JPS61253878A - Ｎｄ−ＹＡＧレ−ザ - Google Patents

Ｎｄ−ＹＡＧレ−ザ

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JPS61253878A
JPS61253878A JP61098411A JP9841186A JPS61253878A JP S61253878 A JPS61253878 A JP S61253878A JP 61098411 A JP61098411 A JP 61098411A JP 9841186 A JP9841186 A JP 9841186A JP S61253878 A JPS61253878 A JP S61253878A
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laser
rod
diode
yag
cavity
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    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
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    • H01S—DEVICES 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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    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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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    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode

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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】 産業上の利用分野 本発明はレーザに関し、特にＮｄ：ＹＡＧレーザに関す
る。
従来技術 多くの種々の固体レーザが発見されておシ、それらは互
いにホスト物質（ｈｏｓｔ　ｍａｔ＠ｒｉａｌ　）、そ
のホスト物質をドーグする活性イオン及び出力特性によ
って区別される。これらの主なルビー、Ｎｄ：ＹＡＧ及
びＮｄがドーグされたガラスレーザ装置は産業及び実験
室の現情において重要である。それらは穿孔、溶接、切
断及びスクライビング（ｓｃｒｉ−ｂｉｎｇ　）等の物
質の加工の応用に特に有益である。
種々のＮｄ：ＹＡＧレーザ及び産業用装置が広く作られ
ている。それらの有用性及び融通性は、一部にはそれら
が多くのモードで機能できるというととくある。
しかし、Ｎｄ　：　Ｙ　Ａ　Ｇレーザは典型的にはアー
ク灯又は白熱灯又は発光ダイオードであるポンプ源の制
限のためにそれほど効果的ではなく、比較的寿命も短い
ことが分ってきた。
アーク灯又は白熱灯によるポンピングはそれらの制限さ
れた寿命のために好ましくない。それらの灯自身は２０
０〜３００時間の寿命であシ、定期的な交換を必要とす
る。更に、それらは不必要で害を及ぼす紫外線放射を発
生し、その紫外線はＹＡＧ物質自身を劣化しがちである
。
発光ダイオードによるポンピングは限定された出力と集
束性及び低い効率のために望ましくない。
放射された光の波長は非常に広範であシ、また、Ｎｄ：
ＹＡＧ吸収線に適合しない。更に、発光ダイオードはＮ
ｄ：ＹＡＧレーザのためのポンプ源として使用されると
き固有の制限を与える広範の発光スペクトルを有する。
これらのポンプ源によってポンピングされるＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザには例えば次のような開示されたものがある。
Ｆ、Ｗ、　Ｏｓｔ＋ｅｒｍａｙｅｒ、　　Ｊｒ、ｆＣ−
るＡｐｐｌ−Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、、　　Ｖｏｌ、　
１８．　　Ｎｏ、３　（１９７１年）の９３ページ、　
Ｎ、Ｐ、　Ｂａｒｎ＠ｓによるＪ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ。
Ｍｏ１．４４．　　Ｎｏ、　１　（１’９７３年）の２
３０ページ、Ｒ，Ｂ。
Ｃｈｅｓｌａｒとり、Ａ、Ｄｒａｅｇｅｒｔ　Ｉｃよる
Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ　。
Ｌｅｔｔ、、　　Ｖｏｌ、　２３　、　Ｎｏ、５　（１
９７３年）の２３５ページ、Ｒ，Ｂ、　Ａ１１ｅｎとＳ
