JPS63254776A - 固体レ−ザ装置 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は固体レーザ装置に関し、特に固体レーザ装置に
含まれるレーザロッドを効率良く励起する技術に関する
ものである。

従来技術およびその問題点 発振出力が容易に得られ且つ装置の構造が簡単であり、
或いは、スペクトルの単色性に優れて温度による波長シ
フトが少ないレーザ光源として固体レーザ装置が知られ
ている。斯る固体レーザ装置では、従来、活性イオンが
ドープされたＹＡＧ結晶またはガラスなどから成るレー
ザロッド、キセノンランプなどの光源およびレーザロッ
ドの外周を覆い且つその光源から放射された励起光を反
射することによりレーザロッドに集中的に照射するため
の精度の良い楕円筒状の集光器、過熱を防止する冷却機
構などが用いられる。しかし、断る従来の固定レーザ装
置では上記のような集光器や冷却機構が必要となるため
、本来的に装置が大型且つ高価となる欠点があった。

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、小型且つ安価であるとともに
効率良くレーザ光を発振させ得る固体レーザ装置を提供
することにある。

斯る目的を達成するため、本発明の要旨とするところは
、励起光により励起されることによってその励起光と異
なる波長の螢光を発生する長手形状のレーザロッドと、
このレーザロッド内を長手方向に貫通する光路に沿って
螢光を往復させることにより増幅させる光共振器とを備
え、その光共振器内において前記螢光を増幅することに
よりレーザ光を出力する形式の固体レーザ装置であって
、前記励起光を、前記レーザロッドの両端面から長手方
向に入射させる励起光供給装置を含むことにある。

作用 このようにすれば、レーザロッドの両端面に入射させら
れた励起光がレーザロッド内を伝播させられる過程でそ
の励起光によりレーザロッド内が励起され、螢光が発生
する。この螢光が光共振器によってレーザロッドを長手
方向に貫通する光路に沿って往復する過程で同位相の光
として増幅されてレーザ発振光電 なわちレーザ光の一部が外部へ出力される。

発明の効果 したがって、キセノンランプなどの光源から放射される
励起光にて効率良くレーザロッドの外周面を照射するた
めの精度の良い楕円筒状の集光器が不要となる。また、
レーザ発振光の伝播領域と励起光の伝播領域とが正確に
一致するために半導体レーザ素子などの比較的小さな光
源を用いることができ、光源に起因する過熱を防止する
冷却機構が不要となる。このため、本来的に装置が小型
且つ安価に構成される。しかも、励起光がレーザロッド
の両端面からそれぞれ入射させられるので、充分な励起
光量が得られて効率良くレーザ光を発振させることがで
き、比較的高出力のレーザ光を得ることができる。

ここで、前記光共振器は、好適には、前記レーザロッド
の一端面から射出された前記励起光を透過させ且つ前記
螢光をその一端面に向かって反射する第１反射装置と、
前記レーザロッドの他端面から射出された前記螢光を予
め定められた一定の割合だけその他端面に向かって反射
させる第２反、　射装置とから成るものであり、前記励
起光供給装置は、好適には、前記第１反射装置を通して
前記レーザロッドの一端面へ第１励起光を入射させる第
１半導体レーザ素子と、前記レーザロッドの他端面と前
記第２反射装置との間において前記レーザ光の光路に対
して傾斜した状態で配設され、そのレーザ光を反射させ
且つ前記励起光を透過させる第３反射装置と、その第３
反射装置に向かって第２励起光を放射することにより該
第２励起光を前記レーザロッドの他端面に入射させる第
２半導体レーザ素子とから成るものである。

また、前記第１反射装置および第２反射装置は、好適に
は、前記レーザロッドの端面に対向する面が凹む凹面と
、前記レーザ光および励起光の一方を選択的に透過させ
る多層反射膜とを有するものであり、前記第３反射装置
は、好適には、前記レーザ光を反射させ且つ前記励起光
を透過させる多層反射膜を平面に有するものである。

