JPH09266336A - 固体レーザ発振器及びこの固体レーザ発振器を用いた加工機械 - Google Patents

固体レーザ発振器及びこの固体レーザ発振器を用いた加工機械

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JPH09266336A
JPH09266336A JP8072829A JP7282996A JPH09266336A JP H09266336 A JPH09266336 A JP H09266336A JP 8072829 A JP8072829 A JP 8072829A JP 7282996 A JP7282996 A JP 7282996A JP H09266336 A JPH09266336 A JP H09266336A
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Kuniaki Iwaki
邦明 岩城
Kenji Kumamoto
健二 熊本
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Mitsubishi Electric Corp
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    • 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
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    • 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
    • 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
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロッド状固体素子が1本の構成の固体レーザ
発振器において、モード次数が低くても、品質の良い高
出力のレーザビームを安定して得ること。 【解決手段】 レーザ活性媒質を含み励起時に複数の熱
レンズを伴う固体素子1と、この固体素子1の両側に光
軸を一致させて向い合うように配置された反射ミラー3
1、32と、を備えた共振形の固体レーザ発振器におい
て、固体素子1の屈折率n0及び長さLと、反射ミラー
31、32の曲率半径R1、R2と、固体素子1と反射
ミラー31、32との距離L1、L2と、固体素子1の
複屈折による複数の熱レンズの差との間に所定の関係を
持たせ、複数の熱レンズの各々の熱レンズによる発振領
域を互いに分離させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高出力で高品質
なレーザビームを、安定に発生させることができる固体
レーザ発振器及びこの固体レーザ発振器を用いた加工機
械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、高品質のレーザビームを発振す
るために用いられてきた従来の固体レーザ装置用の発振
器部の概略を示す構成図である。図において、1はロッ
ド状の固体素子であり、例えばヤグレーザの場合ではN
dをドーピングしたNd:YAG(Nd:Yttriu
m Aluminum Garnet)等である。2は
励起光源であり、例えばクリプトンアークランプやキセ
ノンフラッシュランプ等である。4は集光器であり、固
体素子1と励起光源2を包み込むように形成されてい
る。31は部分反射ミラー、32は全反射ミラーであ
る。
【0003】また、図6は高品質のレーザ発振器を安定
化するための従来技術の一例を示すレーザ発振器であ
り、例えばSolid−State Laser En
giーneering,2nd Edition,Sp
ringer−Verlag,192〜193頁に記載
された装置の断面図である。11、12は第一、第二の
ロッド状固体素子、21、22は第一、第二の励起光源
である。31は部分反射ミラー、32は全反射ミラー。
60は90°水晶旋光子、61はブリュースターウィン
ドーである。
【0004】まず、図5に示す従来のレーザ発振器につ
いて説明する。一般にレーザビームの品質は、固体素子
の直径と固体素子中に理論的に計算されるガウスビーム
の直径の比が小さいほど良くなることが知られている。
このため、固体素子中の計算上のガウスビームの直径が
大きくなるよう共振器長を長めにしたり、共振器内にア
パーチャを設置して固体素子以外の部分で横モード次数
