JP2000252573A - レーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最大限にレーザ出力を取り出せることができ
るようにすると共に、レーザ調整のためのミラー調整や
ミラー保持も容易なレーザ発振装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光１２がレーザ結晶１の幅方向半
分ずつを往復するプリズム共振器構成であり、レーザ結
晶１から出た光の半分を折り曲げて反射させてそのレー
ザ光を全反射鏡５に向ける平らな一辺を有する平辺反射
鏡２を有する。その平らな全反射コーティング面２ａの
先端部をレーザ結晶１の幅方向の中心部に合わせ、かつ
レーザ結晶１の厚み方向と同一方向に延在させる。そし
て、平辺反射鏡２で反射されず、上記先端部をかすって
通過した、レーザ結晶内の逆の半分から出た光がレーザ
結晶の長さ方向で出力鏡６に到達するように各部品を配
置する。全反射鏡５と出力鏡６の位置を入れ替えてもよ
い。平辺反射鏡の代わりに全反射性と全透過性の２段階
の特性を持つ部分反射鏡を用いてもよい。

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、固体レーザ媒質
およびガスレーザ媒質を用いるレーザ発振装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】固体レーザ媒質（以降、結晶と称する）
を用いる固体レーザ装置は、結晶をランプにより励起す
るが、レーザ結晶に吸収されたランプ光のほとんどはレ
ーザ発振には寄与せずに熱となる。この熱を除去するた
め、結晶表面を冷却をするが、このために結晶内部と結
晶表面には、結晶の熱伝達で決まる温度勾配ができる。
この結晶内部の温度勾配は、屈折率分布を発生させるた
め、レーザ結晶はレンズ作用を持つようになる。この作
用を熱レンズ効果と言う。この熱レンズ効果は、レーザ
の高出力化によるランプの投入エネルギーの増加と共に
大きくなり、レーザビームの品質を悪化させることとな
る。

【０００３】板状の固体レーザ結晶を用いる、スラブ型
固体レーザ装置では、レーザ光がスラブ型結晶の内部
を、結晶の長さ方向に結晶の厚み内をジグザグに伝播す
るため、熱レンズ効果の影響を受けにくい。しかし、ジ
グザグに伝播しない結晶の幅方向は、温度分布が生じに
くいように、結晶端部に断熱材を設置しているが、実際
には、熱レンズ効果を発生し、レーザ光の特性を悪くさ
せている。このため、スラブ型固体レーザ装置において
もビーム品質の改善が課題となっている。

【０００４】このビーム品質は、レーザ結晶の断面積が
小さいほど良くなる。例えば、特開平４−１３２２８５
号公報等に開示されているような、レーザ結晶の断面積
を実質的に小さくするように構成した共振器構成のスラ
ブ型固体レーザ装置の従来例を図７に示す。図７の
（ａ）は、固体レーザ結晶１の幅が見える方向からの共
振器の配置構成を示し、図７の（ｂ）は、固体レーザ結
晶１の厚みが見える方向からの共振器の配置構成を示し
ている。

【０００５】図７の（ｂ）に示すように、固体レーザ結
晶１内をレーザ光１２がジグザグに伝播し、固体レーザ
結晶１の両側には、励起用のランプ１３が配置されてい
る。また、図７の（ａ）に示すように、直角プリズム３
を使用して、固体レーザ結晶ｌの幅方向に上下半分に分
け、全反射鏡５から出力鏡６までにレーザ光１２が伝播
する間に、レーザ光１２が固体レーザ結晶１内を２回通
過し、それによりレーザ光１２の断面積が半分になるよ
うに図っている。レーザ光１２の断面積が半分になると
いうことは、固体レーザ結晶１の断面積が実質的に小さ
くなるということなので、ビーム品質の向上が得られ
る。このような共振器構成を以降、プリズム共振器と称
する。

【０００６】このような従来のプリズム共振器は、上記
全反射鏡５を保持しているミラーホルダー（図示しな
い）に、固体レーザ結晶１内の中心付近を通過するレー
ザ光１２が干渉してしまうため、この干渉を避けるため
のアパーチャ１１を使用している。

【０００７】プリズム共振器構成の従来の別の構成例を
図８に示す。図８は、放電励起のガスレーザ装置であっ
て、レーザガス媒質（以降、レーザガスと称する）を封
入したレーザチェンバー７内には、励起用の放電電極で
あるカソード９とアノード１０が配置されている。レー
ザ光１２は、レーザチェンバー７に取付けられている光
学窓８から外部へ取り出される。ガスレーザ装置は、熱
レンズ効果が無いため、ビーム品質は固体レーザ装置に
比べ良いが、取り出されるビームサイズを小さくする目
的で、直角プリズム３を使用して、レーザ光１２の通過
光路を、放電領域の中央で放電電極９，１０の間を上下
半分に分け、全反射鏡５から出力鏡６までにレーザ光１
２が伝播する間に、放電により励起されているレーザガ
ス領域をレーザ光１２が２回通過する共振器に構成して
いる。ガスレーザ装置の場合も、固体レーザ装置と同様
の理由により、干渉防止用のアパーチャ１１を使用して
いる。

