JPS6182488A - 固体レ−ザ装置 - Google Patents
固体レ−ザ装置Info
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- JPS6182488A JPS6182488A JP59203001A JP20300184A JPS6182488A JP S6182488 A JPS6182488 A JP S6182488A JP 59203001 A JP59203001 A JP 59203001A JP 20300184 A JP20300184 A JP 20300184A JP S6182488 A JPS6182488 A JP S6182488A
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
- H01S3/2308—Amplifier arrangements, e.g. MOPA
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
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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
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/115—Q-switching using intracavity electro-optic devices
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Landscapes
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
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〕
本発明は光励起法の固体レーザ装置に関するもので、特
に小形で高出力が得られる固体レーザ装置に関する。
に小形で高出力が得られる固体レーザ装置に関する。
従来、断面が楕円形のり7レクタ内の焦点位置にロッド
形のレーザ活性媒体と管状の励起用ランプを配置し、励
起光をレーザ活性媒体に集光させてレーザ光を発振させ
る固体レーザ装置が知られている。このような固体レー
ザ装置は、比較的高出力が得られるために溶接、穴あけ
、半導体表面処理におけるレーザアニーリング等に広く
利用されている。そして、年々高出力化が要望されてい
るが、発振器のレーザ出力がIJ(ジエール)以上にな
ると、レーザ活性媒体に集光する励起光によってロッド
形のレーザ活性媒体の中心部と表面とで温度差が生じ、
この結果、レーザ活性媒体の径方向に表面から中心に向
って温度勾配が生じて屈折率が径方向で不均一になる。
形のレーザ活性媒体と管状の励起用ランプを配置し、励
起光をレーザ活性媒体に集光させてレーザ光を発振させ
る固体レーザ装置が知られている。このような固体レー
ザ装置は、比較的高出力が得られるために溶接、穴あけ
、半導体表面処理におけるレーザアニーリング等に広く
利用されている。そして、年々高出力化が要望されてい
るが、発振器のレーザ出力がIJ(ジエール)以上にな
ると、レーザ活性媒体に集光する励起光によってロッド
形のレーザ活性媒体の中心部と表面とで温度差が生じ、
この結果、レーザ活性媒体の径方向に表面から中心に向
って温度勾配が生じて屈折率が径方向で不均一になる。
このため、熱によるレンズ効果という現象が起きてレー
ザ活性媒体中でレーザ光が集光し念シ、また熱による複
屈折現象によってレーザ光の横モード(TEMモード)
が乱れ、レーザ出力の安定性ゆ;劣化するということが
あった。そして、さらに電気人カエネルギが増して温度
差が大きくなると、レーザ活性媒体が熱歪により破壊す
るという問題が生じる。
ザ活性媒体中でレーザ光が集光し念シ、また熱による複
屈折現象によってレーザ光の横モード(TEMモード)
が乱れ、レーザ出力の安定性ゆ;劣化するということが
あった。そして、さらに電気人カエネルギが増して温度
差が大きくなると、レーザ活性媒体が熱歪により破壊す
るという問題が生じる。
このように発振器だけで高出力を出すことには呼界があ
るため、第1図に示すような発振器と増幅器を組合わせ
た固体レーザ装置が提案されてい射面が形成されたり7
レクタ、2はリフレクタ1の一方の焦点位置に配置され
たロッド形のレーザ活性媒体、3はリフレクタ1の他方
の焦点位置に配置された管状の励起用ランプ、4はレー
ザ光をほぼ100%反射するミ5−15はレーザ光の一
部を透過し残シを反射するハーフミラ−であシ、以上の