を制限する等の処置がとられる。具体的には、曲率半径
の小さい、例えば曲率半径1m以下、典型的には0.1
〜0.5mの反射ミラーを用いて、反射ミラー前面で小
さいスポットに集光するとともに、凸状の部分反射ミラ
ーを固体素子近傍に配置し、固体素子の凸状の熱レンズ
と併せて、実質数mの曲率半径の大きな反射ミラーを構
成した、いわゆる片寄りのあるレーザ共振器を用いて実
現できる。
【0005】本発明者らの実験でも、このように構成す
ることで、固体素子近傍での理論的に計算されるガウス
ビームの直径が、例えば固体素子の直径の1/5倍程度
までに大きくなるように共振器を構成したところ、ビー
ム品質は回折限界の1/20倍程度、すなわち横モード
次数として20次程度と、一般の発振器に比べ約1/1
0の横モード次数の高品質のレーザビームを得ることが
できた。
【0006】しかしながら、このようにすると、同時に
発振効率の低下とレーザ出力のふらつきが生じるといっ
た問題があった。これは、特に固体素子の歪みが大きく
なると思われる100W以上の高出力で動作させる場合
において顕著であり、ビーム品質を向上させるほどに強
くなる傾向があった。
【0007】図7は、従来の固体レーザ発振器におい
て、実験で得られた発振特性の一例を模式的に示したも
のである。図中、直線Aで示すものがビーム品質が悪い
特性、例えば理論限界の1/200倍程度、すなわち横
モード次数として200次のビーム品質を持つレーザビ
ームの発振特性、又Bで示すものが、横モード次数とし
て20次程度の高品質のレーザビームの発振特性であ
る。又曲線Bで示すものは、直線的な発振特性とはなら
ず、いくつかのピークを持つ特性となっている。そし
て、この中で発振特性の谷の部分、すなわち出力が低め
に出る条件において、特に出力のふらつきが顕著になる
傾向があった。
【0008】一方、図6に示す従来例においては、第
1、第2のロッド状固体素子11、12を2本タンデム
に配置して、その中央に90°水晶旋光子60を置き、
一方の固体素子で生じた複屈折の影響をもう一方の固体
素子で擬似的にキャンセルすると、高効率で安定した出
力のレーザビームが得られることが知られている。すな
わち、複屈折とは固体素子内に生じる熱ストレスに起因
して、直交する2つの偏光成分で別々の屈折率を感じさ
せる効果であり、このため複屈折のある固体素子に入射
したレーザビームはその偏光方向によって2種類の内の
どちらかの熱レンズを感じることになる。90°水晶旋
光子60は第一の固体素子11を通過してきたレーザビ
ームの偏光を90°回転させ、第二の固体素子12に入
射させるため、第一の固体素子11に入射したレーザビ
ームは両固体素子を通過した時点で2種類の熱レンズを
両方均等に感じることになる。従って、固体素子の複屈
折で規定される偏光方向のどちらに偏光したレーザビー
ムにおいても、両固体素子を併せると等しい熱レンズを
感じることになるため、2つの偏光ビームはほぼ同じ条
件で発振し、複屈折による偏光の分離がちょうどキャン
セルされたかのような効果が得られる。
【0009】図6に示した従来例は本来直線偏光を効率
よく、安定してとり出すためにとられた方法であるが、
本発明者らの実験では、特に直線偏光にこだわらずブリ
ュースターウィンドーを取り去った共振器においても同
様に、90°水晶旋光子60を2本の固体素子11、1
2間に注意深く挿入し複屈折の影響をキャンセルするこ
とで、レーザ発振の効率が上がることを確認している。
そして、発振特性は図6の曲線Cで示すようになり、効
率良く、ほとんど揺らぎのない発振波形が得られてい
る。
【0010】次に、これらの図5に示す従来例と図6に
示す従来例の差異について理論的に説明する。先ず、図
5に示す従来例においては、固体素子は周囲から励起さ
れて熱変形し、例えば丸い断面形状の固体素子の場合で
は、断面内の直径方向と動径方向で、結晶の伸び、屈折
率変化に差異が生じる。そして、この2つの伸びの方向
は直行しており、それぞれの方向で2つのレンズ作用を
持つように作用する。従って、例えば図8(a)で示す
偏光成分を持つレーザビームと図8(b)で示す示す偏
光成分を持つレーザビームとの2つの基本偏光モードを
持つレーザビームに対して、固体素子を通過した場合に
受けるレンズ作用の大きさがそれぞれ異なる。このため
に、例えば、励起光源の出力に対する固体素子内の理論
的に計算されるガウスビームの直径をプロットすると、
図9(b)で示すように、図8(a)、(b)で示すそ
れぞれの基本偏光モードレーザビームに対して、B1、
B2の2つの曲線で表されることになる。このガウスビ
