JPS6324687A - レ−ザ装置 - Google Patents
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- JPS6324687A JPS6324687A JP62129582A JP12958287A JPS6324687A JP S6324687 A JPS6324687 A JP S6324687A JP 62129582 A JP62129582 A JP 62129582A JP 12958287 A JP12958287 A JP 12958287A JP S6324687 A JPS6324687 A JP S6324687A
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- 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
- 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
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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
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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。
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］
本発明はレーザ源のための新規な光学装置に関する。さ
らに詳しくは、高出力（高エネルギ）で低発散の出力ビ
ームをうろことができるレーザ装置の設計に関する。
らに詳しくは、高出力（高エネルギ）で低発散の出力ビ
ームをうろことができるレーザ装置の設計に関する。
［従来の技術］
近年、レーザの応用は種々の分野に及んでおり、それに
伴ない個々の分野の要求に応する特性を備えたレーザ源
が開発されている。レーザ源を特徴づけるそれらの特性
には、発生した光の単色性、その指向性、出力および干
渉性がある。それらのいくつかの特性について高レベル
を達成することはしばしば矛盾する設計上の制限をもた
らすので、レーザ源の設計には困難が生ずる。そのよう
な問題の一例は高レベルの出力および指向性を兼ね備え
るレーザ光源の設計に関連してみられる。レーザ光ビー
ムの指向性の指標はその発散角である。
伴ない個々の分野の要求に応する特性を備えたレーザ源
が開発されている。レーザ源を特徴づけるそれらの特性
には、発生した光の単色性、その指向性、出力および干
渉性がある。それらのいくつかの特性について高レベル
を達成することはしばしば矛盾する設計上の制限をもた
らすので、レーザ源の設計には困難が生ずる。そのよう
な問題の一例は高レベルの出力および指向性を兼ね備え
るレーザ光源の設計に関連してみられる。レーザ光ビー
ムの指向性の指標はその発散角である。
一般的には、レーザシステムは発振ビームを発生させる
ための光共振器内に配置される活性媒質（ａｃｔｌｖｅ
ａ＋ｅｄｉｕｍ）を有する。安定（ｓｔａｂｌｅ）レ
ーザ共振器においては、低い発散（高い指向性ビームに
対応）を達成するために、共振ビームを狭くする、すな
わち絞るための開口部を設ける方法が広く採用されてい
る。かかる共振器は低いフレネル数を有するものとして
表現される。これはいいかえれば、Ｄを共振器内部で発
生される共振ビームの直径とし、Ｌを共振器の長さとす
るとき、Ｄ２ ／Ｌの値が小さいことを意味する。
ための光共振器内に配置される活性媒質（ａｃｔｌｖｅ
ａ＋ｅｄｉｕｍ）を有する。安定（ｓｔａｂｌｅ）レ
ーザ共振器においては、低い発散（高い指向性ビームに
対応）を達成するために、共振ビームを狭くする、すな
わち絞るための開口部を設ける方法が広く採用されてい
る。かかる共振器は低いフレネル数を有するものとして
表現される。これはいいかえれば、Ｄを共振器内部で発
生される共振ビームの直径とし、Ｌを共振器の長さとす
るとき、Ｄ２ ／Ｌの値が小さいことを意味する。
例として、もっとも低い発散（回折限界（ｄｌＮ’ｒａ
ｃｔｉｏｎ−１１ａｌｔ）に対応）は、Ｄ２ ／Ｌがレ
ーザ波長の大きさのオーダであるときに達成される。波
長１ミクロンで長さ１ｍの共振器に対しては、共振ビー
ムの幅を決定するキャビティ内部（Ｉｎｔｒａｃａｖｌ
ｔｙ）の開口部の直径が約ＩＩＩＩＩ１１に制限される
。しかしながらこのような小さい開口部では、共振ビー
ムが細くなり、レーザ作用に関しては活性媒質の一部だ
けしか、すなわち小さい容積比率の部分しか有効に利用
されない。
ｃｔｉｏｎ−１１ａｌｔ）に対応）は、Ｄ２ ／Ｌがレ
ーザ波長の大きさのオーダであるときに達成される。波
長１ミクロンで長さ１ｍの共振器に対しては、共振ビー
ムの幅を決定するキャビティ内部（Ｉｎｔｒａｃａｖｌ
ｔｙ）の開口部の直径が約ＩＩＩＩＩ１１に制限される
。しかしながらこのような小さい開口部では、共振ビー
ムが細くなり、レーザ作用に関しては活性媒質の一部だ
けしか、すなわち小さい容積比率の部分しか有効に利用
されない。
活性媒質の利用が制限される結果、出力は実質的に減少
され、レーザは本質的に非効率的になる。そのため活性
媒質を一層活用して、高出力を達成し、しかもなお低い
発散および高い効率を維持しうるレーザをうることが要
望される。
され、レーザは本質的に非効率的になる。そのため活性
媒質を一層活用して、高出力を達成し、しかもなお低い
発散および高い効率を維持しうるレーザをうることが要
望される。
高い効率をうるために提案されている１つの解答は、活
性媒質の直径を減少させて活性媒質の容積を減少させる
ことである。それにより共振ビームに有効に利用される
活性媒質の比率が向上する効果がある。かかる方法はあ
る種のレーザシステム（たとえばＨｅ−Ｎｅレーザおよ
びある種のＣＯ２レーザなど）で用いられている。しか
しながら固体レーザにおいては、活性媒質の容積を減少
させるべく細いロッド（たとえば直径１〜２ ｍｓ）を
用いようとしても、機械的強度の観点および光ポンピン
グ源として用いられるフラッシュランプとの接続性に劣
るため、実際上用いることができない。
性媒質の直径を減少させて活性媒質の容積を減少させる
ことである。それにより共振ビームに有効に利用される
活性媒質の比率が向上する効果がある。かかる方法はあ
る種のレーザシステム（たとえばＨｅ−Ｎｅレーザおよ
びある種のＣＯ２レーザなど）で用いられている。しか
しながら固体レーザにおいては、活性媒質の容積を減少
させるべく細いロッド（たとえば直径１〜２ ｍｓ）を
用いようとしても、機械的強度の観点および光ポンピン
グ源として用いられるフラッシュランプとの接続性に劣
るため、実際上用いることができない。
活性媒質を有効に利用するさらによい方法は非安定（ｕ
ｎｓｔａｂｌｅ）共振器を用いることである。
ｎｓｔａｂｌｅ）共振器を用いることである。
この方法はたとえば「オプチクス・コミュニケーション
（Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、第２
１巻−５頁（１９７７年）」においてハーブスト（Ｈｅ
ｒｂｓｔ）らによって紹介されている。この設計では高
出力できわめて低い発散が達成され、活性媒質の全容積
が有効に利用される。しかしながらこの設計は発振の閾
値がきわめて高いので、効率の低下を招くという重大な
欠点を有する。
（Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、第２
１巻−５頁（１９７７年）」においてハーブスト（Ｈｅ
ｒｂｓｔ）らによって紹介されている。この設計では高
出力できわめて低い発散が達成され、活性媒質の全容積
が有効に利用される。しかしながらこの設計は発振の閾
値がきわめて高いので、効率の低下を招くという重大な
欠点を有する。
活性媒質の有効利用の問題についての他の解答は、たと
えば「オブチクス◆コミュニケーション、第３７巻、３
５８頁（１９８１年）」でハンチ（Ｉｌａｎｎａ）らに
よって述べられているような、いわゆる「テレスコープ
式共振器（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃｒｅｓｏｎａｔｏｒ）
Ｊに基づくものである。この設計では安定共振器内にビ
ームエキスパンダー（ｂｅａｍｅｘｐａｎｄｅｒ）が挿