【０００８】従来の更に別の構成例として、本出願人が
提案した特開平４−２５９２７５号公報に記載のスラブ
型レーザ装置を図９，図１０および図１１に示す。

【０００９】図９は固体レーザ結晶１の幅が見える方向
からの共振器の配置構成を示しており、同図に示すよう
に、固体レーザ結晶１の端面２１に対向して反射レーザ
光束Ｂを全反射する直角プリズム３を配置し、もう一方
の端面２２に対向して発振レーザ光束Ｂを受ける全反射
鏡５と出力鏡６とを配置して、固体レーザ結晶１ととも
にレーザ共振器を構成している。全反射鏡５で反射され
た発振レーザ光束Ｂは固体レーザ結晶１の図の上半分を
通った後に直角プリズム３により反射されて固体レーザ
結晶１の下半分を経由して出力鏡６に入射し、出力鏡６
により反射された後は逆の経路を通って全反射鏡５に帰
る。従って、発振レーザ光束Ｂがレーザ共振器のこれら
両鏡５と６間で発振され、その光束と同じ小さなビーム
拡がり角の出力レーザ光束Ｂ₀ を出力鏡６から固体レー
ザ結晶１の半分の幅Ｗ／２をもつ断面形状で取り出すこ
とができる。

【００１０】ここで、全反射鏡５の下側の端５ａを、図
９に示すように、鋭角に形成するのが、固体レーザ結晶
１がもつ幅Ｗ全体を利用して、発振レーザ光束Ｂを発振
させる上で望ましい。

【００１１】図１０、図１１も固体レーザ結晶１の幅が
見える方向からの共振器の配置構成を示しているが、中
間反射手段として上記のような直角プリズムの代わりに
複数の全反射鏡を用いた例である。図１０では中間反射
手段として１対の全反射鏡を用いており、固体レーザ結
晶１の左右の端面２１、２２にそれぞれ対向してレーザ
共振系を構成する全反射鏡５と出力鏡６とをまず同図の
ように段違いに配置し、中間反射手段用の小さな２個の
反射鏡（以降、小ミラーと称する）２４と２３を固体レ
ーザ結晶１の端面２１と２２側とに振り分け、かつこれ
らの小ミラー２３、２４を図示のように固体レーザ結晶
１に対してわずかに内側に向けて傾けた姿勢で配置す
る。

【００１２】レーザ共振器内の発振レーザ光束Ｂは全反
射鏡５で反射された後に固体レーザ結晶１の下半分を通
って中間反射手段用の右側の小ミラー２３に至り、さら
にこれにより反射されて固体レーザ結晶１の下から上へ
斜めに透過して中間反射手段の左側の小ミラー２４に至
り、さらにこれにより反射されて固体レーザ結晶１の上
半分を通過した後に出力鏡６に達する経路、およびその
逆経路を辿ってレーザ共振器内で発振される。出力レー
ザ光束Ｂ_O は出力鏡６を介してこの発振レーザ光束Ｂと
同じ幅の断面形状で取り出される。図９の例と同様に、
小ミラー２３、２４は全反射鏡５、出力鏡６と同様に僅
かな凹面に形成するのが有利であり、またその端２３
ａ，２４ａに鋭角を付けるのが固体レーザ結晶１の幅全
体を有効利用する上で望ましい。

【００１３】図１１は中間反射手段として２対の小ミラ
ー２３−１、２３−２、２４−１、２４−２を用いるも
ので、同図から容易に分かるように発振レーザ光束Ｂは
固体レーザ結晶１の３分の１の幅の断面形状で発振さ
れ、出力光束Ｂ_O がこれと同じ断面形状で出力鏡６から
取り出される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
図７や図８に示すような従来のスラブ型固体レーザ装置
や放電励起のガスレーザ装置の構造では、励起領域の近
くに配置される反射鏡（または出力鏡）を保持するミラ
ーホルダーに、励起領域中心付近を通過する光が当たっ
てしまうため、出力鏡と全反射鏡の間にアパーチャ１１
を挿入して、ミラーホルダーに当たる部分のレーザ発振
が起こらないようにする必要があるが、このアパーチャ
１１がレーザ媒質内にレーザ発振に利用できない部分を
発生させて、励起領域を十分に使用できず、レーザ出力
の低下を招くといった原因を作っていた。