、Ｊ、５ｅａｌｉｓ＠によるＡｐｐｌ。
Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、、　　Ｍｏ１．１４．　　Ｎｏ
、６　（１９６９年）の１８８ページ及びＷ、Ｃｕｌａ
ｈａｗ、　　Ｊ、Ｋａｎｎｅｌａｎｄ及びＪ、Ｅ。
Ｐｅｔｅｒｓｏｎ　　によるＪ、Ｑｕａｔ、　Ｅｌｅｅ
ｔ、、　Ｖｏｌ、　ＱＥ−ＩＱ。
Ｎｏ、２（１９７４年）の２５３ページ。
しかし、低出力から高出力の応用に対する長寿命のＮｄ
　：　Ｙ　Ａ　Ｇレーザのよシ良い効率への要求がある
。長寿命を有する周波数二倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザは可視
光域とその他の波長における応用に対して効果的で適し
ているが、やはり要求がある。
発明の概要 従って、本発明の目的は高効率と長寿命を有する空洞内
周波数二倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザを提供することである。
本発明のもう１つの目的は比較的コン・セクトな空洞内
周波数二倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザを提供することである。
更に本発明の目的はダイオードでポンプされる空洞内周
波数二倍Ｎｄ　：　Ｙ　Ａ　Ｇレーザであつて、高効率
、長寿命かつ比較的コンパクトなものを提供することで
ある。
更に本発明の目的は高効率、長寿命、比較的コ／ノクト
であシ、周波数二倍化されないダイオードでボンデされ
るＮｄ：ＹＡＧレーザを提供することである。
更に本発明の目的は高出力レーザダイオードアレー（１
ａａａｒ　ｄｉｏｄｅ　ａｒｒａｙ　）による効果的な
ポンピングを可能にし、ＹＡＧの可視への効果的空洞内
周波数二倍化を提供するＮｄ　：　Ｙ　Ａ　Ｇレーザの
ための空洞デデインを提供することである。
更に本発明の目的は、効果的な空洞内周波数二倍化を可
能にするためにＮａ　：　Ｙ　Ａ　ａレーザの偏光を制
御するための手段を提供することである。
更に本発明の目的はＮｄ　：　Ｙ　Ａ　Ｇレーザに使用
されるレーザダイオードゾンデ源の周波数を制御する手
段を提供することである。
更に別の目的はレーザダイオードアレーによってボンデ
されたＮｄ：ＹＡＧロッドを用いて、可視ス４クトル及
び近赤外領域の双方でＮｄ：ＹＡＧレーザビームを作り
出すための効果的方法を提供することである。
本発明の以上その他の目的は以下の構成から成る高効率
でダイオードポンプされたコンパクトなＮｄ：ＹＡＧレ
ーザを提供することによって達成される。その構成は、
前端部と後端部を有するＮｄ：ＹＡＧロクド、ハウジン
グであって固定された位置でＮｄ：ＹＡＧロッドをその
先端前方部で保持するための手段と、Ｎｄ：ＹＡＧロッ
ドをボンデするためのレーザダイオードで、そのロッド
をボンデするためにそのロッドに十分合う出力周波数を
有し、ロッドと並んで後ろでハウジングに固定されたレ
ーザダイオードとを備えるハウジング、出力カップラ手
段であって、レーザ空洞の前端のための反射表面とレー
ザ空洞の後端のための後部ミラー手段を空洞内に置かれ
たＮｄ：ＹＡＧロッドと共に有する出力カップラ手段、
レーザ空洞内にありてレーザロッドの出力ビームを受け
て、そのビームの波長を三等分しその周波数を二倍にす
るように配置された周波数二倍器から成り、効果的に周
波数二倍化を促進するために偏光レーザビームのための
レーザ空洞内に偏光手段が備えられている構成である。
好適実施例には高効率でコン・母りトな構造、例えばレ
ーザポンピングにおける良好な効率、ビームの周波数二
倍化及び偏光に対する本発明のダイオードアレーザンｆ
Ｎｄ：ＹｋＧ装置の特徴が備わっている。
本発明は高出力レーザダイオードアレーによる効果的ポ
ンピングを可能にする空洞内周波数二倍Ｎａ　：　Ｙ　
Ａ　ａレーザを提供する。本発明はレーザダイオードア
レーの集束像に適合するレーザ量の拡大をも提供する。
空洞内のくびれは効果的な周波数二倍化を提供すること
が開示されている。
ダイオードアレーは出力ビームの集束可能性が制限され
るという事実にもかかわらず、多量の出力を提供する。
マルチストリップアレー（ｍｕｌｔｉ　−５ｐｒｉｐ　
ａｒｒｙｓ　）　　は１例えば各々が楕円形のビームを
有する連続した１０のエミッタを有するので、放射ビー
ムの偏集は極めて多くの空間構造を有する矩形の幾何学
的ビームとなる。都合の良いことに、本発明はこの不都
合をレーザダイオードアレーの集束像に適合するように
レーザ量を拡大する機能を有するように作られた空洞で
、それによりてそれらのレーザダイオードアレーの劣っ
た集束特性にもかかわらず、それらの高出力効率を利用
できる空洞を提供することによって克服している。
本発明は更にいくつかの応用において周波数二倍するこ
となく低出力から高出力の有効な近赤外線レーザビーム
を生じることに有利である。