入されている。ビームエキスパンダーの活性媒質が配置
されている側では、共振ビームが広がり、そのため活性
媒質の全容積が利用される。ビームエキスパンダーの他
の側では、共振ビームが狭く、そのため共振器の有効フ
レネル数が低く維持されている。この方法は高出力、低
発散の出力ビームを効率よく発生させる。しかしながら
その装置においては、狭い共振ビーム内の出力密度がき
わめて高く、ビームエキスパンダーのその側における光
学エレメントが損傷を受けやすいという固有の問題があ
る。
えば「オブチクス◆コミュニケーション、第３７巻、３
５８頁（１９８１年）」でハンチ（Ｉｌａｎｎａ）らに
よって述べられているような、いわゆる「テレスコープ
式共振器（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃｒｅｓｏｎａｔｏｒ）
Ｊに基づくものである。この設計では安定共振器内にビ
ームエキスパンダー（ｂｅａｍｅｘｐａｎｄｅｒ）が挿
入されている。ビームエキスパンダーの活性媒質が配置
されている側では、共振ビームが広がり、そのため活性
媒質の全容積が利用される。ビームエキスパンダーの他
の側では、共振ビームが狭く、そのため共振器の有効フ
レネル数が低く維持されている。この方法は高出力、低
発散の出力ビームを効率よく発生させる。しかしながら
その装置においては、狭い共振ビーム内の出力密度がき
わめて高く、ビームエキスパンダーのその側における光
学エレメントが損傷を受けやすいという固有の問題があ
る。
活性媒質の有効利用の問題についてのさらに他の先行す
る提案が米国特許第３．８５２．６８４号明細書（ロエ
スほか（Ｒｏｅｓｓ ａｔ ａｌ））の開示にみられる
。この特許は基本モードを有するレーザビームを発生さ
せる装置を開示しており、その装置はレーザ活性物質の
一部を共振器として利用し、他の部分をレーザ物質内に
蓄積されたエネルギを充分に活用するための増幅器とし
て用いるものである。そのレーザ装置はレーザ活性物質
と一対の小さい鏡とからなり、一対の鏡はレーザ活性物
質の一部を利用する光共振器を構成するよう配列されて
いる。活性媒質の残りの部分は増幅部分として利用され
る。一対の鏡のうち一方は共振器からのビームを取り出
せる（ｄｅｃｏｕｐＨｎｇ）ように半透明（ｐａｒｔｌ
ａｌｌｙｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）にされている。その
装置はさらに、増幅されるために活性物質の増幅部を通
って光共振部から取り出されたレーザビームに対して方
向性を与える手段を備えた整合光システム（ｍａｔｃｈ
ｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）を有する。
る提案が米国特許第３．８５２．６８４号明細書（ロエ
スほか（Ｒｏｅｓｓ ａｔ ａｌ））の開示にみられる
。この特許は基本モードを有するレーザビームを発生さ
せる装置を開示しており、その装置はレーザ活性物質の
一部を共振器として利用し、他の部分をレーザ物質内に
蓄積されたエネルギを充分に活用するための増幅器とし
て用いるものである。そのレーザ装置はレーザ活性物質
と一対の小さい鏡とからなり、一対の鏡はレーザ活性物
質の一部を利用する光共振器を構成するよう配列されて
いる。活性媒質の残りの部分は増幅部分として利用され
る。一対の鏡のうち一方は共振器からのビームを取り出
せる（ｄｅｃｏｕｐＨｎｇ）ように半透明（ｐａｒｔｌ
ａｌｌｙｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）にされている。その
装置はさらに、増幅されるために活性物質の増幅部を通
って光共振部から取り出されたレーザビームに対して方
向性を与える手段を備えた整合光システム（ｍａｔｃｈ
ｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）を有する。
前記ロエスの提案と同じような他の先行する提案が、米
国特許第４．２７８，５１９号明細書（マーチュー（Ｍ
ａｒｔｅａｕ））においてもみられる。そこではロエス
のばあいと同じく、増幅が行なわれ、その結果レーザの
効率が増大される。しかしながらいずれのばあいにおい
ても、拡大されたビームが増幅のために活性媒質に戻る
ときに、少なくともその一部が、透過率が１００％でな
い発振出力鏡を透過しなければならないために、出力経
路に沿って反射され、その結果として出力損失を生ずる
。そのためこの出力鏡における高い反射損失が拡大され
たビームの強さを実質的に減衰させ、したがってレーザ
装置の効率を低下させる。すなわちそのような装置にお
いては、活性媒質の多くの８輩部分が用いられて増幅が
達成されるのであるが、前述したようにそのような装置
は増幅のために戻るビームが半透明ミラーを通ることに
基づいて固有の損失を生ずるのである。
国特許第４．２７８，５１９号明細書（マーチュー（Ｍ
ａｒｔｅａｕ））においてもみられる。そこではロエス
のばあいと同じく、増幅が行なわれ、その結果レーザの
効率が増大される。しかしながらいずれのばあいにおい
ても、拡大されたビームが増幅のために活性媒質に戻る
ときに、少なくともその一部が、透過率が１００％でな
い発振出力鏡を透過しなければならないために、出力経
路に沿って反射され、その結果として出力損失を生ずる
。そのためこの出力鏡における高い反射損失が拡大され
たビームの強さを実質的に減衰させ、したがってレーザ
装置の効率を低下させる。すなわちそのような装置にお
いては、活性媒質の多くの８輩部分が用いられて増幅が
達成されるのであるが、前述したようにそのような装置
は増幅のために戻るビームが半透明ミラーを通ることに
基づいて固有の損失を生ずるのである。
［発明が解決しようとする聞届点］
前記従来のレーザ装置は活性媒質の全体を充分に活用し
ておらず、あるいは活用化をはかるために導入した構成
に固有の問題があるので、充分に高出力で低発散の出力
ビームをつることができない。
ておらず、あるいは活用化をはかるために導入した構成
に固有の問題があるので、充分に高出力で低発散の出力
ビームをつることができない。
本発明は前記従来の装置の問題点を克服し、活性媒質の
大部分を活用した、効率が高く、かつ、発散が少ない出
力ビームをうろことのできるレーザ装置を提供すること
を目的としている。
大部分を活用した、効率が高く、かつ、発散が少ない出
力ビームをうろことのできるレーザ装置を提供すること
を目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の１局面によれば、キャビティ内ビームが共振器
軸に沿った光共振器内であって活性媒質の容積の発振部
分内を伝播し、かつ、前記キャビティ内ビームの一部分
が第１の外部連結手段によってキャビティ外ビームとし
て発振部より取り出されて、前記光共振器の外部にある
光路（ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｔｈ）に沿って伝播する種
類の低発散レーザ発振器を備えたレーザ装置であって、
前記光共振器および光路内に配置されてなり、光路と共
振器軸とによって閉ループを形成するべくキャビティ外
ビームを再導入ビームとして活性媒質内に方向づける導
入手段と、 前記光共振器内に配置されてなり、前記活性媒質内で増
幅された前記再導入ビームを出力ビームとしてレーザ装
置から取り出す第２の外部連結手段と、 前記閉じたループ内に配置されてなり、前記再導入ビー
ムが活性媒質へ入るときの断面積が前記発振部分の断面
積よりも実質的に大きくなるようビームを拡大するビー
ム拡大手段 とが設けられてなり、活性媒質に沿って伝播する前記キ
ャビティ内ビームと再導入ビームとが実質的に互いに直
交する面で線状に偏光せられるよう前記各手段が配置さ
れてなることを特徴とするレーザ装置 が提供される。
軸に沿った光共振器内であって活性媒質の容積の発振部
分内を伝播し、かつ、前記キャビティ内ビームの一部分
が第１の外部連結手段によってキャビティ外ビームとし
て発振部より取り出されて、前記光共振器の外部にある
光路（ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｔｈ）に沿って伝播する種
類の低発散レーザ発振器を備えたレーザ装置であって、
前記光共振器および光路内に配置されてなり、光路と共
振器軸とによって閉ループを形成するべくキャビティ外
