JPH0624266B2 - レーザ装置 - Google Patents

レーザ装置

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JPH0624266B2
JPH0624266B2 JP58223443A JP22344383A JPH0624266B2 JP H0624266 B2 JPH0624266 B2 JP H0624266B2 JP 58223443 A JP58223443 A JP 58223443A JP 22344383 A JP22344383 A JP 22344383A JP H0624266 B2 JPH0624266 B2 JP H0624266B2
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公治 安井
重典 八木
周治 小川
昌樹 葛本
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Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08018Mode suppression
    • H01S3/0804Transverse or lateral modes
    • H01S3/0805Transverse or lateral modes by apertures, e.g. pin-holes or knife-edges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/139Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length

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Description

【発明の詳細な説明】 <発明の技術分野> 本発明はレーザビーム位置検出手段を備えたレーザ装置
に関するものである。
<従来技術> 従来この種のレーザ装置としては第1図に示すものがあ
つた。
第1図(a)において、1は交流高電圧の電源、2,3は
相対向して配置されるそれぞれの電極、4は各電極2,
3間に発生される無声放電、5は部分反射ミラー、6は
全反射ミラー、7は部分反射ミラー5の近傍に配設され
るモードセレクシヨン用のアパーチャ、8はレーザ媒質
ガスのガス流であり、第1図(a)に示すように紙面と直
角の方向に流れている。9は発生されるレーザビームで
ある。第1図(b),(c)において、70は前記アパーチヤ
7を構成するアパーチヤ部材であり、その中心であるレ
ーザ光軸上に円形の開口部71が設けられる。また、ア
パーチヤ部材70には、開口部71の外周に直径方向に
延出する溝部72が形成され、この溝部72内には温度
検出素子である熱電対73が設けられている。74はア
パーチヤ部材70を冷却するために、このアパーチヤ部
材70内の通路75を流通する冷却水で、第1図(c)に
矢印で示されている流れとなる。
次に上記第1図の動作について説明する。まず、各電極
2,3間に電源1から交流高電圧を印加し、各電極2,
3間に無声放電4を発生させる。一方、各電極2,3間
にレーザー媒質ガスのガス流8を流し、レーザ媒質ガス
を上記の無声放電4によつて励起することによりレーザ
光を生成させる。無声放電4をはさんで部分反射ミラー
5と全反射ミラー6とを相対向して配置し、また部分反
射ミラー5の近傍に円形の開口部71を有するアパーチ
ヤ7を配設すれば、円形のレーザビーム9を外部に取り
出すことができる。この場合、部分反射ミラー5と全反
射ミラー6との相互の対向位置の調整、すなわちアライ
メントが不良であれば、レーザビーム9のモードの対称
性が崩れ、このためアパーチヤ部材70における各部分
に温度分布が生じる。そこで、アパーチヤ部材70に設
けられている熱電対73からの出力が均一になる様に、
各部分反射ミラー5と全反射ミラー6との相互の対向位
置を調整する手段、例えば上記各ミラー5,6の角度を
調整する手段により、適宜に調整することにより、レー
ザ光路を適正なものとしてレーザビームの光軸からのず
れを正し、対称性の良好なモードのレーザビーム9を発
生させることが可能となる。ここで、冷却水74は、ア
パーチヤ部材70の温度レベル上昇を抑制するために流
されるものである。
かかる従来のレーザ装置は、レーザビーム位置検出手段
として、アパーチヤ部材70の温度上昇を検出する手段
を用いているため、一般に数秒の応答時間を要すると共
に、アパーチヤ部材70の温度レベル上昇抑制のため、
該アパーチヤ部材70の冷却を行う必要がある。又、周囲
雰囲気への熱拡散の影響を受け、正確な温度検出が行え
ず、レーザビーム位置検出精度が悪いと共に、アパーチ
ヤ部材70がその構造上大型化され、レーザビーム品質
に対し何らかの悪影響を与えるという種々の不都合があ
つた。
<発明の概要> そこで、本発明は以上のような従来の実情に鑑み、レー
ザビームを該レーザビームの中心から十分に離れた点で
直接検出する構成により、応答時間が早く、しかもレー
ザビーム品質に悪影響を与えることがない等従来の欠点
を悉く解消できるレーザ装置を提供することを目的とす
る。
<発明の実施例> 以下、本発明の実施例を第2図〜第6図に基づいて説明
する、尚、第2図(a)において、第1図(a)と同一要素の