本発明による方法では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッドは近
赤外線領域の出力を出すためにレーザダイオードによっ
てポンプされ、またそれは、可視ビームを作り出すため
に空洞内周波数二倍することで二倍にされてもよい。そ
のビームの偏光は周波数二倍するときの効率のために空
洞内で行われる。
本発明の更に多くの目的が、以下の記載、特許請求の範
囲によって明らかになシ、また添付した図面に示されて
いる。図面は本発明の好適実施例とその原理を示し、そ
れらの原理を応用することにおいて現在最良と考えられ
るものを示している。
本発明及び添付した特許請求の範囲から離れる　　　。
ことなく、当業者は必要に従って本発明の原理又は同様
の原理を実施することで本発明の他の多くの実施が可能
でちゃ、また、構造的変更も可能である。
好適実施例 図面において、第１図はネオジム−ＹＡＧレーザ組立体
１０の長手方向の断面図である。レーザ１０の主要構成
要素はネオジム−ＹＡＧレーザロッド１１と前記組立体
の後部にあるレーザダイオード１２である。組立体はレ
ーザダイオードビームがレーザロッド１１への途中で通
過するレンズ１３及び１４と、レーザロッドの出力側に
ある周波数二倍器１６（点線で示す）と、組立体の前端
部にある出力カップラ１７（ミラーの前表面を有する）
と、組立体後部のヒートシンク１８と、前記ダイオード
１２とヒートシンク１８との間にあるベルチェクーラ１
９と、ハウジング２１とを有する。ハウジング２１は前
記全ての動作構成要素が取シ付けられている前方及び後
方ノ・ウゾング要素２２及び２３とから構成されてもよ
い。更に温度制御器２４と電源２６が組立体に備わって
いる。
電源２６はダイオード１２に電力を供給し、その結果、
ダイオードはレーザダイオードビーム２７を放射し、い
くらかの余分な熱を発生させる。その余分な熱はベルチ
ェクーラ１９及びヒートシンク１８によって除去される
。温度制御器２４はダイオードの温度を調節し、Ｎｄ：
ＹＡＧレーザロッド１１のポンピングのための正確な波
長に温度によってダイオードを同調させるためのベルチ
ェクーラ１９に接続されることが示されている。レーザ
ダイオード１２は、ガリウム・アルミニウム・ヒ素（Ｇ
ａＡｌＡｓ）レーザダイオードアレー（例えばアメリカ
合衆国カリフォルニア州すノゼ、ノース・ファースト・
ストリート３３３の５ｐｅｃｔｒａ　ＤｉｏｄｅＬａｂ
ｓ　　で製造されるモデルＮｏ、　２４１０　）でもよ
く、それはＮｄ　：　Ｙ　Ａ　Ｇロッドの励起のための
適切な波長に近く作られているが、ダイオードの出力ビ
ーム２７の正確な「チェーニング」のために温度調節が
必要とされる。１つの好適実施例においては、レーザダ
イオード１２はＮｄ：ＹＡＧロッド１１のポンピングに
適した波長である実質的に０．８０８ミクロンの波長の
ビームを放射する。このようなレーザダイオードの効率
は約２０％である。
図面では多少略示されているように、ダイオード１２は
ダイオードクランｆ２Ｂによりてハウジング内に保持さ
れてもよい。
固定されたレンズマウント３１はノ・ウジングの一部（
前方ハウジング要素２２の後端部フランツ３２でもよい
）に固定され、レンズ１３がその中で固定された位置に
保持される。固定レンズ１３はコリメーティングレンズ
として働き、レーザダイオードアレー１２からの発散ビ
ーム２７を実質的に平行ビームに変換する。
平行にされたレーザダイオードビーム２７ａｔｉ次にレ
ンズ１４を通る。そのレンズはビームをＮｄ：ＹＡＧク
リスタル１１の後端部に集束するための集束レンズであ
る。図示されているように集束しンズ１４は調節可能で
あ）、図示された貫通孔内で回転可能な調節可能レンズ
スプール３３に取り付けられ、レンズ１４の位置を前後
に調節する。
開口３４は好適には前方ハウジング要素２２内に設けら
れるが、それは調節可能レンズスプール３３に近づいて
レンズスプール内の一連の穴３６を介してスプールを回
転するためである。
集束した集束レーザダイオードビーム２７ｂはＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザロッド１１の中に入シ、該ロッド中のネオ・
シム原子を励起させて近赤外線領域のレーザビームを発
生させる。
Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッドのためのレーザ空洞は、出力
カップラ１７であって半反射表面となっているものと、
Ｎｄ：ＹＡＧロッド１１の後部のどこかに対置された後
部ミラーとの間に形成される。本発明の１つの実施例に
おいては、レーザロッド１１自身の後部表面３９が１．
０６ミクロンの波長のものに対して高い反射をするよう
にコートされ、レーザ空洞の後部ミラーとして機能する
。これもまた第４図においてＮｄ：ＹＡＧロッド１１の
拡大図で示されている。この記載及び添付した特許請求
の範囲の中で使用される「反射」という語は、半反射を