ビームを再導入ビームとして活性媒質内に方向づける導
入手段と、 前記光共振器内に配置されてなり、前記活性媒質内で増
幅された前記再導入ビームを出力ビームとしてレーザ装
置から取り出す第２の外部連結手段と、 前記閉じたループ内に配置されてなり、前記再導入ビー
ムが活性媒質へ入るときの断面積が前記発振部分の断面
積よりも実質的に大きくなるようビームを拡大するビー
ム拡大手段 とが設けられてなり、活性媒質に沿って伝播する前記キ
ャビティ内ビームと再導入ビームとが実質的に互いに直
交する面で線状に偏光せられるよう前記各手段が配置さ
れてなることを特徴とするレーザ装置 が提供される。
［実施例］
以下、添付した図面にもとづき本発明のレーザ装置を説
明する。
明する。
第１図は本発明の原理にしたがって一対の偏光エレメン
トを利用した固体レーザシステムの概略説明図、第２図
は第３の偏光エレメントを利用した本発明の他の実施例
を示す図、第３図は第２図の配置において光路を変更し
た実施例を示す図、第４図は第１図に示すシステムにお
いて部分反射鏡を利用した本発明の他の実施例を示す図
、第５図は非安定共振器を用いた本発明の他の実施例を
示す図、第６図は共振器内にビームエキスパンダーが設
けられてなる本発明の他の実施例を示す図、第７図は第
６図に示す共振器が折り曲げられてなる本発明の他の実
施例を示す図、第８図は他の実施例に用いられるビーム
エキスパンダーの変更された形状を示す図、第９図は他
の実施例に用いられるビームエキスパンダーの他の変更
された形状を示す図である。
トを利用した固体レーザシステムの概略説明図、第２図
は第３の偏光エレメントを利用した本発明の他の実施例
を示す図、第３図は第２図の配置において光路を変更し
た実施例を示す図、第４図は第１図に示すシステムにお
いて部分反射鏡を利用した本発明の他の実施例を示す図
、第５図は非安定共振器を用いた本発明の他の実施例を
示す図、第６図は共振器内にビームエキスパンダーが設
けられてなる本発明の他の実施例を示す図、第７図は第
６図に示す共振器が折り曲げられてなる本発明の他の実
施例を示す図、第８図は他の実施例に用いられるビーム
エキスパンダーの変更された形状を示す図、第９図は他
の実施例に用いられるビームエキスパンダーの他の変更
された形状を示す図である。
第１図には本発明の固体レーザシステムの一実施例の概
略説明図が示されている。フラッシュランプ（図示され
ていない）によって光学的にボンピングされ、かつ、軸
（２１）を何する安定光共振器■を構成する２枚の全反
射鏡ＯＦ３．０９のあいだに配置された棒状の活性媒質
口によってレーザ発振がえられる。これらの鏡のうちの
１枚または２枚は、たとえばボーロープリズム（ｐｏｒ
ｒｏ−ｐｒｉｓＩＩｓ）やコーナー−キューブ（ｃｏｒ
ｎｅｒ−ｃｕｂｅｓ）など他の種類の反射器ととり代え
ることも可能である。反射鏡Ｕに隣接して配置されたキ
ャビティ内開口部（１ｎｔｒａｃａｖ１ｔｙ ａｐｅｒ
ｔｕｒｅ）（２２１は縦のモード選択を与える。低発散
を達成するためには、開口部ｎの直径は小さくなくては
ならず、そうすることで共振器■のフレネル数を減少さ
せることができる。ところが前述したように、活性媒質
０７）の最も内側の軸方向部分の（発振部を構成する部
分）のみが狭いキャビティ内ビームＱ４の発生に寄与す
るので、フレネル数の減少は利用しうる出力パワーに制
限を加える。しかしながら、本明細書から明らかなよう
に、このパワー出力は活性媒質口の全容積を利−用する
ことで高められる。
略説明図が示されている。フラッシュランプ（図示され
ていない）によって光学的にボンピングされ、かつ、軸
（２１）を何する安定光共振器■を構成する２枚の全反
射鏡ＯＦ３．０９のあいだに配置された棒状の活性媒質
口によってレーザ発振がえられる。これらの鏡のうちの
１枚または２枚は、たとえばボーロープリズム（ｐｏｒ
ｒｏ−ｐｒｉｓＩＩｓ）やコーナー−キューブ（ｃｏｒ
ｎｅｒ−ｃｕｂｅｓ）など他の種類の反射器ととり代え
ることも可能である。反射鏡Ｕに隣接して配置されたキ
ャビティ内開口部（１ｎｔｒａｃａｖ１ｔｙ ａｐｅｒ
ｔｕｒｅ）（２２１は縦のモード選択を与える。低発散
を達成するためには、開口部ｎの直径は小さくなくては
ならず、そうすることで共振器■のフレネル数を減少さ
せることができる。ところが前述したように、活性媒質
０７）の最も内側の軸方向部分の（発振部を構成する部
分）のみが狭いキャビティ内ビームＱ４の発生に寄与す
るので、フレネル数の減少は利用しうる出力パワーに制
限を加える。しかしながら、本明細書から明らかなよう
に、このパワー出力は活性媒質口の全容積を利−用する
ことで高められる。
第１図に示すレーザシステムは、共振器■の外側であっ
て、光の経路を変える一対の鏡の、のを含む光路のに沿
って配置されたビームエキスパンダー四を有している。
て、光の経路を変える一対の鏡の、のを含む光路のに沿
って配置されたビームエキスパンダー四を有している。
ビームエキスパンダー因の典型的な例としては、第１図
に示されるごとき一対の凹レンズのと凸レンズ（３０）
や、第８図および第９図に示されており本明細書におい
て後に述べられる実施例において用いられている゛もの
などがあげられる。共振器■は、典型的には偏光ビーム
スプリッタ− （ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ ｂｅａｍ ５ｐｌｉｔｔ
ｅｒ）である偏光エレメント（３１）、（３２）によっ
て光路のに連結されている。
に示されるごとき一対の凹レンズのと凸レンズ（３０）
や、第８図および第９図に示されており本明細書におい
て後に述べられる実施例において用いられている゛もの
などがあげられる。共振器■は、典型的には偏光ビーム
スプリッタ− （ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ ｂｅａｍ ５ｐｌｉｔｔ
ｅｒ）である偏光エレメント（３１）、（３２）によっ
て光路のに連結されている。
操作に際し、キャビティ内ビームＱ４の偏光は、第１図
にその様子が示されているように、偏光エレメント（３
１）、（３２）によるｐ−偏光（ｐ−ｐｏｌａｒｉｓａ
ｔｉｏｎ）として行なわれる。このキャビティ内ビーム
の一部は抑制プレート （ｄｅｔａｒｄａｔｌｏｎ ｐｌａｔｅ） （３４）に
よってＳ−偏光（ｓ−ｐｏｌａｒｌｓａｔ Ｉｏｎ）に
変形され、第１の外部連結手段を構成する偏光エレメン
ト（３１）によって活性媒質０７）の一端においてキャ
ビティ外ビーム（ｅｘｔｒａ−ｃａｖｉｔｙ ｂｅａｍ
） （３Ｂ）として共振器■からとり出される。前記Ｓ
−偏光されたビーム（３６）は光路の内に供給され、鏡
面により反射され、そしてさらにビームエキスパンダー
四を通過することで拡大されかつ平行にされる。Ｓ−偏
光された拡大ビーム（３８）は、そののち、鏡のによっ
て反射され、再導入ビーム（３９）として導入手段を構
成する偏光エレメント（３２）を経由して活性媒質面の
他端に平行な状態で戻される。ふたたび活性媒質（＋７
１内に導入されたビーム（３９）はそののち増幅される
が、えられる増幅ビームもまたＳ−偏光されたものであ
るので、該ビームは第２の外部連結手段を構成する偏光
エレメント（３１）によって出力ビーム（４２）として
レーザシステムより取り出すことができる。
にその様子が示されているように、偏光エレメント（３
１）、（３２）によるｐ−偏光（ｐ−ｐｏｌａｒｉｓａ
ｔｉｏｎ）として行なわれる。このキャビティ内ビーム
の一部は抑制プレート （ｄｅｔａｒｄａｔｌｏｎ ｐｌａｔｅ） （３４）に
よってＳ−偏光（ｓ−ｐｏｌａｒｌｓａｔ Ｉｏｎ）に
変形され、第１の外部連結手段を構成する偏光エレメン
ト（３１）によって活性媒質０７）の一端においてキャ
ビティ外ビーム（ｅｘｔｒａ−ｃａｖｉｔｙ ｂｅａｍ
） （３Ｂ）として共振器■からとり出される。前記Ｓ
−偏光されたビーム（３６）は光路の内に供給され、鏡
面により反射され、そしてさらにビームエキスパンダー
四を通過することで拡大されかつ平行にされる。Ｓ−偏
光された拡大ビーム（３８）は、そののち、鏡のによっ
て反射され、再導入ビーム（３９）として導入手段を構
成する偏光エレメント（３２）を経由して活性媒質面の
他端に平行な状態で戻される。ふたたび活性媒質（＋７
１内に導入されたビーム（３９）はそののち増幅される
が、えられる増幅ビームもまたＳ−偏光されたものであ
るので、該ビームは第２の外部連結手段を構成する偏光
エレメント（３１）によって出力ビーム（４２）として
