rod characterized by being coated with a layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22978991A JPH0548191A (en) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | Solid-state laser rod |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22978991A JPH0548191A (en) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | Solid-state laser rod |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0548191A true JPH0548191A (en) | 1993-02-26 |
Family
ID=16897702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22978991A Withdrawn JPH0548191A (en) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | Solid-state laser rod |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0548191A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7046712B2 (en) | 2003-05-02 | 2006-05-16 | Jds Uniphase Corporation | Laser resistant to internal ir-induced damage |
| KR20180132987A (en) * | 2014-12-05 | 2018-12-12 | 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 | Heating base plate, protection element and electronic equipment |
-
1991
- 1991-08-16 JP JP22978991A patent/JPH0548191A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7046712B2 (en) | 2003-05-02 | 2006-05-16 | Jds Uniphase Corporation | Laser resistant to internal ir-induced damage |
| KR20180132987A (en) * | 2014-12-05 | 2018-12-12 | 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 | Heating base plate, protection element and electronic equipment |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |