JP2000332325A - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
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- JP2000332325A JP2000332325A JP11136057A JP13605799A JP2000332325A JP 2000332325 A JP2000332325 A JP 2000332325A JP 11136057 A JP11136057 A JP 11136057A JP 13605799 A JP13605799 A JP 13605799A JP 2000332325 A JP2000332325 A JP 2000332325A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高効率でかつ高出力の固体レーザ装置の提
供。 【解決手段】 長さＬの固体レーザ媒質から距離ｄの位
置に、該固体レーザ媒質の光軸に平行な長さ（Ｌ＋２
ｍ）の励起ランプ２を該励起ランプ両端の点Ａ，Ｂと、
前記固体レーザ媒質の光軸方向両端の点Ｃ，Ｄとを通る
直線ＡＣ、ＢＤならびに点Ｃ，Ｄを結ぶ直線ＣＤを上底
とし、前記励起ランプ両端の点を結んだ直線ＡＢを下底
とする等脚台形をなす様に配置して設け、前記固体レー
ザ媒質と該励起ランプの周囲に該励起ランプからの光を
固体レーザ媒質に反射する反射筒５を設けたことを特徴
とする固体レーザ装置。
供。 【解決手段】 長さＬの固体レーザ媒質から距離ｄの位
置に、該固体レーザ媒質の光軸に平行な長さ（Ｌ＋２
ｍ）の励起ランプ２を該励起ランプ両端の点Ａ，Ｂと、
前記固体レーザ媒質の光軸方向両端の点Ｃ，Ｄとを通る
直線ＡＣ、ＢＤならびに点Ｃ，Ｄを結ぶ直線ＣＤを上底
とし、前記励起ランプ両端の点を結んだ直線ＡＢを下底
とする等脚台形をなす様に配置して設け、前記固体レー
ザ媒質と該励起ランプの周囲に該励起ランプからの光を
固体レーザ媒質に反射する反射筒５を設けたことを特徴
とする固体レーザ装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高出力かつ高効率の
固体レーザ装置に関する。
固体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＹＡＧレーザ発振器１００は、図５に示
すようにＹＡＧロッド１０１をフラッシュランプやアー
クランプなどの励起ランプ１０２で励起することによ
り、出力ミラー１０３とリアミラー１０４からなる光共
振器においてレーザ発振をする。
すようにＹＡＧロッド１０１をフラッシュランプやアー
クランプなどの励起ランプ１０２で励起することによ
り、出力ミラー１０３とリアミラー１０４からなる光共
振器においてレーザ発振をする。
【０００３】発振するレーザ光の出力は、励起ランプへ
投入する電力と、そのときの発振効率により決定され
る。また、発振効率は励起ランプ、ＹＡＧロッドの形
状、配置、反射筒１０５の形状などに依存する。
投入する電力と、そのときの発振効率により決定され
る。また、発振効率は励起ランプ、ＹＡＧロッドの形
状、配置、反射筒１０５の形状などに依存する。
【０００４】高出力を出したいときには、一般的に、Ｙ
ＡＧロッド１０１の両側に励起ランプ１０２を配置した
図６に示すような二重楕円の反射筒１０６を使用する。
ＡＧロッド１０１の両側に励起ランプ１０２を配置した
図６に示すような二重楕円の反射筒１０６を使用する。
【０００５】また、高効率にしたいときには、図７に示
すのような励起ランプ一本を使用した単楕円の反射筒１
０７を使用する。
すのような励起ランプ一本を使用した単楕円の反射筒１
０７を使用する。
【０００６】上述の如く、励起ランプ一本を使用した励
起方式による時には高効率にはなるが、ランプ二本を使
用した励起方式に較べて、励起ランプ１０２の電力が半
分になるため、一本ランプ励起方式で二本ランプ励起方
式より高出力を出すことはできない。
起方式による時には高効率にはなるが、ランプ二本を使
用した励起方式に較べて、励起ランプ１０２の電力が半
分になるため、一本ランプ励起方式で二本ランプ励起方
式より高出力を出すことはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の一本ランプ励起
方式において、励起ランプの発光長を長くすると共に、
ＹＡＧロッドの長さも励起ランプの発光長と同一の長さ
に延長し、励起ランプにより多くの電力を投入すれば、
高効率でかつ高出力のレーザ発振を得ることは可能であ
る。しかし、ＹＡＧロッドを長くすることはコストを大
きく上昇させることになる。
方式において、励起ランプの発光長を長くすると共に、
ＹＡＧロッドの長さも励起ランプの発光長と同一の長さ
に延長し、励起ランプにより多くの電力を投入すれば、
高効率でかつ高出力のレーザ発振を得ることは可能であ
る。しかし、ＹＡＧロッドを長くすることはコストを大
きく上昇させることになる。
【０００８】なお、励起ランプへの投入可能な最大電力