レーザシステムより取り出すことができる。
開口部のの直径とビームエキスパンダー四の拡大率によ
って拡大ビーム（３８）の直径が決定される。したがっ
て、再導入されたビーム（３９）の直径を活性媒質口の
直径に合わせることも可能であり、その結果活性媒質σ
力の全容積を利用することができる。すなわち、活性媒
質（５）の内側の部分のはｐ−偏光されたキャビティ内
ビームＱ４により利用され、一方、外側の部分（４０）
はＳ−偏光された平行な拡大ビーム（３８）を増幅する
のに利用されるのである。
って拡大ビーム（３８）の直径が決定される。したがっ
て、再導入されたビーム（３９）の直径を活性媒質口の
直径に合わせることも可能であり、その結果活性媒質σ
力の全容積を利用することができる。すなわち、活性媒
質（５）の内側の部分のはｐ−偏光されたキャビティ内
ビームＱ４により利用され、一方、外側の部分（４０）
はＳ−偏光された平行な拡大ビーム（３８）を増幅する
のに利用されるのである。
共振器■のフレネル数が小さいため、出力ビーム（４２
）の発散は小さい。この発散は、開口部ｎの直径と、反
射鏡０ａ１（至）間の距離として定義づけられる共振器
の長さとを適当に設定することによって回折が制限され
たものとすることもできる。
）の発散は小さい。この発散は、開口部ｎの直径と、反
射鏡０ａ１（至）間の距離として定義づけられる共振器
の長さとを適当に設定することによって回折が制限され
たものとすることもできる。
かくして、前記したごとき構成によってつぎのような効
果を奏することができる。
果を奏することができる。
（１） Ｋ 大ビーム（３８）はビームエキスパンダー
四によって充分に平行にされるので、活性媒質０７）の
全容積が利用され、それにより最大の効率を達成するこ
とができる。活性媒質面が円柱状のロッドであるとき、
拡大ビーム（３８）の直径が活性媒質０７′）の直径と
合致するようにビームエキスパンダー四が調整される。
四によって充分に平行にされるので、活性媒質０７）の
全容積が利用され、それにより最大の効率を達成するこ
とができる。活性媒質面が円柱状のロッドであるとき、
拡大ビーム（３８）の直径が活性媒質０７′）の直径と
合致するようにビームエキスパンダー四が調整される。
かりに拡大ビーム（３８）の直径が活性媒質０７）の直
径よりもわずかばかり大きいかもしくは小さかろうと、
本発明のデバイスによれば従来技術と比較して効率が改
善される。
径よりもわずかばかり大きいかもしくは小さかろうと、
本発明のデバイスによれば従来技術と比較して効率が改
善される。
（２）拡大されたキャビティ外ビーム（３８）は、第１
の外部連結手段（３１）を通過することなく、偏光エレ
メント（３２）によって再導入ビーム（３９）として活
性媒質０７）内に反射されるので、拡大されたキャビテ
ィ外ビーム（３８）が活性媒質（１７１内に再導入する
に際し、重大なロスが生じるということがない。これは
、第１の外部連結手段（３１）と導入手段（３２）とを
別々に設け、キャビティ外ビーム（３６）の取り出し機
能と拡大ビーム（３８）の戻し機能とを分離したことに
起因する。こうして、偏光エレメント（３２）を通過す
る拡大ビーム（３８）の再導入が、抑制プレート（３４
）により決定される外部取り出し比率の影響を受けない
ので、最善の結果をうろことができる。換言すれば、拡
大ビーム（３８）の再導入によって共振器頭の作用が妨
害されることがない。偏光エレメント（３１）はキャビ
ティ内ビームＣ４の一部をキャビティ外ビーム（３６）
として光路−へ連結させる。この連結される部分は、抑
制プレート（３４）を回転させることにより、レーザ発
振器に最高の効率を与えるべく最適の外部連結比に調節
することができる。しかしながら、拡大ビームはＳ−偏
光されているので、かかる調節にもかかわらずそのほと
んどすべてが偏光エレメント（３２）によって活性媒質
面のほうへ反射される。増幅されたのち、拡大ビームは
偏光エレメント（３１）によるつぎの取りだしのあいだ
同様に反射される。このように、拡大ビーム（３８）を
活性媒質（＋７）に戻すに際し、発振器の効率を低下せ
しめるロスが実質上束じることはない。このことは、拡
大ビームの活性媒質への再導入におけるロスを低減させ
んとする試みが発振器の効率を低下させている、前記し
たロエスおよびマーチニーの提案している装置とは対照
的である。
の外部連結手段（３１）を通過することなく、偏光エレ
メント（３２）によって再導入ビーム（３９）として活
性媒質０７）内に反射されるので、拡大されたキャビテ
ィ外ビーム（３８）が活性媒質（１７１内に再導入する
に際し、重大なロスが生じるということがない。これは
、第１の外部連結手段（３１）と導入手段（３２）とを
別々に設け、キャビティ外ビーム（３６）の取り出し機
能と拡大ビーム（３８）の戻し機能とを分離したことに
起因する。こうして、偏光エレメント（３２）を通過す
る拡大ビーム（３８）の再導入が、抑制プレート（３４
）により決定される外部取り出し比率の影響を受けない
ので、最善の結果をうろことができる。換言すれば、拡
大ビーム（３８）の再導入によって共振器頭の作用が妨
害されることがない。偏光エレメント（３１）はキャビ
ティ内ビームＣ４の一部をキャビティ外ビーム（３６）
として光路−へ連結させる。この連結される部分は、抑
制プレート（３４）を回転させることにより、レーザ発
振器に最高の効率を与えるべく最適の外部連結比に調節
することができる。しかしながら、拡大ビームはＳ−偏
光されているので、かかる調節にもかかわらずそのほと
んどすべてが偏光エレメント（３２）によって活性媒質
面のほうへ反射される。増幅されたのち、拡大ビームは
偏光エレメント（３１）によるつぎの取りだしのあいだ
同様に反射される。このように、拡大ビーム（３８）を
活性媒質（＋７）に戻すに際し、発振器の効率を低下せ
しめるロスが実質上束じることはない。このことは、拡
大ビームの活性媒質への再導入におけるロスを低減させ
んとする試みが発振器の効率を低下させている、前記し
たロエスおよびマーチニーの提案している装置とは対照
的である。
本発明の他の特徴はキャビティ内ビーム（至）の平面状
の波面特性にある。このことは、非安定共振器内のキャ
ビティ内ビームの球面状の波面特性とは対照的である。
の波面特性にある。このことは、非安定共振器内のキャ
ビティ内ビームの球面状の波面特性とは対照的である。
こうして、スペクトルを狭めたり変更したりする目的で
、回折格子やエタロンなどの発散要素を本発明の共振器
■に容易に組み入れることが可能となる。
、回折格子やエタロンなどの発散要素を本発明の共振器
■に容易に組み入れることが可能となる。
前記した好ましい実施例においては、発振ビームＱ４は
ｐ−偏光を有するものとして示されている。しかしなが
ら、偏光エレメント（３１）および（３２）を適当に配
置することで、キャビティ外ビーム（３６）、拡大ビー
ム（３８）、再導入ビーム（３９）および出力ビーム（
４２）がすべてｐ−偏光される一方、発振ビームＱ４が
Ｓ−偏光されるようにＳ−偏光共振器を構成することが
可能である。
ｐ−偏光を有するものとして示されている。しかしなが
ら、偏光エレメント（３１）および（３２）を適当に配
置することで、キャビティ外ビーム（３６）、拡大ビー
ム（３８）、再導入ビーム（３９）および出力ビーム（
４２）がすべてｐ−偏光される一方、発振ビームＱ４が
Ｓ−偏光されるようにＳ−偏光共振器を構成することが
可能である。
本発明はガス状、液体状もしくは固体状の活性媒質を有
するあらゆるタイプのレーザに応用が可能であり、該レ
ーザがパルスレーザであろうと連続レーザであろうとも
応用が可能である。
するあらゆるタイプのレーザに応用が可能であり、該レ
ーザがパルスレーザであろうと連続レーザであろうとも
応用が可能である。
本発明は、また、Ｑ−スイッチされた（Ｑ−ｓｗｉｔｃ
ｈｅｄ＞ 、モード０７りされた（ｍｏｄｅ−１ｏｃｋ
ｅｄ）もしくはキャビティダンプされた（ｃａｖｌｔｙ
−ｄｕａ＋ｐｅｄ）レーザなどの内部スイッチからなる
レーザに応用が可能である。さらに、本発明は、安定型
、非安定型、リングタイプ、回折結合型（ｄｉｆＴｒａ
ｃｔｌｏｎ−ｃｏｕｐｌｅｄ）など種々ノタイプル−ザ
共振器と組み合わせて使用することができる。
ｈｅｄ＞ 、モード０７りされた（ｍｏｄｅ−１ｏｃｋ
ｅｄ）もしくはキャビティダンプされた（ｃａｖｌｔｙ
−ｄｕａ＋ｐｅｄ）レーザなどの内部スイッチからなる
レーザに応用が可能である。さらに、本発明は、安定型