【００１５】一方、上記の図９、図１０および図１１に
示すような従来のスラブ型固体レーザ装置や放電励起の
ガスレーザ装置の構造では、上記のようなアパーチャを
必要としないという利点はある。しかしながら、例えば
図９において、レーザ調整のために全反射鏡５を光軸に
対し左右（紙面に対して垂直の方向）並びに前後と移動
させる際に、全反射鏡５を光軸に対し左右に振る場合
は、全反射鏡５を保持するミラーホルダー（図示しな
い）のある一点を固定してマイクロメータを用いて微調
整することとなるが、ミラーホルダーの干渉を避けて５
ａのエッジ部分を固定点にすることは機構的に困難であ
るので、５ａのエッジ部分を動かさずに、ミラー調整を
行うことは難しい。

【００１６】更にまた、全反射鏡５のエッジ部分５ａが
同図のように一方の光束Ｂの上端と接している状態を保
持させ、かつ全反射鏡５のミラーホルダーを光束Ｂ中に
干渉させないようにするには、ミラーホルダーは片持ち
保持とならざるを得ない。全反射鏡５のミラーホルダー
が片持ち構成であると、全反射鏡５の位置を微調整した
後でその位置がずれる恐れが多分にあり、レーザ共振器
としての微調整が可能なミラー保持は実際上困難とな
る。図１０および図１１の例では、全反射鏡が出力鏡と
同一のミラーホルダーを使用できるが、中間反射手段と
しての小ミラーの位置の微調整が重要であり、この際に
図９についての課題が生じることは理解できよう。

【００１７】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
ので、その主たる目的は、干渉防止用のアパーチャを不
要にしてレーザ出力の損失がなく、最大限にレーザ出力
を取り出せることができるレーザ発振装置を提供するこ
とにある。

【００１８】本発明の更なる目的は、上記目的に加え
て、レーザ調整のためのミラー調整が容易で、かつその
ミラー保持も容易なレーザ発振装置を提供することにあ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、厚み、幅、長さ方向で定義され
る板状のスラブ型固体レーザ媒質と、該スラブ型固体レ
ーザ媒質の長さ方向の片側に配置されて該スラブ型固体
レーザ媒質を通過するレーザ光を折り返して該スラブ型
固体レーザ媒質の幅方向の半分ずつをレーザ光が通過す
る光路を形成するプリズムと、前記スラブ型固体レーザ
媒質の長さ方向の反対側に配置されて前記スラブ型固体
レーザ媒質の幅方向の半分ずつを通過するレーザ光を前
記プリズムを介して往復するレーザ共振器を構成するた
めの全反射鏡および出力鏡と、該全反射鏡または該出力
鏡と前記スラブ型固体レーザ媒質との間に配置されて前
記プリズムで折り返された前記スラブ型固体レーザ媒質
の幅方向半分サイズのレーザ光を前記全反射鏡または前
記出力鏡に向けて折曲げるための平らな一辺を有する平
辺反射鏡とを具備し、該平辺反射鏡を前記平らな一辺が
前記スラブ型固体レーザ媒質の幅方向の中心部分の延長
線上に位置して前記スラブ型固体レーザ媒質の厚み方向
に延在するように配置したことを特徴とする。

【００２０】ここで、好ましくは、前記平辺反射鏡は、
前記プリズムで折り返されて前記スラブ型固体レーザ媒
質を通過したレーザ光の光軸に対してほぼ４５度に傾け
られて配置され、これにより該レーザ光を前記全反射鏡
または前記出力鏡に向けてほぼ直角に跳ね上げる。

【００２１】また、好ましくは、前記平辺反射鏡の代わ
りに、全反射性と全透過性の２段階の特性を持つ部分反
射鏡を用い、該部分反射鏡は全反射性と全透過性の境界
が真っ直ぐであり、かつ該境界を前記スラブ型固体レー
ザ媒質の幅方向の中心部分延長線上に位置して前記スラ
ブ型固体レーザ媒質の厚み方向に延在するように配置さ
れる。

【００２２】上記目的を達成するため、請求項４に記載
の発明は、厚み、幅、長さ方向で定義される板状のスラ
ブ型固体レーザ媒質と、該スラブ型固体レーザ媒質の長
さ方向の片側に配置されて該スラブ型固体レーザ媒質の
幅方向の半分を通過するレーザ光を反射して同一光路に
戻す共振器構成用の全反射鏡と、前記スラブ型固体レー
ザ媒質の長さ方向の反対側に配置されて前記スラブ型固
体レーザ媒質の幅方向の他の半分を通過するレーザ光を
反射して同一光路に戻すと共にその一部を透過させる共
振器構成用の出力鏡と、前記全反射鏡と前記スラブ型固
体レーザ媒質との間にレーザ光の光軸に対して所定角度
に傾斜して配置された全反射性と全透過性の２段階の特
性を持つ第１の部分反射鏡と、全反射性と全透過性の２
段階の特性を持ち、前記スラブ型固体レーザ媒質と前記
出力鏡との間にレーザ光の光軸に対して所定角度に傾斜
して配置され、かつ該全反射性と該全透過性の位置関係
を前記第１の部分反射鏡と１８０度反転させた第２の部
分反射鏡とを有し、前記第１と第２の部分反射鏡は全反
射性と全透過性の境界が真っ直ぐであり、かつ該境界を
前記スラブ型固体レーザ媒質の幅方向の中心部分延長線
上に位置して前記スラブ型固体レーザ媒質の厚み方向に
延在するように配置し、これにより前記スラブ型固体レ
ーザ媒質の幅方向半分ずつをレーザ光が通過する光路と
し、かつ前記スラブ型固体レーザ媒質内部を斜めに通過
する光路を形成するようなＺ型にレーザ光が往復する共
振器を構成したことを特徴とする。