実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図は固体レーザ装置の一例を示している。

図において、Ｎｄ−ＹＡＧレーザロッド１０は長手円柱
形状を成し、不純物としてＮｄが添加されたＹＡＧ結晶
から構成されている。このレーザロッド１０の一対の端
面１２および１４の中心を通って縦通ずる光軸１６上に
は、光共振器を構成するための曲率半径が一例として６
０鶴程度の凹面反射鏡である一対の第１反射板１８およ
び第２反射板２０が配設されている。第１反射板１８に
は、波長が１１０６４ｎの後述のレーザ光りを９９．５
％程度以上、すなわち略１００％反射し、且つ波長が８
１０ｎｍの後述の励起光Ｒを８０％程度以上透過させる
誘電体多層反射膜が備えられている。

また、第２反射板２０には、上記レーザ光りを外部へ出
力させるために予め定められた一定の透過率、たとえば
２％だけそのレーザ光りを透過させ且つ残りの９８％の
レーザ光りを反射させるとともに、上記励起光Ｒを９９
％程度以上、すなわち略１００％反射させる誘電体多層
反射膜が備えられている。

上記第１反射板１８のレーザロッド１０と反対側には、
第１半導体レーザ素子２２およびこれから出力された励
起光Ｒを略平行光に集束させる集光レンズ系２４が光軸
１６上に配設されている。

これにより、第１半導体レーザ素子２２からの波長８１
０ｎｍの励起光Ｒが光軸１６と平行にレーザロッド１０
の一方の端面１２へ入射させられる。

また、第２反射板２０とレーザロッド１０との間の光軸
１６上には、前記レーザ光りを９９％程度以上、すなわ
ち略１００％の割合で反射させ且つ前記励起光Ｒを８０
％程度以上の割合で透過させる誘電体多層反射膜を備え
た平面状の第３反射板２６が光軸１６に対して約４５度
傾斜した状態で配設されている。そして、光軸１６上に
は、第２半導体レーザ素子２８およびこれから出力され
た励起光Ｒを略平行光に集束させる集光レンズ系３０が
配設されている。これにより、第２半導体レーザ素子２
８からの波長８１０ｎａ＋の励起光Ｒが光軸１６と平行
にレーザロッド１０の他方の端面１４へ入射させられる
０本実施例では、上記第１半導体レーザ素子２２、集光
レンズ系２４、第３反射板２６、第２半導体レーザ素子
２８、集光レンズ系３０が、励起光Ｒをレーザロッド１
０の両端面１２および１４へそれぞれ入射させるための
励起光供給装置として機能している。なお、上記第１半
風体レーザ素子２２および第２半導体レーザ素子２８に
は、５０ｍＷ程度の出力を備えたものが好適に採用され
る。

以上のように構成された固体レーザ装置においては、第
１半導体レーザ素子２２から出力された励起光Ｒは集光
レンズ系２４を通してレーザロッド１０の一方の端面１
２へ入射させられるとともに、第２半導体レーザ素子２
８から出力された励起光Ｒは集光レンズ系３０および第
３反射板２６を経てレーザロッド１０の他方の端面１４
へ入射させられる。このようにして励起光Ｒがレーザロ
ッド１０内へ入射させられると、励起光Ｒがレーザロッ
ド１０内を長手方向へ伝播する過程でそのレーザロッド
１０内にドープされている活性イオンＮｄ”が励起され
、そのエネルギ準位の’　Ｆ　１／！から４１．７□へ
の遷移に対応する１０６４１ｍの螢光が発生させられる
。この螢光は、第１反射板１８および第２反射板２０間
を往復する過程で増幅されることにより発振し、その結
果位相の揃ったレーザ光りの一部が出力側の第２反射板
２０を通して出力される。

このように、本実施例によれば、キセノンランプなどの
光源から放射される励起光をレーザロッド１０に集光す
るための精度の良い楕円筒状の集光器が不要となり、ま
た、レーザ発振光と励起光の伝播領域が比較的狭いレー
ザロッド１０内に集中するため半導体レーザ素子などの
比較的小さな光源を用いることができ、光源に起因する
過熱を防止する冷却機構が不要となるので、本来的に固
体レーザ装置が小型且つ安価に構成される。

また、本実施例においては、レーザロッド１０の両端面
１２および１４内へ励起光Ｒがそれぞれ入射させられて
充分な光量の励起光Ｒにて活性イオンを励起することが
できるので、小型であっても比較的高出力のレーザ光を
得ることができる利点がある。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実
施例において前述の実施例と共通する部分には同一の符
号を付して説明を省略する。