ームの直径B1、B2の2つの曲線で表される部分が、
それぞれの基本偏光モードに対して計算される発振可能
領域であり、これ以外の部分では、共振器の損失が大き
く発振が起きない。
【0011】次に、図7の曲線Bで示す発振特性と、図
9(b)に示す発振領域とを比較してみる。図7の曲線
Bで示す発振特性には3つの出力の山が存在するが、こ
の山の位置はそれぞれ図9(b)の発振領域B11,B
12,B22に一致することが実験の結果判明してい
る。すなわち2つの偏光の両方が完全に重なって発振す
るか、又は一方のみが安定型発振し他方の偏光モードは
不安定発振領域にあるような条件下でのみ、高い出力と
安定性が得られるといえる。この原因については、例え
ば図9(b)のB11とB12との間にあるような境界
の条件では、固体素子の熱レンズの揺らぎ、歪みの不均
一性等により、基本偏光モードから他方の偏光への遷移
が起きる等により、一部で損失の大きい偏光モードでの
共振も起こり固体素子のゲインを食い合うため、全体的
に見ると共振器の損失が増加し、レーザ出力を低下、不
安定にすることによると考えられる。
【0012】一方、図6に示す従来例においては、発振
器は2つの固体素子11、12の間に挿入した偏光旋光
子(90°水晶旋光子60)により偏光モードの変換を
行い、2種類の偏光モードの共振状態の差異を無くして
おり、発振領域は図9(a)の様になり、両方の偏光モ
ードの発振領域A1,A2がほぼ重なっている。このよ
うに両偏光モードが一様に低損失で発振するため、図7
の曲線Cに見られるような、高効率で安定した発振を得
ることができるものである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】以上の様に、従来はレ
ーザビームの品質を上げるために、固体素子の直径と固
体素子中に理論的に計算されるガウスビームの直径の比
が小さくなるように共振器を構成してきたが、レーザ出
力が100W以上の高出力においては、固体素子の複屈
折の影響で発振効率の悪化と出力のふらつきを招いてい
た。そして、これを解決するために、タンデムに配置し
た2つの固体素子の間に水晶旋光子を挿入した複屈折解
消技術を使用していた。しかし、このためには2本のほ
ぼ同質の固体素子が必要となり、かつ光軸上に精度良く
素子を配置するという技術が必要であった。
【0014】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、ロッド状固体素子が1本のみの
構成の場合においても、高品質かつ高出力のレーザビー
ムを安定して得ることのできる固体レーザ発振器を得る
ことを目的とする。
【0015】更に、この様な固体レーザ発振器を用いた
高性能な固体レーザ発振器を用いた加工機械を得ること
を目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる固体レ
ーザ発振器においては、レーザ活性媒質を含み励起時に
複数の熱レンズを伴う固体素子と、この固体素子の両側
に光軸を一致させて向い合うように配置された反射ミラ
ーと、を備えた共振形の固体レーザ発振器において、前
記固体素子の屈折率及び長さと、前記反射ミラーの曲率
半径と、前記固体素子と反射ミラーとの距離と、前記固
体素子の複屈折による複数の熱レンズの差と、の間に所
定の関係を持たせ、前記複数の熱レンズの各々の熱レン
ズによる発振領域を互いに分離させたものである。
【0017】又、前記固体素子は、ロッド状のヤグ固体
素子としたものである。
【0018】更に、前記所定の関係は、発振を生じさせ
る熱レンズ範囲を前記複数の熱レンズの中心値の20%
以下としたものである。
【0019】そして、固体レーザ発振器を用いた加工機
械においては、レーザ活性媒質を含み励起時に複数の熱
レンズを伴う固体素子と、この固体素子の両側に光軸を
一致させて向い合うように配置された反射ミラーと、を
備えた共振形の固体レーザ発振器において、前記固体素
子の屈折率及び長さと、前記反射ミラーの曲率半径と、
前記固体素子と反射ミラーとの距離と、前記固体素子の
複屈折による複数の熱レンズの差と、の間に所定の関係
を持たせ、前記複数の熱レンズの各々の熱レンズによる
発振領域を互いに分離させた固体レーザ発振器を用いた
ものであり、又更に前記固体素子を、ロッド状のヤグ固
体素子とした固体レーザ発振器を用いたものであり、そ
して更に前記所定の関係を、発振を生じさせる熱レンズ
範囲を前記複数の熱レンズの中心値の20%以下とした