【００２３】ここで、好ましくは、前記スラブ型固体レ
ーザ媒質がガスであり、該ガスレーザ媒質を対向する電
極間に発生する放電で励起するガスレーザ発振装置であ
って、レーザ光を発生する領域は該ガスレーザ媒質で満
たされた直方体である。

【００２４】

【作用】本発明では、レーザビームサイズを小さくして
ビーム品質の向上を図る手段として、スラブ型固体レー
ザ装置や放電励起のガスレーザ装置に使用されているプ
リズム共振器において、出力鏡と全反射鏡を保持するミ
ラーホルダーがレーザ光と干渉することのないように、
４５°配置の平辺反射鏡を用いて半分のレーザ光を折曲
げる構成としたので、レーザ出力の損失がなく、最大限
にレーザ出力を取り出せることができる。またこの構成
により、レーザ調整のための全反射鏡のミラー調整が容
易で、そのミラー保持も容易であるという利点が得られ
る。

【００２５】また、本発明では、プリズム共振器を構成
する固体レーザ結晶内を３回通るＺ型共振器において、
一対の４５°配置の部分反射鏡を用いてレーザ結晶の上
下を通る光を反転できるように構成しているので、レー
ザ結晶の幅方向の熱レンズ効果を軽減でき、これにより
プリズム共振器の出力ビームの品質のさらなる向上を図
ることができる。このＺ型共振器において、レーザ結晶
の前後に配置される、レーザ結晶の上下半分のレーザ光
を透過と反射に分けるための、上記部分反射鏡により、
反射鏡のミラーホルダーとのレーザ光干渉を起こすこと
がなく、最大限にレーザ出力を取り出せることができ
る。またこの構成により、レーザ調整のための全反射鏡
のミラー調整が容易で、そのミラー保持も容易であると
いう利点が得られる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００２７】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
実施形態のスラブ型固体レーザ共振器の構成例を示すも
ので、図１の（ａ）は、固体レーザ結晶の幅が見える方
向からの共振器の配置構成を示し、図１の（ｂ）は、固
体レーザ結晶の厚みが見える方向からの共振器の配置構
成を示している。

【００２８】図１の（ｂ）に示すように、板状のスラブ
型固体レーザ結晶１内をレーザ光１２がジグザグに伝播
し、固体レーザ結晶１の両側には、励起用のランプ１３
が配置されている。また、図１の（ａ）に示すように、
この固体レーザ結晶１の片側には、レーザ結晶１の幅方
向上下に２分割されたレーザ光を折り返すための直角プ
リズム３が配置されている。レーザ結晶１のその反対側
には、レーザ結晶１の幅方向下半分を通過したレーザ光
束の光軸に対して４５度傾いて配設された４５度全反射
跳ね上げ式の平辺反射鏡２と、この平辺反射鏡により上
方の直角方向に反射されたレーザ光束を再び反射して同
一光路に戻す全反射鏡５と、直角プリズム３の上半分お
よびレーザ結晶１の幅方向上半分を通過したレーザ光束
を部分反射してその一部を透過出力する出力鏡６とが配
置されている。

【００２９】このように、直角プリズム３を使用して、
固体レーザ結晶ｌの幅方向に上下半分に分け、全反射鏡
５から平辺反射鏡２を介して出力鏡６までにレーザ光１
２が伝播する間に、レーザ光１２が固体レーザ結晶１内
を２回通過し、それによりレーザ光１２の断面積が半分
になるように配置している。

【００３０】上記平辺反射鏡２は、図２の（ａ），ある
いは図２の（ｂ）に示すように、平らな１辺２ｂ，２ｃ
を有し、全反射コーティング２ａがこの辺に対してのみ
先端部まで施されている。図２の（ａ），（ｂ）には、
全反射コーティング２ａが施されている鏡面上のレーザ
光１２が当たる部分も実線枠で示してある。また、この
平らな辺２ｂあるいは２ｃを、その先端の全反射コーテ
ィング２ａの縁部がレーザ結晶１の幅方向の中心部分に
接するようにし、またレーザ結晶１の厚み方向と同一方
向になるように、かつ、レーザ光束の光軸に対して４５
度傾けて配置することで、レーザ結晶１の幅方向下側の
レーザ光が全反射鏡５に向けて反射するようにしてい
る。レーザ結晶１の幅方向上側のレーザ光が、平辺反射
鏡２の上部を干渉せずに通過して出力鏡６に到達するよ
うな配置となっている。