、非安定型、リングタイプ、回折結合型（ｄｉｆＴｒａ
ｃｔｌｏｎ−ｃｏｕｐｌｅｄ）など種々ノタイプル−ザ
共振器と組み合わせて使用することができる。
レーザに要求される性能に応じて開口部のとビームエキ
スパンダー５の拡大率とが選定されるが、これらは良好
な発散性と良好な効率のいずれをとるかというトレード
オフの観点から決定されるべき設計上のパラメーターで
ある。
スパンダー５の拡大率とが選定されるが、これらは良好
な発散性と良好な効率のいずれをとるかというトレード
オフの観点から決定されるべき設計上のパラメーターで
ある。
つぎにネオジム： ＹＡＧ固体レーザの設計パラメータ
ーの記載を通して本発明をより明確に説明する。
ーの記載を通して本発明をより明確に説明する。
活性媒質Ｏ力は直径６．３１で長さがｌｏｏｍｍの対反
射被覆されたＮｄ：ＹＡＧのロッドからなっている。鏡
の、籍は１．０８ ミクロンにおいて １００％反射型
の鏡である。抑制プレート（３４）は１．０６ミクロン
で最高出力エネルギを出すよう調節された１、０８ ミ
クロン用４分の１波長板である。
射被覆されたＮｄ：ＹＡＧのロッドからなっている。鏡
の、籍は１．０８ ミクロンにおいて １００％反射型
の鏡である。抑制プレート（３４）は１．０６ミクロン
で最高出力エネルギを出すよう調節された１、０８ ミ
クロン用４分の１波長板である。
ビームエキスパンダーのは倍率が１，７の２枚のレンズ
から構成されている。開口部ｎの直径は４ ａ＋ａｌニ
調節されている。レーザロッドすなわち活性媒質０力の
光学ボンピングは、口径が４■でアーク長さが８８ｃｎ
＋のキセノンが充填されたフラッシュランプによって閉
鎖キャビティ内で行なわれる。レーザロッドの冷却は水
を循環させることで行なわれる。共振器の長さは７０ｃ
ｎ＋である。
から構成されている。開口部ｎの直径は４ ａ＋ａｌニ
調節されている。レーザロッドすなわち活性媒質０力の
光学ボンピングは、口径が４■でアーク長さが８８ｃｎ
＋のキセノンが充填されたフラッシュランプによって閉
鎖キャビティ内で行なわれる。レーザロッドの冷却は水
を循環させることで行なわれる。共振器の長さは７０ｃ
ｎ＋である。
レーザシステムは１パルスあたり１０ジユールの電気入
力を、１秒あたり２０回の割合で行なうことで機能させ
ることもできる。出力ビーム（４２）の特性は、出力エ
ネルギが２２０ミリジユールで遠視野発散が１．１ミリ
ラジアンである。他の実施例において、開口部のと鏡Ｏ
ｇのあいだの共振器■内にＱ−スイッチを挿入すると、
１パルスあたり２０ナノ秒で１６０ミリジユールのパル
スかえられる。
力を、１秒あたり２０回の割合で行なうことで機能させ
ることもできる。出力ビーム（４２）の特性は、出力エ
ネルギが２２０ミリジユールで遠視野発散が１．１ミリ
ラジアンである。他の実施例において、開口部のと鏡Ｏ
ｇのあいだの共振器■内にＱ−スイッチを挿入すると、
１パルスあたり２０ナノ秒で１６０ミリジユールのパル
スかえられる。
第２〜９図には、光学的構成要素、共振器の配置、光路
なども種々変形させた本発明の種々の異なる実施例が示
されている。第２〜９図の参照符号で第１図と同じもの
は同じ要素もしくは部分をあられしている。
なども種々変形させた本発明の種々の異なる実施例が示
されている。第２〜９図の参照符号で第１図と同じもの
は同じ要素もしくは部分をあられしている。
第２図は第１図における偏光エレメント（３１）の代わ
りにふたつの別々の偏光エレメント（５２）、（５４）
が設けられてなる実施例を示している。かかる構成にお
いては、キャビティ外ビーム（３６）は第１の外部連結
手段を構成する偏光エレメント（５２）によって取り出
され、一方、出力ビーム（４２）は第２の外部連結手段
を構成する偏光エレメント（５４）によって外部に取り
出される。
りにふたつの別々の偏光エレメント（５２）、（５４）
が設けられてなる実施例を示している。かかる構成にお
いては、キャビティ外ビーム（３６）は第１の外部連結
手段を構成する偏光エレメント（５２）によって取り出
され、一方、出力ビーム（４２）は第２の外部連結手段
を構成する偏光エレメント（５４）によって外部に取り
出される。
第３図は光路が変更されており、かつ、該光路が偏光エ
レメント（５２）と（５８）のあいだで折り曲げられて
なる本発明の他の実施例を示している。偏光エレメント
（５２）は第１の外部連結手段を構成しており、また偏
光エレメント（５８）は拡大ビーム（３８）を活性媒質
側へ戻す導入手段を構成している。活性媒質側へ戻され
た拡大ビーム（３８）は、そこで増幅される。増幅後、
拡大ビーム（３８）は第２の外部連結手段を構成する偏
光エレメント（５９）によって出力ビーム（４２）とし
て取り出される。
レメント（５２）と（５８）のあいだで折り曲げられて
なる本発明の他の実施例を示している。偏光エレメント
（５２）は第１の外部連結手段を構成しており、また偏
光エレメント（５８）は拡大ビーム（３８）を活性媒質
側へ戻す導入手段を構成している。活性媒質側へ戻され
た拡大ビーム（３８）は、そこで増幅される。増幅後、
拡大ビーム（３８）は第２の外部連結手段を構成する偏
光エレメント（５９）によって出力ビーム（４２）とし
て取り出される。
第４図はｐ−偏光せられた出力ビーム（３Ｂ’）が、反
射鏡（ト）に代えて設けられた部分反射鏡（６２）によ
って共振器から取り出される本発明の他の実施例を示し
ている。追加の鏡（６３）によって光路■が完成されて
いる。かかる構成においては、共振器■内に抑制プレー
トを設ける必要がない。
射鏡（ト）に代えて設けられた部分反射鏡（６２）によ
って共振器から取り出される本発明の他の実施例を示し
ている。追加の鏡（６３）によって光路■が完成されて
いる。かかる構成においては、共振器■内に抑制プレー
トを設ける必要がない。
そのかわり、偏光回転手段を構成する半波長板（８４）
がビームエキスパンダー６のいずれかの側に配置されて
いる。その結果、キャビティ外ビーム（３Ｂ’）のｐ−
偏光はＳ−偏光された拡大ビーム（６１）に変形され、
該拡大ビーム（６１）は増幅後出力ビーム（４２）とし
て取り出される。
がビームエキスパンダー６のいずれかの側に配置されて
いる。その結果、キャビティ外ビーム（３Ｂ’）のｐ−
偏光はＳ−偏光された拡大ビーム（６１）に変形され、
該拡大ビーム（６１）は増幅後出力ビーム（４２）とし
て取り出される。
第４図に示す実施例の変形として、半波長板（６４）を
光共振器■内で部分反射鏡（８２）に隣接して設けても
よい。キャビティ内ビーム（至）は半波長板（Ｂ４）を
通過してＳ−偏光される。モしてＳ−偏光された状態で
部分反射鏡（６２）によってキャビティ外ビーム（３Ｂ
’）として伝達される。Ｓ−偏光されたキャビティ内ビ
ームＱ４の構成要素は部分反射鏡（８２）によって反射
され、半波長板（Ｂ４）を通過したのちに再度ｐ−偏光
に戻される。このようにして、発振部分のを構成するキ
ャビティ内ビームＱ４はｐ−偏光の状態に維持される。
光共振器■内で部分反射鏡（８２）に隣接して設けても
よい。キャビティ内ビーム（至）は半波長板（Ｂ４）を
通過してＳ−偏光される。モしてＳ−偏光された状態で
部分反射鏡（６２）によってキャビティ外ビーム（３Ｂ
’）として伝達される。Ｓ−偏光されたキャビティ内ビ
ームＱ４の構成要素は部分反射鏡（８２）によって反射
され、半波長板（Ｂ４）を通過したのちに再度ｐ−偏光
に戻される。このようにして、発振部分のを構成するキ
ャビティ内ビームＱ４はｐ−偏光の状態に維持される。
第５図は、鏡（６２）、ａ９に代えて球面鏡（６５）、
（８Ｂ）が配置されている以外は第４図に示す実施例と
同様の他の実施例を示す。鏡（６５）は小さな凸面鏡で
あり、鏡（６Ｂ）は大きな凹面鏡である。
（８Ｂ）が配置されている以外は第４図に示す実施例と
同様の他の実施例を示す。鏡（６５）は小さな凸面鏡で
あり、鏡（６Ｂ）は大きな凹面鏡である。
これら２つの鏡によって軸（６８）を宵する回折結合さ
れた（ｄｉｒｆ’ｒａｃｔｉｏｎ−ｃｏｕｐｌｅｄ）非
安定共振器（Ｂ７）が構成されており、この構成はハー
ブストによる先行技術に関連して先に述べたものと類似
している。かかる構成においては、発生したキャビティ
外ビーム（６９）がほとんど回折制限されているので、
共振器（６７）内に開口部を設ける必要がない。回折の
外部連結の結果、キャビティ外ビーム（６９）は環状の
断面を有している。拡大されたビーム（７０）も環状の
断面を有しており、その結果該ビーム（７０）は活性媒
質ａ力の使用されていない外側の部分（４０）と正確に