第２図において、第１反射板１８とレーザロッド１０と
の間には、第３反射板２６と同様の選択反射機能を備え
且つ同様の配置姿勢の第４反射板３２が設けられている
。このため、第１半導体レーザ素子２２は第２半導体レ
ーザ素子２８と平行な方向へ励起光Ｒを発射すると、そ
の励起光Ｒは集光レンズ系２４を通して第４反射板３２
上に到達し、そこを透過してレーザロッド１０の端面１
２へ入射させられるようになっている。

第３図において、第４反射板３４は、第２図の第４反射
板３２とは反対に、励起光Ｒを８０％程度の反射率にて
反射させ且つレーザ光りを９９％程度の透過率にて透過
させる誘電体多層膜が備えられている。このため、レー
ザ光りは第４反射板３４を経た後において第１反射板１
８により反射される。

また、第４図に示すように、半導体レーザ素子２２から
出力された励起光Ｒをビームスプリッタ３６によりレー
ザロッド１０と平行な方向へ分岐し、且つ励起光Ｒを１
００％反射する機能を有する第５反射板３８を経て第６
反射板４０へ導くようにしてもよい。第６反射板４０に
は、励起光Ｒを３０％程度の反射率にて反射させ且つレ
ーザ光りを９９％程度の透過率にて透過させる誘電対多
層膜が備えられている。本実施例においては、第１図お
よび第２図の実施例よりも略倍の出力の半導体レーザ素
子２２を選択する必要があるが、光源として単一の半導
体レーザ素子２２を用いることにより励起光Ｒをレーザ
ロッド１０の両端面１２および１４へ入射させることが
できる。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、
本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例のレーザロッド１０は、ＹＡＧ
結晶から構成されていたが、他の物質、たとえば、光学
的に優れた性質を有する石英ガラス或いは合成樹脂など
の透光性母材に、ネオジウムＮｄ″３などの３価の希土
類元素イオン、遷移金属イオンなどの活性イオン（レー
ザ活性物質）をドープすることにより構成されたレーザ
ロッドであっても良いのである。この場合、透光性母材
として光ファイバを用いることができる。

また、前述の実施例の装置には必要に応じて他の光学素
子が適宜配置されることにより、光路が変更されてもよ
い。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々の変
形が加えられ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す斜視図である。 第２図は本発明の他の実施例の構成を示す斜視図である
。第３図は本発明の他の実施例の要部を示す図である。 第４図は本発明の他の実施例を示す平面図である。 １０：レーザロッド １２．１４：端面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）励起光により励起されることによって該励起光と
   異なる波長の螢光を発生する長手形状のレーザロッドと
   、該レーザロッド内を長手方向に貫通する光路に沿って
   前記螢光を往復させることにより増幅させる光共振器と
   を備え、該光共振器内において前記螢光を増幅すること
   によりレーザ光を出力する形式の固体レーザ装置であっ
   て、 前記励起光を、前記レーザロッドの両端面から長手方向
   に入射させる励起光供給装置を含むことを特徴とする固
   体レーザ装置。
2. （２）前記光共振器は、前記レーザロッドの一端面から
   射出された前記励起光を透過させ且つ前記螢光を該一端
   面に向かって反射する第１反射装置と、前記レーザロッ
   ドの他端面から射出された前記螢光を予め定められた一
   定の割合だけ該他端面に向かって反射させる第２反射装
   置とを有するものであり、前記励起光供給装置は、前記
   第１反射装置を通して前記レーザロッドの一端面へ第１
   励起光を入射させる第１半導体レーザ素子と、前記レー
   ザロッドの他端面と前記第２反射装置との間において前
   記レーザ光の光路に対して傾斜した状態で配設され、該
   レーザ光を反射させ且つ前記励起光を透過させる第３反
   射装置と、該第３反射装置に向かって第２励起光を放射
   することにより該第２励起光を前記レーザロッドの他端
   面に入射させる第２半導体レーザ素子とを有するもので
   ある特許請求の範囲第１項に記載の固体レーザ装置。