固体レーザ発振器を用いたものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.まず、図1〜図3に基づいて第1の実施
の形態を説明する。図1はこの発明の一実施の形態を示
す発振器部の概略を示す構成図であるが、1、2、4、
5は図5の従来例と同じものである。図5の従来例と異
なる点は、部分反射ミラー31と全反射ミラー32のそ
れぞれの曲率R1、R2と、固体素子1の端部からの距
離L1、L2とが、ある条件を満たしている点にある。
【0021】即ち、一般に入力(即ち、励起光源の出
力)に対して熱レンズが変化するような固体素子を含む
発振器では、発振可能な固体素子の熱レンズの範囲が存
在する。この熱レンズ範囲の広さと共振器の構成値には
相関があり、なるべく曲率半径の短いミラーを用い共振
器長を長くとれば、この熱レンズ範囲は狭まっていく。
【0022】一方、複屈折性を有する固体素子では、そ
れぞれの偏光モードに対して別々の熱レンズ値を示すた
め、図5の従来例などでは2つの偏光モードのビームが
別々の励起光源出力で発振し始めるため、図7の曲線B
の様な出力特性となった。この2つの偏光モードの発振
に対応したそれぞれの励起光源出力の範囲を仮に発振領
域と呼ぶことにする。この状態では2つの発振領域が中
途半端に重なり合ってるため、偏光モードの選択性が悪
く、レーザ出力が不安定となっている。そこで、更に発
振領域の幅を狭くし2つの偏光モードの発振領域の重な
りを小さくしていけば、途中までは発振領域の幅が狭く
なるにつれ発振の損失が増えてレーザ出力が低下し、不
安定性も増大していくが、発振領域の幅が十分狭くなり
2つの偏光モードの発振領域が完全に分離した状態にな
ると、突如、損失が少ない高効率なレーザ出力が安定し
て発振する条件が現れる。
【0023】この場合の発振領域と発振特性のグラフを
図2(a),(b)に示す。発振領域が2つに別れ、そ
れぞれの発振領域の幅は図7の発振特性を示す曲線B,
Cに比べ狭くなってはいるが、それぞれの発振領域での
出力のピークでは、非常に効率の高い安定した出力が得
られている。これは、2つの偏光モードの発振領域が完
全に分離されることにより、固体素子の熱レンズ不安定
性を加味しても一方の偏光モードへの選択性が十分高ま
り、一方の偏光モードへのみ固体素子のゲインが安定し
て集中するようになったためである。この方法は、両方
の偏光モードの発振領域を完全に合致させてレーザ出力
の安定化を図った図6の従来例とは逆の方法とである。
【0024】ここで、図2(a)において、2つの発振
領域の幅をΔ(1/f)として表現しているのは、励磁
光源の出力と(1/f)の値とは1対1の対応関係にあ
るためである。
【0025】例えば、ロッド型のヤグレーザの場合、本
発明者らの実験では、この2つの偏光モードに対する、
焦点距離(f)の逆数である熱レンズ(1/f)の差
は、この熱レンズ(1/f)の約20%程度の値であっ
た。この熱レンズの差よりも狭い熱レンズ範囲で発振す
る発振器として、具体的には、一方の共振器ミラーは曲
率R1=100mm、固体素子端部からの距離L1=4
50mmとかなり短い曲率半径のものを離れた位置に配
置し、他方の共振器ミラーはR2=−1000mm、L
2=550mmとすることにより、固体素子の熱レンズ
の焦点距離(f)の値が約240〜280mmの範囲で
レーザ発振することになる。
【0026】従って、この発振器では、熱レンズ(1/
f)の中心=1/260(mm-1)となり、この値の約
20%である固体素子の熱レンズ差は、 0.2(1/f)=0.00077(mm-1) となる。他方、発振する熱レンズの範囲は、 1/240−1/280=0.0060(mm-1) となる。このように、固体素子の熱レンズ差よりも発振
する熱レンズ範囲の方が狭くなり、その結果、各偏光モ
ードに対応した発振領域がそれぞれ分離されている。
【0027】又、上述のことを、図3に示す熱レンズ
(1/f)と励起光源の出力(W)との関係を示したグ
ラフを用いて説明する。例えば、複屈折により2種類の
熱レンズ(即ち、熱レンズ1と熱レンズ2)が混在した
場合、ある熱レンズ(1/f)を中心にした熱レンズ範
囲(Δ(1/f))に対して、熱レンズ1によって生じ
る発振領域1と熱レンズ2によって生じる発振領域2と
は重なりを持たないように設定されることになる。ここ
では、熱レンズ1と熱レンズ2との差が(1/f)の約
20%になっているものであることを示している。
【0028】次に、このような共振器条件についての解
析的な説明をする。即ち、この共振器ではそれぞれの偏
光モードに対応する発振領域を完全に分離するために、