部品によって発振器が構成される。また、6は光軸断面
が楕円形になる反射面が形成されたりフレフタ、7はす
7レクタ6の中心線上であシ、かつ発振器から出力され
るレーザ光線上に配置されたロッド形のレーザ活性媒体
、8a 、 abはリフレクタ6の各焦点位置にそれぞ
れ配置された管状の励起用ランプであシ、これらの部品
によって増幅器が構成される。
るため、第1図に示すような発振器と増幅器を組合わせ
た固体レーザ装置が提案されてい射面が形成されたり7
レクタ、2はリフレクタ1の一方の焦点位置に配置され
たロッド形のレーザ活性媒体、3はリフレクタ1の他方
の焦点位置に配置された管状の励起用ランプ、4はレー
ザ光をほぼ100%反射するミ5−15はレーザ光の一
部を透過し残シを反射するハーフミラ−であシ、以上の
部品によって発振器が構成される。また、6は光軸断面
が楕円形になる反射面が形成されたりフレフタ、7はす
7レクタ6の中心線上であシ、かつ発振器から出力され
るレーザ光線上に配置されたロッド形のレーザ活性媒体
、8a 、 abはリフレクタ6の各焦点位置にそれぞ
れ配置された管状の励起用ランプであシ、これらの部品
によって増幅器が構成される。
なお、9は増幅されて出力される出射レーザ光である。
第2図は電気系も含めた固体レーザ装置の構成図である
。図において、10a 、 10bはランプトリガ回路
、11m 、 11bはエネルギ蓄積器、12は遅延回
路である。
。図において、10a 、 10bはランプトリガ回路
、11m 、 11bはエネルギ蓄積器、12は遅延回
路である。
このような固体レーザ装置では、発振器から出力された
レーザ光は増幅器において光励起を受けて増幅されるた
め、発振器だけで得られないような高出力の出射レーザ
光が得られる。
レーザ光は増幅器において光励起を受けて増幅されるた
め、発振器だけで得られないような高出力の出射レーザ
光が得られる。
しかしながら、従来のこのような固体レーザ装置による
と、発振器の光軸延長上に別個に増幅器を設けるため、
形状的に大形になり、また励起用ランプの数も増えるた
めに電力消費が増えコストも高くなるという欠点があっ
た。
と、発振器の光軸延長上に別個に増幅器を設けるため、
形状的に大形になり、また励起用ランプの数も増えるた
めに電力消費が増えコストも高くなるという欠点があっ
た。
本発明は従来のこのような欠点を解決するためザ装置を
提供することにある。
提供することにある。
本発明はこのような目的を達成するために、発振用のレ
ーザ活性媒体にほぼ平行にレーザ光を複数回反射させる
互いに平行な上下面を有する増幅用のレーザ活性媒体を
設け、両レーザ活性媒体間に共用の励起用ランプを配置
し、少なくとも発振用のレーザ活性媒体およびこれを励
起する励起用ランプに対してリフレクタを構成するキャ
ビティ内にこれらを収容し、発振用のレーザ活性媒体か
ら出力されたレーザ光を光路手段によって増幅用のレー
ザ活性媒体に入力させるようにしたものである。
ーザ活性媒体にほぼ平行にレーザ光を複数回反射させる
互いに平行な上下面を有する増幅用のレーザ活性媒体を
設け、両レーザ活性媒体間に共用の励起用ランプを配置
し、少なくとも発振用のレーザ活性媒体およびこれを励
起する励起用ランプに対してリフレクタを構成するキャ
ビティ内にこれらを収容し、発振用のレーザ活性媒体か
ら出力されたレーザ光を光路手段によって増幅用のレー
ザ活性媒体に入力させるようにしたものである。
レーザ発振器と増幅器が一体的に配置され、励起用ラン
プを発振と増幅に兼用できる。
プを発振と増幅に兼用できる。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
第3図は本発明に係る固体レーザ装置の一実施例の斜視
図、第4図は断面図である。図において、第1図と同一
または相当部分には同符号を用いである。本実施例では
、発振用のレーザ活性媒体2はLHG−8(保谷硝子製
)が用いられ、その寸法は直径3mm、長さ75 m
mで、両端面は約λ/10以下(λ=632.8yLm
)の面精Iで光学研磨されている。まに1 ミラー4は
1.052μmの波長の光に対して約100%反射し、
ハーフミラ−5は同じ(1,052μmの波長の光に対
して約60%反射するようになっている。14は光軸断
面が楕円形の一部になる反射面14aが形成されたりフ
レフタで、その一方の焦点位置にレーザ活性媒体2が配
置されている。
図、第4図は断面図である。図において、第1図と同一
または相当部分には同符号を用いである。本実施例では
、発振用のレーザ活性媒体2はLHG−8(保谷硝子製
)が用いられ、その寸法は直径3mm、長さ75 m