適合させることができ、レーザシステムの効率を最大に
高めることができる。
れた（ｄｉｒｆ’ｒａｃｔｉｏｎ−ｃｏｕｐｌｅｄ）非
安定共振器（Ｂ７）が構成されており、この構成はハー
ブストによる先行技術に関連して先に述べたものと類似
している。かかる構成においては、発生したキャビティ
外ビーム（６９）がほとんど回折制限されているので、
共振器（６７）内に開口部を設ける必要がない。回折の
外部連結の結果、キャビティ外ビーム（６９）は環状の
断面を有している。拡大されたビーム（７０）も環状の
断面を有しており、その結果該ビーム（７０）は活性媒
質ａ力の使用されていない外側の部分（４０）と正確に
適合させることができ、レーザシステムの効率を最大に
高めることができる。
第１図に示される好ましい実施例においては、ビームエ
キスパンダー四は共振器ｊの外部に配置されているが、
このビームエキスパンダー四は、第６図に示されるよう
に、共振器の内部に配置することも可能である。活性媒
質面に隣接する側のビームエキスパンダー四でキャビテ
ィ内ビームの部分（２４１は狭められ、一方、該ビーム
エキスパンダー四の他方の側でキャビティ内ビームの部
分（７１）は拡大される。抑制プレート（３４）は拡大
されたビーム（７１）の一部分をＳ−偏光に変形させ、
そしてこの一部分はキャビティ外ビーム（７２）として
共振器囚から取り出される。
キスパンダー四は共振器ｊの外部に配置されているが、
このビームエキスパンダー四は、第６図に示されるよう
に、共振器の内部に配置することも可能である。活性媒
質面に隣接する側のビームエキスパンダー四でキャビテ
ィ内ビームの部分（２４１は狭められ、一方、該ビーム
エキスパンダー四の他方の側でキャビティ内ビームの部
分（７１）は拡大される。抑制プレート（３４）は拡大
されたビーム（７１）の一部分をＳ−偏光に変形させ、
そしてこの一部分はキャビティ外ビーム（７２）として
共振器囚から取り出される。
キャビティ外ビーム（７２）は、そののち、光路のおよ
び偏光エレメント（３２）を経て増幅のために活性媒質
ａ力に戻される。活性媒質（至）を通過して、増幅され
たビームは拡大され偏光エレメント（３１）によって出
力ビーム（７４）として取り出される。この配置におい
ては、拡大されたビーム（７１）が大きな断面を有して
いる共振器■の領域の強度が減少されるという長所があ
り、このことは、たとえばＱ−スイッチクリスタルや回
折格子のように低強度でダメージを受ける光学エレメン
トを含むレーザにおいて有益である。
び偏光エレメント（３２）を経て増幅のために活性媒質
ａ力に戻される。活性媒質（至）を通過して、増幅され
たビームは拡大され偏光エレメント（３１）によって出
力ビーム（７４）として取り出される。この配置におい
ては、拡大されたビーム（７１）が大きな断面を有して
いる共振器■の領域の強度が減少されるという長所があ
り、このことは、たとえばＱ−スイッチクリスタルや回
折格子のように低強度でダメージを受ける光学エレメン
トを含むレーザにおいて有益である。
第７図は第６図に示される構成にもとづいた、本発明の
他の実施例を示しており、本実施例においては共振器囚
は折り曲げ用鏡（８Ｂ）、（８８）を用いることにより
折り曲げられた形状となっている。この構成は装置のコ
ンパクト化に役立つ。
他の実施例を示しており、本実施例においては共振器囚
は折り曲げ用鏡（８Ｂ）、（８８）を用いることにより
折り曲げられた形状となっている。この構成は装置のコ
ンパクト化に役立つ。
共振器を第７図に示すように折り曲げられた形状とする
概念は、第１〜５図に示される他の実施例にも適用が可
能である。
概念は、第１〜５図に示される他の実施例にも適用が可
能である。
以上の記載より、キャビティ外ビーム（３Ｂ）および共
振器の軸（２１１は閉じられたループを形成しており、
所望のビーム拡大を達成するべく該ループ内のどの部分
にもビームエキスパンダー四を配置しうることが理解さ
れるべきである。
振器の軸（２１１は閉じられたループを形成しており、
所望のビーム拡大を達成するべく該ループ内のどの部分
にもビームエキスパンダー四を配置しうることが理解さ
れるべきである。
第８図は第１〜７図に示されるビームエキスパンター（
２５の他の実施例としてのビームエキスパンター（１０
０）を示している。ビームエキスパンダー乃のレンズに
代え曲面鏡（Ｌｏｔ） 、（１０２）が用いられている
。
２５の他の実施例としてのビームエキスパンター（１０
０）を示している。ビームエキスパンダー乃のレンズに
代え曲面鏡（Ｌｏｔ） 、（１０２）が用いられている
。
第９図は従来のビームエキスパンダー四に代えて、本発
明の改良された実施例において使用可能なアクシコンビ
ームエキスパンダー（ａｘｉｃｏｎ ｂｅａｍ ｅｘｐ
ａｎｄｅｒ）（１０４）を示している。
明の改良された実施例において使用可能なアクシコンビ
ームエキスパンダー（ａｘｉｃｏｎ ｂｅａｍ ｅｘｐ
ａｎｄｅｒ）（１０４）を示している。
このビームエキスパンダー（１０４）はそれぞれがアク
シコンと呼ばれる円錐形状をした一対の光学エレメント
（１０５） 、（ＩＨ）により形成されている。第１の
アクシコンへ狭められたビーム（１０７）が投射される
と、それは環状の断面を有するビーム（１０ｇ）へと拡
大される。該断面は、第１図に示される活性媒質面の外
側の部分に対応する未使用領域に正確に合致する。この
ようにして、効率を向上させることができる。
シコンと呼ばれる円錐形状をした一対の光学エレメント
（１０５） 、（ＩＨ）により形成されている。第１の
アクシコンへ狭められたビーム（１０７）が投射される
と、それは環状の断面を有するビーム（１０ｇ）へと拡
大される。該断面は、第１図に示される活性媒質面の外
側の部分に対応する未使用領域に正確に合致する。この
ようにして、効率を向上させることができる。
以上述べたように、本発明によれば、ロスを最小限にす
るよう設計された光路内のビームエキスパンダーの使用
を通して、活性媒質の全容積を利用することで高出力、
低発散の出力ビームがつくられるレーザシステムをうろ
ことができる。
るよう設計された光路内のビームエキスパンダーの使用
を通して、活性媒質の全容積を利用することで高出力、
低発散の出力ビームがつくられるレーザシステムをうろ
ことができる。
以上の説明において、本発明の原理は特定の装置および
適用例に関連して記載されているが、かかる記載は例と
してなされたのであって本発明の範囲を制限するもので
はない。
適用例に関連して記載されているが、かかる記載は例と
してなされたのであって本発明の範囲を制限するもので
はない。
第１図は本発明の原理にしたがって一対の偏光エレメン
トを利用した固体レーザシステムの概略説明図、第２図
は第３の偏光エレメントを利用した本発明の他の実施例
を示す図、第３図は第２図の配置において光路を変更し
た実施例を示す図、第４図は第１図に示すシステムにお
いて部分反射鏡を利用した本発明の他の実施例を示す図
、第５図は非安定共振器を用いた本発明の他の実施例を
示す図、第６図は共振器内にビームエキスパンダーが設
けられてなる本発明の他の実施例を示す図、第７図は第
６図に示す共振器が折り曲げられてなる本発明の他の実
施例を示す図、第８図は他の実施例に用いられるビーム
エキスパンダーの変更された形状を示す図、第９図は他
の実施例に用いられるビームエキスパンダーの他の変更
された形状を示す図である。 （図面の主要符号） ａ７）：活性媒質 罎（至）：鏡 ■：共振器 四：ビームエキスパンダー （至）：光 路
トを利用した固体レーザシステムの概略説明図、第２図
は第３の偏光エレメントを利用した本発明の他の実施例
を示す図、第３図は第２図の配置において光路を変更し
た実施例を示す図、第４図は第１図に示すシステムにお
いて部分反射鏡を利用した本発明の他の実施例を示す図
、第５図は非安定共振器を用いた本発明の他の実施例を
示す図、第６図は共振器内にビームエキスパンダーが設
けられてなる本発明の他の実施例を示す図、第７図は第
６図に示す共振器が折り曲げられてなる本発明の他の実
施例を示す図、第８図は他の実施例に用いられるビーム
エキスパンダーの変更された形状を示す図、第９図は他
の実施例に用いられるビームエキスパンダーの他の変更
された形状を示す図である。 （図面の主要符号） ａ７）：活性媒質 罎（至）：鏡 ■：共振器 四：ビームエキスパンダー （至）：光 路
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ キャビティ内ビームが共振器軸に沿った光共振器内