【００３１】以上述べたように、レーザ光１２がレーザ
結晶１の幅方向半分ずつを往復するプリズム共振器構成
において、レーザ結晶１から出た光の半分を折り曲げて
反射させてそのレーザ光を全反射鏡５に向ける平らな一
辺を有する平辺反射鏡２を設け、その平らな全反射コー
ティング面２ａの先端部をレーザ結晶１の幅方向の中心
部に合わせ、かつレーザ結晶１の厚み方向と同一方向に
延在させ、平辺反射鏡２で反射されず、上記先端部をか
すめるようにその上方を通過した、レーザ結晶内の逆の
半分から出た光がレーザ結晶の長さ方向で出力鏡６に到
達するように各部品を配置構成しているので、全反射鏡
５で反射された発振レーザ光束は平辺反射鏡２により直
角方向に折り返され、固体レーザ結晶１の図の下半分を
通った後に直角プリズム３により反射されて固体レーザ
結晶１の上半分を経由して出力鏡６に入射し、出力鏡６
により反射された後は逆の経路を通って全反射鏡５に帰
る。

【００３２】従って、発振レーザ光束がレーザ共振器の
これら両鏡５と６間で発振され、その光束と同じ小さな
ビーム拡がり角の出力レーザ光束１２を出力鏡６から固
体レーザ結晶１の半分の幅をもつ断面形状で取り出すこ
とができる。

【００３３】特に、本実施形態では、４５度全反射跳ね
上げ式の平辺反射鏡２を共振器内に配置することで、全
反射鏡５を出力レーザ光束１２から十分に離れた干渉の
恐れの全くない位置に配置することができるので、レー
ザ調整のために全反射鏡５を光軸に対し左右（紙面に対
して垂直の方向）並びに前後と移動させる際の調整が干
渉の心配をせずに容易となり、全反射鏡５として通常レ
ーザ発振器に用いる円形ミラーを使用することもできる
ので、ミラー保持も非常に容易となる。また、約９０度
に光束を折り曲げる平辺反射鏡２は、レーザ発振器のセ
ッティング初期に、水平度、高さ、４５度程度の傾きの
調整が可能であれば、レーザ発振中の平辺反射鏡２の微
調整は必要ないため、角形状のミラーでも容易に保持が
行える。

【００３４】従って、本実施形態によれば、干渉防止用
のアパーチャが不要なので、レーザ出力の損失がなく、
最大限にレーザ出力を取り出せることができると共に、
上記のように４５度全反射平辺反射鏡２を設けたので、
レーザ調整のためのミラー調整が容易で、かつそのミラ
ー保持も容易なレーザ発振装置を実現することができ
る。

【００３５】なお、図１の全反射鏡５と出力鏡６の位置
を入れ替えても、上記と同様な作用・効果を得ることが
できることは、容易に理解できよう。

【００３６】（第２の実施形態）図３は、本発明の第２
の実施形態として、図１のスラブ型固体レーザ共振器を
放電励起ガスレーザに適用した構成例を示す。レーザガ
スを封入したレーザチェンバー７内には、励起用の放電
電極であるカソード９とアノード１０が配置されてい
る。レーザ光１２は、レーザチェンバー７に取付けられ
ている光学窓８から出力鏡６を通って外部へ取り出され
る。取り出されるビームサイズを小さくする目的で、直
角プリズム３を使用して、レーザ光１２の通過光路を、
放電領域の中央で放電電極９，１０の間を上下半分に分
け、全反射鏡５から平辺反射鏡２を介して出力鏡６まで
にレーザ光が伝播する間に、放電により励起されている
レーザガス領域をレーザ光が２回通過する共振器に構成
している。

【００３７】レーザチェンバー７に対する全反射鏡５、
平辺反射鏡２、直角プリズム３、および出力鏡６の配置
は、図１の固体レーザ結晶１に対する配置と全く同様で
ある。従って、本実施形態の場合も、前述の第１実施形
態と同様に、干渉防止用のアパーチャを不要にして最大
限にレーザ出力を取り出せることができると共に、レー
ザ調整のためのミラー調整やミラー保持も容易に行え
る。

【００３８】（第３の実施形態）図４は、本発明の第３
の実施形態のスラブ型固体レーザ共振器の構成例を示
す。図４の構成では、図１の平辺反射鏡２代わりに、全
反射性と全透過性の２段階の特性を持つユニークな部分
反射鏡４を用いている。