mで、両端面は約λ/10以下(λ=632.8yLm
)の面精Iで光学研磨されている。まに1 ミラー4は
1.052μmの波長の光に対して約100%反射し、
ハーフミラ−5は同じ(1,052μmの波長の光に対
して約60%反射するようになっている。14は光軸断
面が楕円形の一部になる反射面14aが形成されたりフ
レフタで、その一方の焦点位置にレーザ活性媒体2が配
置されている。
15は光軸断面が楕円形の一部になる反射面15aが形
成されたり7レクタで、その焦点位置には励起用ラング
8a(ILC製10F4)が配置されている。この励起
用ランプ8aの位置はり7レクタ14の反射面14mの
他方の楕円焦点位置にもなっている。16は光軸断面が
楕円形の一部になる反射面16&が形成されたりフレフ
タで、その焦点位置には励起用ランプ8bが配置されて
いる0リフレクタ14,15.16は一体に結合されて
1つのキャピテイを構成している。1Tは増幅用の表面
励起1表面冷却形(スラブ)レーザ活性媒体でLHG−
8(保谷硝子製)が用いられ、その寸法は長さl0OF
FI!Fl、幅3OFFIFFl、厚さ6mmで長方形
の角板状に形成されている0レ一ザ活性媒体17は第5
図に示すように、長手方向の端面がθ=30度に斜めに
形成され、入射光は互いに平行な上下面で7回全反射さ
れジグザク光路を通って出射されるようになっているO
このレーザ活性媒体1Tは励起用ランプ8mと8bの中
間位置に、かつその光軸方向がレーザ活性媒体2の光軸
方向および励起用ランプ8a 、 abの各管軸方向に
ほぼ平行になるように配置され、幅方向の端面でリフレ
クタ15.16内に固定材18によシ固定されている。
成されたり7レクタで、その焦点位置には励起用ラング
8a(ILC製10F4)が配置されている。この励起
用ランプ8aの位置はり7レクタ14の反射面14mの
他方の楕円焦点位置にもなっている。16は光軸断面が
楕円形の一部になる反射面16&が形成されたりフレフ
タで、その焦点位置には励起用ランプ8bが配置されて
いる0リフレクタ14,15.16は一体に結合されて
1つのキャピテイを構成している。1Tは増幅用の表面
励起1表面冷却形(スラブ)レーザ活性媒体でLHG−
8(保谷硝子製)が用いられ、その寸法は長さl0OF
FI!Fl、幅3OFFIFFl、厚さ6mmで長方形
の角板状に形成されている0レ一ザ活性媒体17は第5
図に示すように、長手方向の端面がθ=30度に斜めに
形成され、入射光は互いに平行な上下面で7回全反射さ
れジグザク光路を通って出射されるようになっているO
このレーザ活性媒体1Tは励起用ランプ8mと8bの中
間位置に、かつその光軸方向がレーザ活性媒体2の光軸
方向および励起用ランプ8a 、 abの各管軸方向に
ほぼ平行になるように配置され、幅方向の端面でリフレ
クタ15.16内に固定材18によシ固定されている。
19.20は1.052μmの波長の光を全反射する光
路手段としてのミラーで、レーザ活性媒体2から出射さ
れたレーザ光はミラー19と20でそれぞれほぼ90度
の方向に反射され、レーザ活性媒体1Tに入射するよう
になっている。
路手段としてのミラーで、レーザ活性媒体2から出射さ
れたレーザ光はミラー19と20でそれぞれほぼ90度
の方向に反射され、レーザ活性媒体1Tに入射するよう
になっている。
なお、図においては水冷系統の構成は省略しである。
このような構成において、励起用ランプ81からの励起
光がレーザ活性媒体2に集光すると、ミラー4とハーフ
ミラ−5で共振器を作るためにレーザ発振が起り、レー
ザ光がハーフミラ−5を透過して出力される。このレー
ザ光はミラー19と20で反射され折シ返されてレーザ
活性媒体1Tに入射する。入射したレーザ光は上下面で
反射し励起用ランプ8m 、 8bからの励起光によシ
増幅され出射レーザ光9となって出力される。
光がレーザ活性媒体2に集光すると、ミラー4とハーフ
ミラ−5で共振器を作るためにレーザ発振が起り、レー
ザ光がハーフミラ−5を透過して出力される。このレー
ザ光はミラー19と20で反射され折シ返されてレーザ
活性媒体1Tに入射する。入射したレーザ光は上下面で
反射し励起用ランプ8m 、 8bからの励起光によシ
増幅され出射レーザ光9となって出力される。
このような固体レーザ装置においては、第1図で示した
装置に比して、リフレクタが発振用、増幅用で一体に構
成されているために形状が小形化され、また発振用と増
幅用のレーザ活性媒体をはぼ平行に配置しその間に共用
のか起用ランプを設けたために、入力電気エネルギに対
する出力光エネルギの変換効率が向上し、かつランプの
数も減少してコストの低減化がはかれる。また、増幅用
にロンド形でなくスラブ形のレーザ活性媒体を使ってい