含むものである。
Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド１１の前方は空洞内周波数二
倍器１６であって、必要ということではないが、組立体
１０の内部にあるのが好ましい。Ｎｄ：ＹＡＧレーザロ
ッド１１から出るレーザビーム４１は周波数二倍器１６
を通過し、そこでビームの波長は二等分され、周波数が
二倍になる。好適には周波数二倍器１６は、この目的に
対して、理想に近い周波数二倍化要素であるＫ　Ｔ　Ｐ
　、　ＬＩＮｂＯ，及びＬｉｌ０．を含むものから選ば
れたクリスタルである。
ＫＴＰクリスタルは適切で好適な周波数二倍器であり、
本発明に関する波長においては有効な周波数二倍化要素
である。ＫＴＰクリスタル周波周波数量倍器力は１．０
６ミクロンの波長のレーザビーム出力でほぼ二次方程式
的に増し、それゆえ、この周波数二倍器を使用する装置
の効率は低い出力でよシも高出力でのほうがずっと大き
い。
１ノーデピームは周波数二倍化の効率を最大にするため
Ｋ、レーザ空洞内で偏光されるべきである。
これは様々な異った方法でも達成され得る。
本発明による１つの好適な方法は単にＮｄ：ＹＡＧロッ
ド１１に横方向ストレスを与えることであ九それはスト
レスの軸線方向に沿うビーム偏光を引き起こす効果を有
する。
本発明によると、レーザロッド１１の横方向のストレス
は図示されているようにハウジング構成要素２２内に貫
通する簡単な止めネジ又はストレスネジ４２によってな
されてもよい。レーザロッドＫかかるストレスは実質的
に一定であることが重要なので、止めネジ４２を有する
組立体に強い圧縮バネを加えてもよく、例えば止めネジ
とレーザロッド１１との間のベレビルワッシャ（Ｂｅ１
ｌｅｖ１１１・ｗａｓｈ＠ｒ　）である。これは第１図
には示されていないが、止めネ−）４３によって接触さ
れたベレビルワッシャ４３の略示が第２Ａ図にあシ、ベ
レビルワッシャ４３の力がスペーサ部材４４によってＮ
ｄ−ＹＡＧロッド１１の側部に加えられているのが示さ
れている。
第２Ａ、２Ｂ及び２Ｃ図は略示的にレーザダイオード及
びＮｄ：ＹＡＧレーザ組立体の主要構成要素を示し、レ
ーザビーム４１の偏光を行わせるだめの３つの異なる装
置を示している。上記のように第２Ａ図において、Ｎｄ
　：　Ｙ　Ａ　Ｇロッド自身の横方向にストレスを与え
るものが示されている。第２Ｂ図は別の方法を示してお
シ、周波数二倍器１６と前端部反射表面１７との間に４
分の１波長板４６が用いられている。第２Ｃ図はプリ為
スター板４７の使用、すなわち！リエスター角に向けら
れた１片のｊラスの使用が示されている。レーザ空洞内
で偏光の制御をすることが重要である。
本発明の別の重要な特徴はレーザ空洞内でのビーム整形
に関する６第１図及び第２Ａ乃至２０図に示すように、
出力カップラの半反射表面１７は好適には凹面である。
また、これらの図及び第４図にａＮｄ：ＹＡＧレーザロ
ッド１１の前端表面４８が凸面でよいことが示されてい
る。Ｎｄ：ＹＡＧロッドの前端の曲率は約半径１５ミ！
Ｊの球面曲率でよく、実際は放射が集束するレンズをレ
ーザ空洞内に置く。空洞内でのビームの整形において、
このレンズと協力するのは出力カップラミラー１７であ
る。
第３図のグラフはレーザ空洞内のレーザビーム４１の輪
郭を示す。それはビームのくびれ５０、すなわち、２つ
の反射面間のレーザ空洞内で共振するレーザビームの細
い部分を形成するビームの整形を図示する。第３図の表
示では、後方反射表面は平坦後部面３９のＮｄ：ＹＡＧ
レーザロッドとして仮定されている。
レーザロッド前部のレンズ面４８の曲率半径の変更は、
ビームのくびれ５０の大きさに影響することが分った。
よシ小さい曲率半径は周波数二倍処置を増す、よシ小さ
なくびれを作り出す。本発明によると、ビームのくびれ
５０をレーザロッドの前端４８の半径の許容範囲を含む
他のデザインに関し実行可能な最小直径に減じること及
び、ビームのくびれの所にＫＴＰ周波数二倍クリスタル
を置くことはレーザの効率のために有効であることが分
った。表示した実施例の実行可能な最小のくびれの直径
は約４０ミクロンである。
本発明によるビーム整形の別の面は、ＹＡＧクリスタル
を励起するレーザダイオードビームの大きさに対するＹ
ＡＧロッド内の共振ビームのビーム量の適合に関する。
凹面の出力カップラミラー１７とロッド反射の後部３９
をもつＹＡＧロッドの前部のレンズ形端部４８との組合
わせは、第３図のグラフ上の位置５１での、すなわちＹ
ＡＧロッド内のビームの大きさを適切な量に調節するこ
とが可能である。レーザロッドダイオードからＹＡＧク
リスタル中に集束されたビームは、ロッド中でのネオジ
ム原子の効率のよい励起のために、レーザロッド内のビ
ーム５１と重ならなければならない。ポンピング量は概
してレーノング量（ｌａｓｉｎぎｖｏｌｕｍｅ　）と同
じでなければならない。もし、ＹＡＧクリスタル内のレ
ーザビーム量が極めて少ないと、レーザダイオードビー