ものには同一符号を付してある。
即ち、第2図(a)において、80はモードセレクシヨン
用のアパーチヤ7の前面側に相対向して設けられたレー
ザビーム位置検出手段で、第2図(b)に示すようにレー
ザビームの光軸上に開口径Aの開口部85Aを有するア
パーチヤ部材と、該アパーチヤ部材85の内周部に周方
向に等間隔で複数個装着されたレーザビーム検出素子か
らなる。レーザビーム検出素子84はアパーチャ部材8
5の前面側で、アパーチャ部材85の開口径A以上の径
の円に沿って配置されている。ここで、アパーチャ部材
85の前面側とは無声放電4によって励起生成されたレ
ーザ光が入射される側、すなわち第2図(a)では中央側
に面した側をいう。
ここで、TEMooモード1kW出力のCoレーザを
例にとつた場合、部分反射ミラー5の反射率は40%、
レーザ内部定在波の光レーザビーム検出素子84位置で
の右向きパワーは2.5kW、左向きパワーは1kWで
ある。
そして、定在波の1/e強度直径wはおよそ13mm、モ
ードセレクシヨン用のアパーチヤ7の開口径φaは1.
7wであつて22mm、アパーチヤ部材85の開口径A
は32mmであり、各レーザビーム検出素子84の受光
面積は4mmである。
次にその作用について説明する。
共振器内に形成されるレーザの定在波は右向き(部分反
射ミラー5方向)と左向きとがある。右向き定在波はモ
ードセレクシヨン用のアパーチヤ7で形が決定され、部
分反射ミラー5に入り、1kWのパワーを外部に放出
し、1.5kWの反射光は全反射ミラー6に向い、反射
されてアパーチヤ7に復する。この過程で、右向き定在
波は光増幅を受けて2.5kWのパワーとなると同時
に、裾野の長い拡がりを持つビーム形状になつており、
アパーチヤ7で端切り(裾野のカツト)される。
アパーチヤ7で端切りするパワーは右向き全パワーの1
%前後、即ち、数W〜数10Wで、その強度分布は第3
図に示す正規分布とほぼ等しい光強度分布に表わすよう
になる。
よつて、アパーチヤ7の前方向に設置されたレーザビー
ム検出素子84には、右向き内部定在波パワーの一部が
直接入射することになり、この入射パワーは数mWであ
る。
レーザビーム検出素子84は以上のようなパワーを検出
するもので良く、サーモパイル、熱電対、焦電素子、サ
ーミスタ、ボロメータ、赤外線フオトダイオード等を使
用すれば良い。
次に、レーザビーム中心がアパーチヤ部材85の中心と
一致しない場合、レーザビーム検出素子84の出力は明
確なアンバランスを示す。即ち、レーザビームの中心と
アパーチヤ部材85の開口部85Aの中心が±1mmず
れた場合の検出パワーを、両者の中心が同一の時を1と
して第4図に示す。尚、図においては、着目しているレ
ーザビーム検出素子からレーザビームが遠方にずれる場
合を負のずれ量としてある。
ここでレーザビーム検出素子の検出能を次式にて表わ
す。
かかる検出能からわかることは、例えば10%のパワー
変形を検知可能なレーザビーム検知素子を用いることに
より、0.03mmの精度でレーザビームの位置検出が
できるということである。
以上の説明から明らかなように、レーザビーム位置検出
手段80は、アパーチヤ部材85とレーザビーム検出素
子84とによつて、レーザビーム位置検出を、レーザビ
ームの中心から十分に離れた点で、直接レーザビームを
検出することにより行うようにしたから、レーザビーム
の軸ずれに対する反応が早く、応答性が良好であり、レ
ーザビーム品質にも何ら悪影響を与えないため、安定し
たレーザビームが得られる。従つて、レーザビーム検出
素子84からの信号の差が最小となるように、全反射ミ
ラー6あるいは部分反射ミラー5を駆動することによ
り、軸対称性の良好なシングルモードの発振を安定して
得ることができる。
尚、上記実施例によれば、レーザビーム位置検出手段8
0のアパーチヤ部材85とモードセレクシヨン用のアパ
ーチヤ7とを別体に構成したが、第5図に示す如くこれ
らを一体化して構成しても良い。この場合、アパーチヤ
部材86にモードセレクシヨン用の開口径φaの開口部
86Aを設け、更に、この開口径φaより十分離れた位
置であるところの同軸上Aなる径の部分にレーザビーム
検出素子84を埋め込み装着する。
又、第6図に示すように、アパーチヤ部材87の前面周
部にレーザビームの反射部88を設け、この反射部88
による反射光を別位置に設置した検出素子84により検
出するように構成しても良く、要は、発生されたレーザ
ビームの光路内に配設され、レーザビームの光軸上に開
口部を有するアパーチヤ部材と、該アパーチャ部材の前
面側で該アパーチャ部材の開口部径以上の径の円に沿っ
た複数部位に配設され、入射されたレーザビームを検出
する複数のレーザビーム検出素子を設ければよい。
また、レーザビーム位置検出手段80とモードセレクシ
ヨン用のアパーチヤ7の配置位置関係は第2図に示した
本発明の一実施例のほかに第7図,第8図,第9図に示
すものがある。第7図において、第2図実施例と異なる
ところは、レーザビーム位置検出手段80を全反射ミラ
ー6側にとりつけたことである。第8図は第7図配置を
反転したものである。第9図は第8図実施例におけるビ
ーム位置検出手段80を部分反射ミラー5と全反射ミラ
ー6で囲まれる共振器領域の外に出したものである。第
7図,第8図,第9図いずれの場合でも、モードセレク
シヨン用アパーチヤ7によつて端切りされたレーザビー