るので増幅出力を大きくできる。
装置に比して、リフレクタが発振用、増幅用で一体に構
成されているために形状が小形化され、また発振用と増
幅用のレーザ活性媒体をはぼ平行に配置しその間に共用
のか起用ランプを設けたために、入力電気エネルギに対
する出力光エネルギの変換効率が向上し、かつランプの
数も減少してコストの低減化がはかれる。また、増幅用
にロンド形でなくスラブ形のレーザ活性媒体を使ってい
るので増幅出力を大きくできる。
第6図は他の実施例の断面図であり、発振器を2組設け
たものである。図において、第4図と同一部分には同符
号を用いである。21は光軸断面が楕円形の一部になる
反射面21mが形成されたりフレフタで、その一方の焦
点位置にレーザ活性媒体2と同じレーザ活性媒体22が
配置されている023は光軸断面が楕円形の一部になる
反射面23mが形成されたり7レクタで、その焦点位置
には励起用ランプ8bが配置されており、かつこの励起
用ランプ8bの位置はりフレフタ21の反射面21aの
他方の楕円焦点位置にもなっている。
たものである。図において、第4図と同一部分には同符
号を用いである。21は光軸断面が楕円形の一部になる
反射面21mが形成されたりフレフタで、その一方の焦
点位置にレーザ活性媒体2と同じレーザ活性媒体22が
配置されている023は光軸断面が楕円形の一部になる
反射面23mが形成されたり7レクタで、その焦点位置
には励起用ランプ8bが配置されており、かつこの励起
用ランプ8bの位置はりフレフタ21の反射面21aの
他方の楕円焦点位置にもなっている。
第3,4図の実施例と同様に、レーザ活性媒体22かう
出射されたレーザ光はミラーで2回反射されてレーザ活
性媒体1Tに入射されるようになっている。レーザ活性
媒体17に入射する2本のレーザ光は同一光軸に入射し
てもよいし、また光軸をずらせて入射してもよい。ずら
せて入射した場合は、増幅されたレーザ光が2本出力さ
れることになる。こQ) 4坐りV−ザ光はシリンドリ
カルレンズにより焦点にて1本に合わせることも可能で
ちる。
出射されたレーザ光はミラーで2回反射されてレーザ活
性媒体1Tに入射されるようになっている。レーザ活性
媒体17に入射する2本のレーザ光は同一光軸に入射し
てもよいし、また光軸をずらせて入射してもよい。ずら
せて入射した場合は、増幅されたレーザ光が2本出力さ
れることになる。こQ) 4坐りV−ザ光はシリンドリ
カルレンズにより焦点にて1本に合わせることも可能で
ちる。
第7図は他の実施例の断面図である0図において、第4
図−と同一部分には同符号を付しである。
図−と同一部分には同符号を付しである。
24は励起用ランプ8aからレーザ活性媒体2に集光さ
れる発振励起光の光量を適当な量に調節するためのフィ
ルタである。
れる発振励起光の光量を適当な量に調節するためのフィ
ルタである。
第8図は他の実施例の断面図である。図において、26
は光軸断面が楕円形の一部になる反射面26a 、 2
6b 、 26a 、 26dが形成されたキャビティ
を構成するりフレフタ、27a 、 27b 、 27
e 、 27dは各反射面の楕円の一方の焦点位置に配
偶されたレーザ活性媒体2と同じレーザ活性媒体、28
m 。
は光軸断面が楕円形の一部になる反射面26a 、 2
6b 、 26a 、 26dが形成されたキャビティ
を構成するりフレフタ、27a 、 27b 、 27
e 、 27dは各反射面の楕円の一方の焦点位置に配
偶されたレーザ活性媒体2と同じレーザ活性媒体、28
m 。
28b 、 28c、、 28dは各反射面の楕円の他
方の焦点位置に配置された励起用ランプ8&と同じ励起
用ランプ、29は励起用ランプ28a 、 28bと2
8C228dとの中間位置に配置され結合材30で、リ
フレクタ26内に固定されたレーザ活性媒体17と同じ
レーザ活性媒体である0 4組の発振器から出力されたレーザ光はミラーで反射さ
れ折返されてそれぞれレーザ活性媒体29に入射され増
幅される0各レーザ光の光軸がずれていると4本のレー
ザ光が出力されることになる。
方の焦点位置に配置された励起用ランプ8&と同じ励起
用ランプ、29は励起用ランプ28a 、 28bと2
8C228dとの中間位置に配置され結合材30で、リ
フレクタ26内に固定されたレーザ活性媒体17と同じ
レーザ活性媒体である0 4組の発振器から出力されたレーザ光はミラーで反射さ
れ折返されてそれぞれレーザ活性媒体29に入射され増
幅される0各レーザ光の光軸がずれていると4本のレー
ザ光が出力されることになる。
以上の実施例では、レーザ活性媒体にLHG−8を用い
たが、Nd:YAG、けい酸系レーザ硝子。
たが、Nd:YAG、けい酸系レーザ硝子。