【００３９】この部分反射鏡４は、図５に示すように、
全反射性である４５度の全反射コーティング４ａと全透
過性の無反射コーティング４ｂとが施され、その境界は
直線状となっている。この境界面が図１の平辺反射鏡２
の先端の平らな１辺と同位置となるように配置する。ま
た、部分反射鏡４の反対面は、全体に、無反射コーティ
ング４ｂのみが施されている。

【００４０】部分反射鏡４の全反射コーティング４ａの
部分は上記の平辺反射鏡２とほぼ同じ位置に配置される
と共に、その反射鏡２の先端方向の全透過性の特性を持
つ無反射コーティング４ｂの部分はレーザ結晶１と出力
鏡６間を突き抜けて延在してレーザ光束１２を透過す
る。このように、部分反射鏡４の両端部分をレーザ光束
から離れた位置に配置することができるので、部分反射
鏡４の保持はより容易になると共に、姿勢位置の微調整
も容易となる。

【００４１】本実施形態の作用は図１の第１実施形態と
ほぼ同様である。すなわち、全反射鏡５で反射された発
振レーザ光束は部分反射鏡４の全反射コーティング４ａ
により直角方向に折り返され、固体レーザ結晶１の図の
下半分を通った後に直角プリズム３により反射されて固
体レーザ結晶１の上半分を経由し、部分反射鏡４の無反
射コーティング４ｂを透過して出力鏡６に入射し、出力
鏡６により反射された後は逆の経路を通って全反射鏡５
に帰る。従って、発振レーザ光束がレーザ共振器のこれ
ら両鏡５と６間で発振され、その光束と同じ小さなビー
ム拡がり角の出力レーザ光束１２を出力鏡６から固体レ
ーザ結晶１の半分の幅をもつ断面形状で取り出すことが
できる。

【００４２】（第４の実施形態）図６は、本発明の第４
の実施形態として、本発明の第３の実施形態の変形例で
あるスラブ型固体レーザ共振器の構成を示す。この共振
器は、図４および図５で示した部分反射鏡４を２個用い
たもので、全反射鏡５、スラブ型レーザ結晶１および出
力鏡６をこの順番にほぼ同方向に配列し、全反射鏡５と
レーザ結晶１の一方の端面との間に第１の部分反射鏡４
−１を配置し、レーザ結晶１の他方の端面と出力鏡６と
の間に第２の部分反射鏡４−２を配置した構成となって
いる。更に詳しくは、レーザ結晶１の両側には、それぞ
れ全反射性と全透過性の２段階の特性を持つ部分反射鏡
４−１、４−２と、全反射鏡５または出力鏡６が配置さ
れている。部分反射鏡４−１、４−２は、レーザ結晶１
の両側で、全反射性と全透過性が１８０度逆に配置され
ていて、互いの全反射性部分で、レーザ結晶１の幅方向
上下に２分割されたレーザ光を、レーザ結晶１内を斜め
に通過する光路を形成している。

【００４３】全反射鏡５で反射された発振レーザ光束
は、第１の部分反射鏡４−１の無反射コーティング４ｂ
の部分を透過して、固体レーザ結晶１の図の下半分を通
った後に、第２の部分反射鏡４−２の全反射コーティン
グ４ａにより斜めに反射されて、固体レーザ結晶１の図
の下半分から上半分に向かって斜めに通過し、再び第１
の部分反射鏡４−１に達してその部分反射鏡の全反射コ
ーティング４ａによりほぼ水平に反射されて、固体レー
ザ結晶１の上半分を経由し、さらに第２の部分反射鏡４
−２の無反射コーティング４ｂを透過して出力鏡６に入
射し、出力鏡６により反射された後は逆の経路を通って
全反射鏡５に帰る。従って、発振レーザ光束がレーザ共
振器のこれら両鏡５と６間で発振され、その光束と同じ
小さなビーム拡がり角の出力レーザ光束１２を出力鏡６
から固体レーザ結晶１の半分の幅をもつ断面形状で取り
出すことができる。

【００４４】上記の説明、および図６から分かるよう
に、本実施形態のスラブ型固体レーザ共振器は、スラブ
型レーザ結晶１の内部をレーザ光が３回通過し、レーザ
結晶１の上側を通る時と下側を通る時で、レーザ光は反
転し、レーザ結晶１の幅方向の熱レンズ効果の影響を受
けにくくしたＺ型共振器となっている。

【００４５】本実施形態の場合も、全反射鏡５のミラー
ホルダー（図示しない）がレーザ光束と干渉の恐れがな
いので、レーザ調整のために全反射鏡５を光軸に対し左
右（紙面に対して垂直の方向）並びに前後と移動させる
際の調整が干渉の心配をせずに容易となり、全反射鏡５
として通常レーザ発振器に用いる市販の円形ミラーを使
用することもできるので、ミラー保持も非常に容易とな
る。また、部分反射鏡４−１、４−２は、レーザ発振器
のセッティング初期に、傾き角度の微調整が必要である
が、レーザ光が干渉しないだけの大きさの円形ミラーホ
ルダーを使用できるサイズの円形ミラーを選ぶことで、
部分反射鏡４−１、４−２の保持は非常に容易になると
共に、姿勢位置の微調整も非常に容易となる。さらに、
全反射鏡５、第１の部分反射鏡４−１、スラブ型レーザ
結晶１、第２の部分反射鏡４−２および出力鏡６の全構
成要素をほぼ同方向に一列に配列できるので、構成部品
の配置構成が容易となると共に、共振器のコンパクト化
を図ることができる。