ムからのポンプ量はレーザビーム量とあまり適合せず、
レーザ効率の低下という結果になる。
レーザロッド上のレンズ形端部４８、出力カップラミラ
ー１７とその曲率半径、レンズ４８から後ろへ後部空洞
ミラー３９（好適にはＹＡＧロッドの平坦後端部）まで
の距離であって好適には約°　５ミリメートル及び実行
可能な最小の大きさのビームのくびれ５０のＫＴＰ二倍
クリスタルの配置との組合わせは、高効率の周波数二倍
化されたレーザ出力となる。出力カップラでの凹面ミラ
ー１７の曲率半径は、本発明の１つの実施例において好
適には約３１ミリメートルである。約５ミリメートルの
長さのＫＴＰクリスタルが用いられてもよい。ＫＴＰク
リスタルの後部から後ろのＹＡＧロッドのレンズ形前端
部までは約２２ミリメータでよい。上記のように、ＹＡ
Ｇロッド自体は曲率半径が１５ミリメートルのレンズ形
前端部４８を有する約５ミリメートルのものでよい。
図示され、また、以上に記載したミラー配置は好適であ
るが、変更できることが理解されよう。
例えば、レーザ空洞の後部ミラー表面はＮａ　：　Ｙ　
ＡＧレーザロッドの後部面３９の後ろのどこかに配置さ
れたミラーを有してもよい。
本発明のレーザダイオードアレーポンプＮｄ：ＹＡＧレ
ーザ組立体に関して、可視の低出力レーザビーム出力に
ついて約０．５％乃至１−Ｏｌの効率が達成できること
が分った。例えば、約１ワットの電力をレーザダイオー
ドに供給すると、そのダイオードは約２０％の効率を有
するが、レーザダイオード出力ビームは約２００ミリワ
ットの出力になる。概してこれらのポンプレベルでは、
１．０６ミクロンの出力はダイオードレーザ出力のおよ
そ３０％であシ、それ故、１．０６ミクロンの出力ビー
ムは約６０ミリワットの出力をもつ。このようにして、
１．０６ミクロンの出力に対しておよそ５チの効率が達
成される。有効な周波数二倍化のために出力カップラは
１．０６ミクロンの波長に対しては高反射率を有し、０
．５３２ミクロンの波長のものに対しては高透過率を有
するようにコートされている。２００ミリワットのポン
プレベルでは、空洞内１．０６ミクロン強度はおよそ１
０ワットである。この出力レベルでは、ＫＴＰの二倍化
効率は０．５３２ミクロンでおよそ１０ミリワットの出
力を与えるのに十分である。
実質的に、よシ高い出力、例えばレーザダイオードへの
ｌθクワット入力では、２ワット出力ダイオードピーム
がＹＡＧロッドを励起して約６００ミリワットのレーザ
ビームを放射する。この高出力では周波数二倍クリスタ
ルはよシ効率がよく、約１００ミリワットの可視範囲の
出力が達成可能である。このようにして、中出力の可視
レーザにおける１％の効率が達成される。
高出力のアウトプットでは、本発明のＮｄ：ＹＡＧレー
ザは更に相当効率が良い。例えば、もしレーザダイオー
ドに２０ワットが入力されると約２．４ワットのレーザ
ビームが周波数二倍され、この出力でＫＴＰ周波周波数
冊倍器、０６ミクロンの出力光の１００　／＃−セント
近くを可視のものに変換する。このようＫして、可視領
域の２ワット以上の出力ビームが５％から６チの効率で
達成される。
本発明の装置は近赤外領域のレーザを発生させるにも有
効である。本発明のこの形式においては、周波数二倍器
１６（第１図の点線で示す）は除かれる。このように装
置の効率はレーザダイオードのおよそ２０％の効率とＮ
ｄ：ＹＡＧレーザロット自分のおよそ３０％の効率とに
よってのみ制限され、出力レベルにかかわらず全体の効
率はほぼ６チである。
このような赤外線レーザの一形態において、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザロッドの両端部はレーザ空洞の２つのミラーを
形成してもよい。すなわち各端部は半反射し、ロッＰ自
身の中に空洞を形成する。出力カップラは必要とされな
いので、それによりて極めて効率が良い近赤外レーザで
あって、第１図に示した装置よシもずっとコンノやクト
なものとなる。
以上に記載し、図示した本発明の好適実施例は、可能な
変更態様であって限定することを意図するものではない
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従ったレーザダイオードポンプ形Ｎｄ
：ＹＡＧレーザ組立体の部分縦断面図であシ、ハウシン
グ、冷却装置及びその他の関連構成要素を有するもので
ある。 第２Ａ、２Ｂ及び２０図は、長手方向の略示断面図で、
レーザビームを偏光するための異なる手段を用いた装置
を示す。 第３図はレーザ空洞内のレーザビーム形状のグラフ図で
あシ、Ｎｄ：ＹＡＧロッドと組立体の前端部の出力カッ
プラとの間に形成されたビームのくびれを有している。 第４図はレーザ装置のＮｄ：ＹＡＧロッドの拡大断面図
で、ロッドの特別な表面を示す。 主要符号の説明 ｌＯ・・・ネオジム−ＹＡＧレーザ組立体１１・・・ネ
オジム−ＹＡＧレーザロッド１２・・・レーザダイオー