Nd:YLF等室温で発振可能なレーザ活性媒体ならい
ずれでも使用することができる0″!良、ノ)−7ミラ
ーも反射率は60チだけでなく、30チ等任意に選択で
きる。さらに、共振器用のミラーと発振用のレーザ活性
媒体との間の光軸上にQスイッチ素子を配置し、通常の
レーザ発振でなくQスイッチレーザ発振を行なうことも
できる0〔発明の効果〕 以上述べ次ように、本発明に係る固体レーザ装置による
と、発振用のレーザ活性媒体にほぼ平行に表面冷却2表
面励起形のいわゆるスラブ形の増幅用レーザ活性媒体を
設け、両者の間に共用の励起用ランプを配置して構成し
、発振レーザ光をミラー等の光路手段を用いて増幅用レ
ーザ活性媒体に導入するようにしたので、装置が小形化
し、効率が向上するとともに低コスト化がはかれ、しか
も高出力のレーザ光を得ることができるという数多くの
優れた効果がある。
ずれでも使用することができる0″!良、ノ)−7ミラ
ーも反射率は60チだけでなく、30チ等任意に選択で
きる。さらに、共振器用のミラーと発振用のレーザ活性
媒体との間の光軸上にQスイッチ素子を配置し、通常の
レーザ発振でなくQスイッチレーザ発振を行なうことも
できる0〔発明の効果〕 以上述べ次ように、本発明に係る固体レーザ装置による
と、発振用のレーザ活性媒体にほぼ平行に表面冷却2表
面励起形のいわゆるスラブ形の増幅用レーザ活性媒体を
設け、両者の間に共用の励起用ランプを配置して構成し
、発振レーザ光をミラー等の光路手段を用いて増幅用レ
ーザ活性媒体に導入するようにしたので、装置が小形化
し、効率が向上するとともに低コスト化がはかれ、しか
も高出力のレーザ光を得ることができるという数多くの
優れた効果がある。
第1図は従来の増幅機能を持つ固体レーザ装置の斜視図
、第2図はその構成図、第3図は本発明に係る固体レー
ザ装置の一実施例の斜視図、第4図はその断面図、第5
図は増幅用レーザ活性媒体の測量図、第6図〜第8図は
それぞれ他の実施例の断面図である。 2・・・・発振用レーザ活性媒体、4,19゜20−@
@響ミラー、5・e・・ハーフミラ−18a e a
b @ @ @ 1励起用ランプ、14,15゜i5
@*嗜*す7レクタ、14a 、 15m 、 16m
−・・・反射面、17・・拳・増幅用レーザ活性媒体
、18・e・・結合材。
、第2図はその構成図、第3図は本発明に係る固体レー
ザ装置の一実施例の斜視図、第4図はその断面図、第5
図は増幅用レーザ活性媒体の測量図、第6図〜第8図は
それぞれ他の実施例の断面図である。 2・・・・発振用レーザ活性媒体、4,19゜20−@
@響ミラー、5・e・・ハーフミラ−18a e a
b @ @ @ 1励起用ランプ、14,15゜i5
@*嗜*す7レクタ、14a 、 15m 、 16m
−・・・反射面、17・・拳・増幅用レーザ活性媒体
、18・e・・結合材。
Claims (1)
- 発振用のレーザ活性媒体と、この活性媒体を励起する励
起用ランプと、前記レーザ活性媒体とほぼ平行に配置さ
れ、レーザ光を複数回反射させる互いに平行な上下面を
有し、前記励起用ランプによつて励起される増幅用のレ
ーザ活性媒体と、少なくとも前記発振用のレーザ活性媒
体および前記励起用ランプに対するリフレクタを構成す
るとともに、前記増幅用のレーザ活性媒体を支持するキ
ャビティと、前記発振用のレーザ活性媒体から出力され
たレーザ光を前記増幅用のレーザ活性媒体に入力させる
光路手段とを備えた固体レーザ装置。
Priority Applications (2)
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JP59203001A JPS6182488A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 固体レ−ザ装置 |
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JP59203001A JPS6182488A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 固体レ−ザ装置 |
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JPS6182488A true JPS6182488A (ja) | 1986-04-26 |
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Family Applications (1)
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