【００４６】（他の実施形態）図４〜図６に示した本発
明の各実施形態におけるレーザ結晶１をそれぞれ図３に
示すようなレーザチェンバー７に置き換えて、放電励起
のガスレーザ装置を実現することができることは勿論で
ある。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ媒質（結晶またはガス内の放電領域）の上下にレ
ーザ光を通すプリズム共振器やＺ型共振器において、平
辺反射鏡や部分反射鏡を取り入れるようにしたので、ア
パーチャを用いずとも出力鏡や全反射鏡のミラーホルダ
ーヘのレーザ光干渉がなく、かつレーザ共振器としての
微調整が可能なミラーへの保持が容易となり、ミラーの
位置調整を容易に行なうことができる。

【００４８】また、本発明によれば、従来のミラーホル
ダーへのレーザ光干渉を避けるために使用していた、ア
パーチャを必要としないため、レーザ媒質全体を有効に
利用でき、高ビーム品質で高出力のレーザを得ることが
できる。

【００４９】更に詳しくは、本発明では、レーザビーム
サイズを小さくしてビーム品質の向上を図る手段とし
て、スラブ型固体レーザ装置や放電励起のガスレーザ装
置に使用されているプリズム共振器において、出力鏡と
全反射鏡を保持するミラーホルダーがレーザ光と干渉す
ることのないように、４５°配置の平辺反射鏡を用いて
半分のレーザ光を折曲げる構成としたので、レーザ出力
の損失がなく、最大限にレーザ出力を取り出せることが
できる。またこの構成により、レーザ調整のための全反
射鏡のミラー調整が容易で、そのミラー保持も容易であ
るという利点が得られる。

【００５０】また、本発明では、固体レーザ結晶内を３
回通るＺ型共振器において、一対の部分反射鏡を用いて
レーザ結晶の上下を通る光を反転できるように構成して
いるので、レーザ結晶の幅方向の熱レンズ効果を軽減で
き、これにより出力ビームの品質のさらなる向上を図る
ことができる。このＺ型共振器において、レーザ結晶の
前後に配置される、レーザ結晶の上下半分のレーザ光を
透過と反射に分けるための、上記部分反射鏡により、反
射鏡のミラーホルダーとのレーザ光干渉を起こすことが
なく、最大限にレーザ出力を取り出せることができる。
またこの構成により、レーザ調整のための全反射鏡のミ
ラー調整が容易で、そのミラー保持も容易であるという
利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態のスラブ型固体レーザ共
振器の構成例を示し、（ａ）は固体レーザ結晶の幅が見
える方向からの共振器の配置構成を示す平面図、（ｂ）
は固体レーザ結晶の厚みが見える方向からの共振器の配
置構成を示す正面図である。

【図２】図１の平辺反射鏡２の詳細を示し、（ａ）は角
型ミラーの例、（ｂ）は円形ミラーの例を示す平面図で
ある。

【図３】本発明の第２の実施形態として、図１のスラブ
型固体レーザ共振器を放電励起ガスレーザに適用した構
成例を示す平面図である。

【図４】本発明の第３の実施形態のスラブ型固体レーザ
共振器の構成例を示す平面図である。

【図５】図４の部分反射鏡４の詳細を示す平面図であ
る。

【図６】本発明の第４の実施形態として、本発明の第３
の実施形態の変形例であるＺ型共振器構成のスラブ型固
体レーザ共振器の構成を示す平面図である。

【図７】スラブ型固体レーザ装置のプリズム共振器構成
の従来例を示し、（ａ）は固体レーザ結晶の幅が見える
方向からの共振器の配置構成を示す平面図、（ｂ）は固
体レーザ結晶の厚みが見える方向からの共振器の配置構
成を示す正面図である。