それぞれの発振領域の幅が、2つの偏光モードの発振領
域の差よりも狭くなるようにすることが目安となる。こ
の発振領域の幅と共振器の寸法値との関係は、理論的に
はV.Magniらの報告によって以下の様に計算でき
ることが知られている。
【0029】ここで、固体素子の熱レンズの焦点距離を
fとし、発振領域の幅を固体素子の熱レンズ範囲Δ(1
/f)で置き換えて評価すると、図1の共振器の各設計
値R1,R2,L1,L2及び固体素子の長さLと屈折
率n0を使って以下のように表すことができる。 Δ(1/f)=1/(max(|u1|,|u2|)) ここで, u1=(L1+L/2・n0)(1−(L1+L/2・
n0)/R1) u2=(L2+L/2・n0)(1−(L2+L/2・
n0)/R2)
【0030】今、発振器が動作する固体素子の熱レンズ
の中心値を1/f(ここで、熱レンズの最小値を1/f
1、最大値を1/f2とすると、1/f=(1/f1+
1/f2)/2となる。)とすると、複屈折による固体
素子の熱レンズの差は上述のことから20%程度である
ことから、所望の発振を得るための熱レンズ範囲(Δ
(1/f))はこの値よりも狭いことが要求され、結局
共振器の条件は以下の様になる。 1/(max(|u1|,|u2|)) ≦ 0.2
(1/f) 即ち、この条件を満たすように共振器の各寸法値R1,
R2,L1,L2を決定すれば良いことになる。
【0031】更に、上述の共振器の条件を、|u1|≧
|u2|の仮定の下に、簡略化すると、 R1≧(L1+L/2・n0)2/(L1+L/2・n
0ーf/0.2) となり、他方、|u1|≦|u2|の仮定の下に、簡略
化すると、 R2≧(L2+L/2・n0)2/(L2+L/2・n
0ーf/0.2) となる。
【0032】以上述べたように、固体素子の屈折率n0
及び長さLと、反射ミラーの曲率半径R1、R2と、固
体素子と反射ミラーとの距離L1、L2と、固体素子の
複屈折による2つの熱レンズの差、例えばロッド型のヤ
グレーザの場合は0.2(1/f)、との間に所定の関
係を持たせて発振器を構成したので、2つの発振領域を
完全に分離させることができ、発振中のレーザビームの
偏光モードが常にどちらか一方の熱レンズ範囲に限定さ
れることになり、発振時の偏光モードの選択性が高めら
れ、モード次数が低くても品質や効率の良い安定した出
力のレーザビームを得ることのできる効果がある。
【0033】又、ヤグ固体素子は、他の固体素子と比較
して複屈折はあまり大きくない。従って、ロッド形状に
することによって熱レンズ差をより大きくして発振領域
を分離させ易くすると、より好ましい効果が得られるこ
とになる。
【0034】実施の形態2.次に、上述の共振器条件を
備えた固体レーザ発振器を加工機械に適用した場合の一
実施の形態を図4を用いて説明する。図において、70
は実施の形態1で説明した固体レーザ発振器、80はレ
ーザ加工のための加工機械で、加工テーブル81と加工
ヘッド82を備えている。固体レーザ発振器70からは
高品質なレーザビーム10が出射される。そして、この
レーザビーム10は、例えば光ファイバー33又はベン
ドミラー34で加工ヘッド82まで導かれ、加工ワーク
83上に集光される。ここで、加工ワーク83は加工テ
ーブル81上に固定されており、加工ヘッド82又は加
工テーブル81が移動することにより、切断、溶接、マ
ーキング等のレーザ加工が行われる。
【0035】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0036】レーザ活性媒質を含み励起時に複数の熱レ
ンズを伴う固体素子と、この固体素子の両側に光軸を一
致させて向い合うように配置された反射ミラーと、を備
えた共振形の固体レーザ発振器において、前記固体素子
の屈折率及び長さと、前記反射ミラーの曲率半径と、前
記固体素子と反射ミラーとの距離と、前記固体素子の複
屈折による複数の熱レンズの差と、の間に所定の関係を
持たせ、前記複数の熱レンズの各々の熱レンズによる発
振領域を互いに分離させたので、発振中のレーザビーム
の偏光モードが常にどちらか一方の熱レンズに限定され
ることになり、発振時の偏光モードの選択性が高めら
れ、モード次数が低くても品質や効率の良い安定した出
力のレーザビームを得ることのできる効果がある。
【0037】又、前記固体素子は、ロッド状のヤグ固体
素子としたので、複屈折の小さいヤグ固体素子において
もロッド形状として熱レンズ差を大きくし易くすること
になり、発振時の偏光モードの選択性が高められ、モー
ド次数が低くても品質や効率の良い安定した出力のレー