ド １６・・・周波数二倍器 １７・・・出力カップラ １８・・・ヒートシンク １９″・・・（ルチェクーラ ２１・・・ハウシング ２７・・・レーザダイオードビーム ４２・・・止めネジ ４３・・・ベレビルワッシャ ４４・・・スペーサワッシャ ４１・・・レーザビーム 特許出願人　　スペクトラーフィソックス・インコーホ
レイテッド

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、高効率でダイオードポンプするコンパクトなネオジ
    ム−ＹＡＧレーザであって、 ａ）前端部と後端部を有するネオジム−ＹＡＧレーザロ
    ッド、 ｂ）ハウジング内の前端部前方の固定した位置にネオジ
    ム−ＹＡＧロッドを保持する手段を有するハウジング、 ｃ）Ｎｄ：ＹＡＧロッドをポンプするためのレーザダイ
    オードで、ロッドをポンプするために実質的にロッドに
    適合する出力周波数を有し、ハウジング内でロッドの後
    ろでロッド心合わせされて固定されているレーザダイオ
    ード、ｄ）レーザ空洞の前端部を形成する反射面を有す
    る出力カップラー、 ｅ）Ｎｄ：ＹＡＧロッドを内部に有するレーザ空洞の後
    端部を形成する後方ミラー手段、 ｆ）レーザ空洞内の周波数二倍器であって、レーザロッ
    ドの出力ビームを受け、その波長を二等分し、周波数を
    二倍するために配置された周波数二倍器、 ｇ）レーザビームを偏光し、効率的な周波数二倍化をす
    るための、レーザ内にある偏光手段とから成る装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって、 レーザダイオードがＧａＡｌＡｓダイオードから成ると
    ころの装置。 ３、特許請求の範囲第２項に記載された装置であって、 レーザダイオードが実質的に０．８０８ミクロンの波長
    の出力ビームを有するところの装置。 ４、特許請求の範囲第３項に記載された装置であって、 前記レーザロッドが近赤外領域にある実質的に１．０６
    ミクロンの出力レーザビームを発生させ、前記周波数二
    倍器によって前記ビームを実質的に０．５３２ミクロン
    の可視領域の波長に等分するところの装置。 ５、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって、 前記周波数二倍器がＫＴＰクリスタルから成るところの
    装置。 ６、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって、 前記Ｎｄ：ＹＡＧロッドの後端部が反射され、前記後部
    ミラー手段を形成し、レーザ空洞がロッドの後部と前記
    出力カップラ手段での反射面との間にレーザ空洞を作る
    ところの装置。 ７、特許請求の範囲第６項に記載された装置であって、 更に、レーザビームを整形し、ロッドの前でビームのく
    びれを形成するためのビーム整形手段を有するところの
    装置。 ８、特許請求の範囲第７項に記載された装置であって、 前記周波数二倍器が実質的に前記ビームのくびれの所に
    配置されているところの装置。 ９、特許請求の範囲第７項に記載された装置であって、 ビーム整形手段がビームの集束効果を有する凸に形成さ
    れたレーザロッドの前端面を有するところの装置。 １０、特許請求の範囲第８項に記載された装置であって
    、 ビーム整形手段が更に、出力カップラの前記反射面が凹
    面でレーザ空洞の内側に向けられて成るところの装置。 １１、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって
    、 偏光手段がレーザロッドに横方向の圧縮ストレスを提供
    するためにハウジングに付けられたストレス手段から成
    るところの装置。 １２、特許請求の範囲第１１項に記載された装置であっ
    て、 前記ストレス手段が、ロッドに圧縮力を与えるようにハ
    ウジングに固着され、ロッドの半径方向に向けられた圧
    縮スプリングから成るところの手段。 １３、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって
    、 レーザダイオードが約１０ワットの入力と約２ワットの
    出力を有するところの装置。 １４、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって
    、 レーザダイオードが約１ワットの入力と約 ２００ミリワットの出力を有するところの装置。 １５、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって
    、 更に、ダイオードを所望の温度に維持し、ダイオードが
    Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッドに適合するのを補助するため