であって活性媒質の容積の発振部分内を伝播し、かつ、
前記キャビティ内ビームの一部分が第１の外部連結手段
によってキャビティ外ビームとして発振部より取り出さ
れて、前記光共振器の外部にある光路に沿って伝播する
種類の低発散レーザ発振器を備えたレーザ装置であって
、 前記光共振器および光路内に配置されてなり、光路と共
振器軸とによって閉ループを形成するべくキャビティ外
ビームを再導入ビームとして活性媒質内に方向づける導
入手段と、 前記光共振器内に配置されてなり、前記活性媒質内で増
幅された前記再導入ビームを出力ビームとしてレーザ装
置から取り出す第２の外部連結手段と、 前記閉じたループ内に配置されてなり、前記再導入ビー
ムが活性媒質へ入るときの断面積が前記発振部分の断面
積よりも実質的に大きくなるようビームを拡大するビー
ム拡大手段とが設けられてなり、活性媒質に沿って伝播
する前記キャビティ内ビームと再導入ビームとが実質的
に互いに直交する面で線状に偏光せられるよう前記各手
段が配置されてなることを特徴とするレーザ装置。 ２ 前記導入手段が偏光エレメントを有する特許請求の
範囲第１項記載のレーザ装置。 ３ 前記第２の外部連結手段が偏光エレメントを有する
特許請求の範囲第１項または第２項記載のレーザ装置。 ４ 前記再導入ビームの断面積が活性媒質の断面積と実
質的に等しい特許請求の範囲第１項、第２項または第３
項記載のレーザ装置。 ５ 前記レーザ発振器が活性媒質の発振部分の断面積を
決める開口形成手段を有する特許請求の範囲第１項、第
２項、第３項または第４項記載のレーザ装置。 ６ 前記発振部分が活性媒質の最も内側の軸方向部分の
まわりに位置する特許請求の範囲第１項、第２項、第３
項、第４項または第５項記載のレーザ装置。 ７ 前記活性媒質が固体レーザ材料である特許請求の範
囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項または第６
項記載のレーザ装置。 ８ 前記固体レーザ材料がネオジム−ＹＡＧクリスタル
である特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
、第５項、第６項または第７項記載のレーザ装置。 ９ 前記固体レーザ材料が円柱状のロッドである特許請
求の範囲第７項または第８項記載のレーザ装置。 １０ 前記第１の外部連結手段が第３の偏光エレメント
を有する特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４
項、第５項、第６項、第７項、第８項または第９項記載
のレーザ装置。 １１ 前記レーザ発振器が前記第１の外部連結手段の外
部連結比を決める抑制プレートを有する特許請求の範囲
第１０項記載のレーザ装置。 １２ 前記第１の外部連結手段と第２の外部連結手段と
がひとつのエレメントで構成されてなる特許請求の範囲
第１０項または第１１項記載のレーザ装置。 １３ 前記第１の外部連結手段が部分反射鏡を有し、か
つ、キャビティ外ビームの偏光面を回転させる偏光回転
手段が設けられてなる特許請求の範囲第１項、第２項、
第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項また
は第９項記載のレーザ装置。 １４ 前記偏光回転手段が半波長板である特許請求の範
囲第１３項記載のレーザ装置。 １５ 前記レーザ発振器が折り曲げられた共振器を有す
る特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第
５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第
１１項、第１２項、第１３項または第１４項記載のレー
ザ装置。 １６ 前記第１の外部連結手段と導入手段とが一対の隣
接した偏光エレメントにより構成されてなる特許請求の
範囲第１５項記載のレーザ装置。 １７ 前記ビーム拡大手段がレーザ発振器の外側の光路
内に設けられてなる特許請求の範囲第１項、第２項、第
３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９
項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４
項、第１５項または第１６項記載のレーザ装置。 １８ 前記ビーム拡大手段が光共振器内であって、導入
手段と第１の外部連結手段とのあいだに設けられてなる
特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５
項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１
１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項または
第１６項記載のレーザ装置。 １９ 前記ビーム拡大手段がレンズからなる特許請求の
範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項
、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１
２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１
７項または第１８項記載のレーザ装置。 ２０ 前記ビーム拡大手段が非平面鏡からなる特許請求
の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６
項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第
１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第
１７項または第１８項記載のレーザ装置。 ２１ 前記ビーム拡大手段がアクシコンエレメントから
なる特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、
第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、
第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、
第１６項、第１７項または第１８項記載のレーザ装置。 ２２ 前記レーザ発振器が非安定共振器を有する特許請
求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第
６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、
第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、
第１７項、第１８項、第１９項、第２０項または第２１
項記載のレーザ装置。 ２３ 前記レーザ発振器がＱ−スイッチレーザ発振器で
ある特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、
第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、
第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、
第１８項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、
第２１項または第２２項記載のレーザ装置。 ２４ 前記偏光エレメントが偏光ビームスプリットキュ
ーブから構成されてなる特許請求の範囲第２項および第
３項を引用するときの特許請求の範囲第３項、第４項、
第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、
第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、
第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、
第２１項、第２２項または第２３項記載のレーザ装置。 ２５前記キャビティ内ビームがｐ−偏光せられておりか
つ前記再導入ビームがｓ−偏光せられてなる特許請求の
範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項
、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１