ムが伝搬に従つて裾野の拡がつた形になり、その裾野の
レーザパワーを直接ビーム位置検出手段80で検出する
機能は変らず、前記第2図実施例と同様の効果を発揮し
得るものである。
<発明の効果> 以上説明したように本発明によれば、アパーチヤ部材と
レーザビーム検出素子とによつて、レーザビーム中心か
ら十分離れた点で直接レーザビームを検出して、レーザ
ビーム位置検出を行う構成にしたから、応答性の良いレ
ーザビーム位置検出が行えると共に、レーザビーム品質
にも悪影響を与えないため安定したレーザビームを得る
ことができる。又、従来の装置のように冷却手段が必要
となることがない等の利点もあり、装置の簡略化、小形
化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は従来のレーザ装置を示す概略正面図、同図
(b),(c)は同上装置におけるアパーチヤの正面図及び側
面図、第2図(a)は本発明に係るレーザ装置の一実施例
を示す概略正面図、同図(b)は同上実施例におけるレー
ザビーム位置検出手段の正面図、第3図はレーザビーム
検出素子に入射するレーザビームの光強度分布を示すグ
ラフ、第4図はレーザビームの軸ずれに対する位置検出
能を説明するためのグラフ、第5図及び第6図は夫々本
発明の他の実施例を示す図で、夫々(a)は正面図,(b)は
側断面図、第7図〜第9図は夫々本発明の他の実施例の
構成要部を示す概略正面図である。 80……レーザビーム位置検出手段、84……レーザビ
ーム検出素子、85,86,87……アパーチヤ部材、
85A,86A……開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/097 (72)発明者 小川 周治 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内 (72)発明者 葛本 昌樹 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−93294(JP,A) 特公 昭57−19584(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発生されたレーザビームの光路内に配設さ
    れ、レーザビームの光軸上に開口部を有するアパーチャ
    部材と、該アパーチャ部材の前面側で該アパーチャ部材
    の開口部径以上の径の円に沿った複数部位に配設され、
    入射されたレーザビームのパワーを検出する複数のレー
    ザビーム検出素子と、からなるレーザビーム位置検出手
    段を備えたことを特徴とするレーザ装置。
  2. 【請求項2】レーザビーム検出素子は、相互の出力差が
    最小となるように共振器ミラー角度を調整する手段に出
    力する構成である特許請求の範囲第1項記載のレーザ装
    置。
JP58223443A 1983-04-20 1983-11-28 レーザ装置 Expired - Lifetime JPH0624266B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58223443A JPH0624266B2 (ja) 1983-11-28 1983-11-28 レーザ装置
DE19843415009 DE3415009A1 (de) 1983-04-20 1984-04-19 Laservorrichtung
FR848406306A FR2544922B1 (fr) 1983-04-20 1984-04-20 Dispositif laser
US06/602,584 US4914671A (en) 1983-04-20 1984-04-20 Laser device

Applications Claiming Priority (1)

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JP58223443A JPH0624266B2 (ja) 1983-11-28 1983-11-28 レーザ装置

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JPS60115273A JPS60115273A (ja) 1985-06-21
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0746736B2 (ja) * 1986-10-09 1995-05-17 株式会社東芝 気体レーザ装置
JP4883040B2 (ja) * 2008-04-07 2012-02-22 パナソニック株式会社 スラブレーザの外部整形光学装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5844948B2 (ja) * 1980-07-07 1983-10-06 橋本化成工業株式会社 加熱回転炉の内部逆送装置
JPS5893294A (ja) * 1981-11-30 1983-06-02 Hitachi Ltd レ−ザ発振装置

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JPS60115273A (ja) 1985-06-21

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