    のダイオード冷却手段を有するところの装置。 １６、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって
    、 少なくとも約２０％の効率のダイオードに約４０ワット
    の入力をしたとき、レーザの全体の効率が約５％から６
    ％であるところの装置。 １７、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって
    、 ダイオードへの約１０ワットの入力とＮｄ：ＹＡＧロッ
    ドへの約２ワットの入力で、レーザの全体の効率が約１
    ％であるところの装置。 １８、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって
    、 更に、ビームを整形し、ロッドの前にビームのくびれを
    形成するためにレーザ空洞に付けられたビーム整形手段
    を有し、周波数二倍器が実質的にビームのくびれの所に
    配置されているところの装置。 １９、特許請求の範囲第１８項に記載された装置であっ
    て、 ビーム整形手段が、ビームの集束効果を有する凸に形成
    されたレーザロッドの前端面と出力カップラ手段の凹の
    反射面から成り、前記前端面と前記凹の反射面の半径及
    びそれらの間の間隔が、ロッド内のビームのレーザ量が
    レーザダイオードビームのポンピング量によりよく適合
    し、また、最小の大きさのビームのくびれが形成される
    ものであるところの装置。 ２０、特許請求の範囲第１８項に記載された装置であっ
    て、 ビーム整形手段が、ビームの集束効果を有する凸に形成
    されたレーザロッドの前端面を有するところの装置。 ２１、特許請求の範囲第２０項に記載された装置であっ
    て、 ロッドの凸の前端表面が約１０から１５ｍｍの曲率半径
    を有し、ビームのくびれの直径が約４０ミクロンである
    ところの装置。 ２２、特許請求の範囲第２１項に記載された装置であっ
    て、 ビーム整形手段が、出力カップラ手段の前記反射ミラー
    において凹面をも有するところの装置。 ２３、高効率を有するニオジム−ＹＡＧダイオードポン
    プレーザであって、 ａ）ハウジング、 ｂ）ハウジング内に固着されたレーザダイオードであり
    、少なくとも約２０％の効率を有して、約０．８ミクロ
    ンの波長の出力ビームを有し、該ダイオードを冷却する
    ための冷却手段を備えるレーザダイオード、 ｃ）レーザダイオードの前にあり、ハウジング内でダイ
    オードのビームの光路内に維持されたＮｄ：ＹＡＧのレ
    ーザロッドで、ダイオードがレーザロッドをポンプする
    ダイオードの出力に十分に適合するレーザロッド、 ｄ）レーザロッドを内包するレーザ空洞を形成する前部
    及び後部ミラー手段、 とから成る装置。 ２４、特許請求の範囲第２３項に記載された装置であっ
    て、 更に、レーザ空洞内でレーザロッドの前にあり、それに
    よってレーザビームを可視光域にする周波数二倍器とレ
    ーザ空洞内にある偏光手段を有するところの装置。 ２５、特許請求の範囲第２４項に記載された装置であっ
    て、 更にビーム整形手段であって、レーザロッド内のビーム
    の量をレーザダイオードからのポンピングビームの量に
    一致させ、効率的なポンピングをし、ビームを整形して
    レーザロッドの前にビームのくびれを形成するためであ
    り、周波数二倍器が実質的にそのくびれの所にあるとこ
    ろのビーム整形手段を有する装置。 ２６、特許請求の範囲第２４項に記載された装置であっ
    て、 偏光手段が、レーザロッドに実質的に一定の横方向の圧
    縮ストレスを与えるためにハウジングに付けられたスト
    レス手段から成るところの装置。 ２７、特許請求の範囲第２４項に記載された装置であっ
    て、 周波数二倍器がＫＴＰクリスタルから成るところの装置
    。 ２８、特許請求の範囲第２３項に記載された装置であっ
    て、 ミラー手段がレーザロッドの半反射前端面及び後端面か
    ら成るところの装置。 ２９、特許請求の範囲第２３項に記載された装置であっ
    て、 ミラー手段がレーザロッドの半反射後端表面とレーザ空
    洞の前端部として半反射面を有する出力カップラとから
    成り、可視光域のレーザビームを発生させるためにレー
    ザ空洞内の周波数二倍器とレーザ空洞内のビーム偏光器
    を有するところの装置。 ３０、高効率で可視光スペクトルのレーザビームを作る
    方法であって、 ａ）ネオジム−ＹＡＧレーザロッドを有するレーザ空洞
    を形成する工程と、 ｂ）ロッドをポンプするためにロッドと十分に一致する
    出力周波数を有するレーザダイオードでレーザロッドを