２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１
７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２
２項、第２３項または第２４項記載のレーザ装置。 ２６ 前記キャビティ内ビームがｓ−偏光せられており
かつ前記再導入ビームがｐ−偏光せられてなる特許請求
の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６
項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第
１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第
１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第
２２項、第２３項または第２４項記載のレーザ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IL78936A IL78936A (en) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | Laser apparatus |
| IL78936 | 1986-05-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6324687A true JPS6324687A (ja) | 1988-02-02 |
Family
ID=11056813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62129582A Pending JPS6324687A (ja) | 1986-05-27 | 1987-05-26 | レ−ザ装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4731788A (ja) |
| EP (1) | EP0247823B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6324687A (ja) |
| CA (1) | CA1287154C (ja) |
| DE (1) | DE3782973T2 (ja) |
| IL (1) | IL78936A (ja) |
| NO (1) | NO168397C (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4858239A (en) * | 1988-05-26 | 1989-08-15 | Elop Electrooptics Industries Ltd. | Laser system |
| US4955725A (en) * | 1989-02-17 | 1990-09-11 | Spectra Physics | Laser oscillator/amplifier with compensation for stress birefringence |
| US5027365A (en) * | 1989-04-21 | 1991-06-25 | Metalaser Technologies, Inc. | Pulsed laser and method |
| GB8912765D0 (en) * | 1989-06-02 | 1989-07-19 | Lumonics Ltd | A laser |
| US5132842A (en) * | 1989-07-21 | 1992-07-21 | Rockwell International Corporation | Optical image transformation system |
| DE3930495C2 (de) * | 1989-09-12 | 1996-11-07 | Rofin Sinar Laser Gmbh | Einrichtung zum Einstellen von Fokusdurchmesser und Fokuslage eines Laserstrahls |
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| IL126915A (en) * | 1998-11-05 | 2002-09-12 | Elop Electrooptics Ind Ltd | System and sailing for amplifying a laser beam |
| DE19855801A1 (de) * | 1998-12-03 | 2000-06-15 | Astrid Schastak Fa | Breitstrahl-Oszillator-Verstärker-Anordnung |
| JP3619106B2 (ja) * | 2000-02-22 | 2005-02-09 | 三菱電機株式会社 | 自己補償形レーザ共振器 |
| DE10045371B4 (de) * | 2000-09-14 | 2007-08-16 | Lisa Laser Products Ohg Fuhrberg & Teichmann | Laser mit einem Resonator, in dem ein Laserstab und ein Teleskop angeordnet sind |
| US20040076204A1 (en) * | 2002-10-16 | 2004-04-22 | Kruschwitz Brian E. | External cavity organic laser |
| JPWO2016046871A1 (ja) * | 2014-09-22 | 2017-06-29 | ギガフォトン株式会社 | レーザ装置 |
| GB2539252B (en) * | 2015-06-12 | 2017-08-23 | Thales Holdings Uk Plc | Optical apparatus |
| CN109904717B (zh) * | 2019-04-03 | 2020-05-05 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种非稳腔激光器 |
| CN113054518B (zh) * | 2021-06-01 | 2021-08-10 | 四川光天下激光科技有限公司 | 一种曲面板条激光放大器 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE2221057A1 (de) * | 1972-04-28 | 1973-11-08 | Siemens Ag | Laser-oszillator-verstaerker-kombination zur erzeugung des grundmodus |
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-
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- 1986-07-18 US US06/888,106 patent/US4731788A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
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- 1987-05-26 DE DE8787304638T patent/DE3782973T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-05-26 EP EP87304638A patent/EP0247823B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-26 CA CA000537959A patent/CA1287154C/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-05-26 NO NO872195A patent/NO168397C/no not_active IP Right Cessation
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