ザビームを得ることのできる効果がある。
【0038】更に、前記所定の関係は、発振を生じさせ
る熱レンズ範囲を前記複数の熱レンズの中心値の20%
以下としたので、発振中のレーザビームの偏光モードが
常にどちらか一方の熱レンズ範囲に限定されることにな
り、発振時の偏光モードの選択性が高められ、モード次
数が低くても品質や効率の良い安定した出力のレーザビ
ームを得ることのできる効果がある。
【0039】そして、固体レーザ発振器を用いた加工機
械においては、レーザ活性媒質を含み励起時に複数の熱
レンズを伴う固体素子と、この固体素子の両側に光軸を
一致させて向い合うように配置された反射ミラーと、を
備えた共振形の固体レーザ発振器において、前記固体素
子の屈折率及び長さと、前記反射ミラーの曲率半径と、
前記固体素子と反射ミラーとの距離と、前記固体素子の
複屈折による複数の熱レンズの差と、の間に所定の関係
を持たせ、前記複数の熱レンズの各々の熱レンズによる
発振領域を互いに分離させた固体レーザ発振器を用い、
又更に前記固体素子を、ロッド状のヤグ固体素子とした
固体レーザ発振器を用い、そして更に前記所定の関係
を、発振を生じさせる熱レンズ範囲を前記複数の熱レン
ズの中心値の20%以下とした固体レーザ発振器を用い
たので、それぞれ品質や効率の良い安定した出力のレー
ザビームを発生する固体レーザ発振器を機械に組み込む
ことになり、機械の調整が容易になったり加工品質を向
上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示す発振器部の概
略を示す構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による発振器の発振
領域と発振特性のグラフを示す説明図である。
【図3】 この発明の実施の形態1による発振器の熱レ
ンズと励起光源出力の関係を示す説明図である。
【図4】 この発明の実施の形態2による固体レーザ発
振器を用いた加工機械の構成図である。
【図5】 従来の一例の発振器部の概略を示す構成図で
ある。
【図6】 従来の他の例の発振器部の概略を示す構成図
である。
【図7】 従来の発振器部の発振特性のグラフを示す説
明図である。
【図8】 従来の発振器部の偏光特性を示す説明図であ
る。
【図9】 従来の発振器部の発信領域のグラフを示す説
明図である。
【符号の説明】
1 固体素子、31 部分反射ミラー、32 全反射ミ
ラー、70 発振器、80 加工機。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ活性媒質を含み励起時に複数の熱
    レンズを伴う固体素子と、この固体素子の両側に光軸を
    一致させて向い合うように配置された反射ミラーと、を
    備えた共振形の固体レーザ発振器において、前記固体素
    子の屈折率及び長さと、前記反射ミラーの曲率半径と、
    前記固体素子と反射ミラーとの距離と、前記固体素子の
    複屈折による複数の熱レンズの差と、の間に所定の関係
    を持たせ、前記複数の熱レンズの各々の熱レンズによる
    発振領域を互いに分離させたことを特徴とする固体レー
    ザ発振器。
  2. 【請求項2】 前記固体素子は、ロッド状のヤグ固体素
    子であることを特徴とする請求項1に記載の固体レーザ
    発振器。
  3. 【請求項3】 前記所定の関係は、発振を生じさせる熱
    レンズ範囲を前記複数の熱レンズの中心値の20%以下
    としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の固体レ
    ーザ発振器。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の固体レ
    ーザ発振器を用いた加工機械。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11126934A (ja) * 1997-10-24 1999-05-11 Mitsubishi Electric Corp 固体レーザ装置並びにその光共振器の設計方法
JP2001320114A (ja) * 2000-05-10 2001-11-16 Inst Of Physical & Chemical Res レーザー共振器
KR100697915B1 (ko) * 2004-03-30 2007-03-20 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 고체 레이저 장치