    ポンプする工程、 ｃ）空洞中の周波数二倍器を使用して、近赤外線出力ビ
    ームの周波数を二倍化する工程、 ｄ）周波数二倍化の効率を促進するためにレーザ空洞内
    でレーザビームを偏光する工程、 とから成る方法。 ３１、特許請求の範囲第３０項に記載された方法であっ
    て、 レーザダイオードがＧａＡｌＡｓダイオードであるとこ
    ろの方法。 ３２、特許請求の範囲第３１項に記載された方法であっ
    て、 レーザダイオードが実質的に０．８０８ミクロンの波長
    の出力ビームを有するものであるところの方法。 ３３、特許請求の範囲第３２項に記載された方法であっ
    て、 レーザロッドが、近赤外線領域の実質的に １．０６ミクロンの波長の出力レーザビームで、周波数
    二倍器によって実質的に可視光域の０．５３２ミクロン
    の波長に等分される出力レーザビームを作り出すレーザ
    ロッドであるところの方法。 ３４、特許請求の範囲第３０項に記載された方法であっ
    て、 周波数二倍器がＫＴＰクリスタルからなるものであると
    ころの方法。 ３５、特許請求の範囲第３０項に記載された方法であっ
    て、 更に、レーザロッドの前にビームのくびれを形成するた
    めにレーザビームを整形する工程を有する方法。 ３６、特許請求の範囲第３５項に記載された方法であっ
    て、 周波数二倍器が実質的にビームのくびれの所に配置され
    ているところの方法。 ３７、特許請求の範囲第３５項に記載された方法であっ
    て、 レーザビームの整形工程が、ビームの集束効果を有する
    レーザロッドの凸に形成された前端部表面を提供する工
    程を有するところの方法。 ３８、特許請求の範囲第３７項に記載された方法であっ
    て、 ビーム整形工程が更に、レーザ空洞の内側に向けられた
    レーザ空洞の前端部に凹の反射面を提供する工程を有す
    るところの方法。 ３９、特許請求の範囲第３０項に記載された方法であっ
    て、 偏光が、レーザロッドに横方向の圧縮ストレスを提供す
    ることで達成されるところの方法。 ４０、特許請求の範囲第３９項に記載された方法であっ
    て、 横方向の圧縮ストレスが、ロッドに圧縮力を与えるよう
    にハウジング内に固着され、ロッドの半径方向に向けら
    れた圧縮スプリングによって与えられるところの方法。 ４１、特許請求の範囲第３０項に記載された方法であっ
    て、 レーザダイオードが約１０ワットの入力と約２ワットの
    出力を有するものであるところの方法。 ４２、特許請求の範囲第３０項に記載された方法であっ
    て、 更に、ダイオードを所望の温度に維持する工程である、
    Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッドとの適合を補助する工程を有
    するところの方法。 ４３、特許請求の範囲第３０項に記載された方法であっ
    て、 ビームの集束効果を有する凸に形成されたレーザロッド
    の前端面と空洞の前部の凹の反射面であり、前記前端面
    と前記凹の反射面の半径及びそれらの間の間隔が、ロッ
    ド内のビームのレーザ量がレーザダイオードビームのポ
    ンピング量によりよく適合し、また、最小の大きさのビ
    ームのくびれが形成されるものを提供することによって
    、空洞内でビームを整形する工程を有するところの方法
    。 ４４、特許請求の範囲第４３項に記載された方法であっ
    て、 周波数二倍化クリスタルがビームのくびれた所に配置さ
    れているところの方法。 ４５、高効率ネオジム−ＹＡＧレーザビームを作り出す
    方法であって、 ａ）ネオジム−ＹＡＧレーザロッドを有するレーザ空洞
    を形成する方法、 ｂ）レーザロッドをポンプするために、レーザロッドに
    十分適合したレーザダイオードによってポンプする工程
    と、少なくとも約２０％の効率で、約０．８ミクロンの
    波長の出力ビームを有するダイオードがレーザロッドと
    適合するのを補助するように所望の温度にダイオードを
    維持する工程とから成り、それによって近赤外領域のレ
    ーザビームを作り出すところの方法。 ４６、特許請求の範囲第４５項に記載された方法であっ
    て、 更に、レーザ空洞内でレーザロッドの前にあり、それに
    よってレーザビームを可視光域にする周波数二倍器を用
    いて近赤外レーザビームの周波数を二倍化する工程と、
    レーザ空洞内でビームを偏光する工程とを有するところ
    の方法。 ４７、特許請求の範囲第４５項に記載された方法であっ
    て、 レーザ空洞がレーザロッドの前端部及び後端部の半反射
    面によって形成されるところの方法。
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