【図８】従来のプリズム共振器構成の別の構成例として
の放電励起のガスレーザ装置を示す平面図である。

【図９】従来のスラブ型レーザ装置において更に他のプ
リズム共振器の構成例を示す平面図である。

【図１０】従来のスラブ型レーザ装置においてＺ型共振
器の構成例を示す平面図である。

【図１１】従来のスラブ型レーザ装置においてＺ型共振
器の他の構成例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 板状のスラブ型レーザ結晶（固体レーザ結晶） ２、２−１、２−２ 平辺反射鏡 ２ａ 全反射コーティング ３ 直角プリズム ４−２ 部分反射鏡 ４ａ 全反射コーティング ４ｂ 無反射コーティング ５ 全反射鏡 ６ 出力鏡 ７ レーザチェンバー ８ 光学窓 ９ カソード １０ アノード １１ アパーチャ １２ レーザ光（レーザ光束） １３ ランプ ２１、２２ レーザ結晶の端面 ２３、２３−１、２３−２ 反射鏡（小ミラー） ２４、２４−１、２４−２ 反射鏡（小ミラー）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み、幅、長さ方向で定義される板状の
   スラブ型固体レーザ媒質と、 該スラブ型固体レーザ媒質の長さ方向の片側に配置され
   て該スラブ型固体レーザ媒質を通過するレーザ光を折り
   返して該スラブ型固体レーザ媒質の幅方向の半分ずつを
   レーザ光が通過する光路を形成するプリズムと、 前記スラブ型固体レーザ媒質の長さ方向の反対側に配置
   されて前記スラブ型固体レーザ媒質の幅方向の半分ずつ
   を通過するレーザ光を前記プリズムを介して往復するレ
   ーザ共振器を構成するための全反射鏡および出力鏡と、 該全反射鏡または該出力鏡と前記スラブ型固体レーザ媒
   質との間に配置されて前記プリズムで折り返された前記
   スラブ型固体レーザ媒質の幅方向半分サイズのレーザ光
   を前記全反射鏡または前記出力鏡に向けて折曲げるため
   の平らな一辺を有する平辺反射鏡とを具備し、 該平辺反射鏡を前記平らな一辺が前記スラブ型固体レー
   ザ媒質の幅方向の中心部分の延長線上に位置して前記ス
   ラブ型固体レーザ媒質の厚み方向に延在するように配置
   したことを特徴とするレーザ発振装置。
2. 【請求項２】 前記平辺反射鏡は、前記プリズムで折り
   返されて前記スラブ型固体レーザ媒質を通過したレーザ
   光の光軸に対してほぼ４５度に傾けられて配置され、こ
   れにより該レーザ光を前記全反射鏡または前記出力鏡に
   向けてほぼ直角に跳ね上げることを特徴とする請求項１
   に記載のレーザ発振装置。
3. 【請求項３】 前記平辺反射鏡の代わりに、全反射性と
   全透過性の２段階の特性を持つ部分反射鏡を用い、 該部分反射鏡は全反射性と全透過性の境界が真っ直ぐで
   あり、かつ該境界を前記スラブ型固体レーザ媒質の幅方
   向の中心部分延長線上に位置して前記スラブ型固体レー
   ザ媒質の厚み方向に延在するように配置したことを特徴
   とする請求項１または２に記載のレーザ発振装置。
4. 【請求項４】 厚み、幅、長さ方向で定義される板状の
   スラブ型固体レーザ媒質と、 該スラブ型固体レーザ媒質の長さ方向の片側に配置され
   て該スラブ型固体レーザ媒質の幅方向の半分を通過する
   レーザ光を反射して同一光路に戻す共振器構成用の全反
   射鏡と、 前記スラブ型固体レーザ媒質の長さ方向の反対側に配置
   されて前記スラブ型固体レーザ媒質の幅方向の他の半分
   を通過するレーザ光を反射して同一光路に戻すと共にそ
   の一部を透過させる共振器構成用の出力鏡と、 前記全反射鏡と前記スラブ型固体レーザ媒質との間にレ
   ーザ光の光軸に対して所定角度に傾斜して配置された全
   反射性と全透過性の２段階の特性を持つ第１の部分反射
   鏡と、 全反射性と全透過性の２段階の特性を持ち、前記スラブ
   型固体レーザ媒質と前記出力鏡との間にレーザ光の光軸
   に対して所定角度に傾斜して配置され、かつ該全反射性
   と該全透過性の位置関係を前記第１の部分反射鏡と１８
   ０度反転させた第２の部分反射鏡とを有し、 前記第１と第２の部分反射鏡は全反射性と全透過性の境
   界が真っ直ぐであり、かつ該境界を前記スラブ型固体レ
   ーザ媒質の幅方向の中心部分延長線上に位置して前記ス
   ラブ型固体レーザ媒質の厚み方向に延在するように配置
   し、これにより前記スラブ型固体レーザ媒質の幅方向半
   分ずつをレーザ光が通過する光路とし、かつ前記スラブ
   型固体レーザ媒質内部を斜めに通過する光路を形成する
   ようなＺ型にレーザ光が往復する共振器を構成したこと
   を特徴とするレーザ発振装置。
5. 【請求項５】 前記スラブ型固体レーザ媒質がガスであ
   り、該ガスレーザ媒質を対向する電極間に発生する放電
   で励起するレーザ発振装置であって、レーザ光を発生す
   る領域は該ガスレーザ媒質で満たされた直方体であるこ
   とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のレ
   ーザ発振装置。