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3301054B2 (ja) * 1996-02-13 2002-07-15 株式会社半導体エネルギー研究所 レーザー照射装置及びレーザー照射方法
AUPQ901400A0 (en) * 2000-07-26 2000-08-17 Macquarie Research Limited A stable solid state raman laser and a method of operating same
DE10241988B3 (de) 2002-09-11 2004-04-08 Tui Laser Ag Diodengepumpter Festkörperlaser mit resonatorinterner thermischer Linse
WO2007033432A1 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 Macquarie University Solid state laser and resonator
JP5069875B2 (ja) * 2006-06-26 2012-11-07 富士フイルム株式会社 レーザ装置および光増幅装置
RU2474022C2 (ru) * 2011-01-18 2013-01-27 ООО Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" Способ лазерной обработки материалов и устройство для его осуществления

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4021754A (en) * 1976-02-17 1977-05-03 Sanders Associates, Inc. Variable curvature optics for lasers
GB8912765D0 (en) * 1989-06-02 1989-07-19 Lumonics Ltd A laser
JP2917413B2 (ja) * 1990-05-23 1999-07-12 ソニー株式会社 固体レーザー発振器
US5132980A (en) * 1991-02-13 1992-07-21 Coherent, Inc. Method and device for preconditioning a laser having a solid state gain medium
JP2579394B2 (ja) * 1991-09-13 1997-02-05 日本電信電話株式会社 波長多重型モード同期レーザ装置
JPH0653576A (ja) * 1992-07-29 1994-02-25 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 固体レーザー発振器
US5408481A (en) * 1992-10-26 1995-04-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Intracavity sum frequency generation using a tunable laser containing an active mirror
JP3265173B2 (ja) * 1995-01-10 2002-03-11 三菱電機株式会社 固体レーザ装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11126934A (ja) * 1997-10-24 1999-05-11 Mitsubishi Electric Corp 固体レーザ装置並びにその光共振器の設計方法
JP2001320114A (ja) * 2000-05-10 2001-11-16 Inst Of Physical & Chemical Res レーザー共振器
JP4613272B2 (ja) * 2000-05-10 2011-01-12 独立行政法人理化学研究所 レーザー共振器およびその調整方法
KR100697915B1 (ko) * 2004-03-30 2007-03-20 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 고체 레이저 장치

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