は発光長に比例しており、無理にそれより大きい電力を
投入するとランプの寿命が極端に短くなる。
は発光長に比例しており、無理にそれより大きい電力を
投入するとランプの寿命が極端に短くなる。
【０００９】本発明は上述の如き問題を解決するために
成されたものであり、本発明の課題は、高効率でかつ高
出力の固体レーザ装置を提供することである。
成されたものであり、本発明の課題は、高効率でかつ高
出力の固体レーザ装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として請求項１に記載の固体レーザ装置は、長さＬの固
体レーザ媒質から距離ｄの位置に、該固体レーザ媒質の
光軸に平行な長さ（Ｌ＋２ｍ）の励起ランプを該励起ラ
ンプ両端の点Ａ，Ｂと、前記固体レーザ媒質の光軸方向
両端の点Ｃ，Ｄとを通る直線ＡＣ、ＢＤからの延長線の
交点を頂点とし、前記励起ランプ両端の点を結んだ直線
ＡＢを底辺とする二等辺三角形をなす様に配置して設
け、前記固体レーザ媒質と該励起ランプの周囲に該励起
ランプからの光を固体レーザ媒質に反射する反射筒を設
けけたことを要旨とするものである。
として請求項１に記載の固体レーザ装置は、長さＬの固
体レーザ媒質から距離ｄの位置に、該固体レーザ媒質の
光軸に平行な長さ（Ｌ＋２ｍ）の励起ランプを該励起ラ
ンプ両端の点Ａ，Ｂと、前記固体レーザ媒質の光軸方向
両端の点Ｃ，Ｄとを通る直線ＡＣ、ＢＤからの延長線の
交点を頂点とし、前記励起ランプ両端の点を結んだ直線
ＡＢを底辺とする二等辺三角形をなす様に配置して設
け、前記固体レーザ媒質と該励起ランプの周囲に該励起
ランプからの光を固体レーザ媒質に反射する反射筒を設
けけたことを要旨とするものである。
【００１１】請求項２に記載の固体レーザ装置は、請求
項１に記載の固体レーザ装置において、前記反射筒は両
端に前記固体レーザ媒質から励起ランプ側に離隔するに
連れて発散する反射斜面を設けたことを要旨とするもの
である。
項１に記載の固体レーザ装置において、前記反射筒は両
端に前記固体レーザ媒質から励起ランプ側に離隔するに
連れて発散する反射斜面を設けたことを要旨とするもの
である。
【００１２】請求項３に記載の固体レーザ装置は、請求
項２に記載の固体レーザ装置において、前記反射斜面が
励起ランプ中心線となす角度αと、前記励起ランプの両
端の点Ａ，Ｂと前記固体レーザ媒質の光軸方向の両端の
点Ｄ，Ｃをそれぞれ結んだ直線ＡＤとＢＣが励起ランプ
中心線となす角度θとが次の関係式 ｔａｎα＝ｄ／ｍ……………………（１） ｔａｎθ＝ｄ／（Ｌ＋ｍ）…………（２） ０＜θ≦２α−９０°≦９０°……（３） ここに、∠ＣＡＢ＝∠ＤＢＡ＝α，∠ＤＡＢ＝∠ＣＢＡ
＝θである。
項２に記載の固体レーザ装置において、前記反射斜面が
励起ランプ中心線となす角度αと、前記励起ランプの両
端の点Ａ，Ｂと前記固体レーザ媒質の光軸方向の両端の
点Ｄ，Ｃをそれぞれ結んだ直線ＡＤとＢＣが励起ランプ
中心線となす角度θとが次の関係式 ｔａｎα＝ｄ／ｍ……………………（１） ｔａｎθ＝ｄ／（Ｌ＋ｍ）…………（２） ０＜θ≦２α−９０°≦９０°……（３） ここに、∠ＣＡＢ＝∠ＤＢＡ＝α，∠ＤＡＢ＝∠ＣＢＡ
＝θである。
【００１３】を満足することを要旨とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。
によって説明する。
【００１５】図１、図２に示す如く、本発明に係るＹＡ
Ｇレーザ装置１における励起ランプ２と固体レーザ媒質
であるＹＡＧロッド３は、レーザ光軸４方向の断面が楕
円形の反射筒５の二つの焦点に平行に配置してある。
Ｇレーザ装置１における励起ランプ２と固体レーザ媒質
であるＹＡＧロッド３は、レーザ光軸４方向の断面が楕
円形の反射筒５の二つの焦点に平行に配置してある。
【００１６】上述の励起ランプ２の発光部分の長さ、す
なわち、発光長Ｌlmp は、後に詳述する条件の下にＹＡ
Ｇロッド３のロッド長Ｌyag よりも長く設けてある。こ
のため、図１に示す様に、反射筒５の前後は、ＹＡＧロ
ッド３側から励起ランプ２側に近づくにつれて発散する
反射斜面６、６’に形成してある。
なわち、発光長Ｌlmp は、後に詳述する条件の下にＹＡ
Ｇロッド３のロッド長Ｌyag よりも長く設けてある。こ
のため、図１に示す様に、反射筒５の前後は、ＹＡＧロ
ッド３側から励起ランプ２側に近づくにつれて発散する
反射斜面６、６’に形成してある。
【００１７】また、励起ランプ２から出る励起光を効率
よくＹＡＧロッド３に導くには、ＹＡＧロッド３のロッ
ド長、励起ランプ２の発光長、励起ランプ２とＹＡＧロ
ッド３との距離、および反射筒の斜面６、６’の傾斜角
度などの配置に以下の様な関係を生じ、この関係を満た
すときに最も高い効率が得られる。
よくＹＡＧロッド３に導くには、ＹＡＧロッド３のロッ
ド長、励起ランプ２の発光長、励起ランプ２とＹＡＧロ
ッド３との距離、および反射筒の斜面６、６’の傾斜角
度などの配置に以下の様な関係を生じ、この関係を満た
すときに最も高い効率が得られる。
【００１８】図３は、上述の関係の説明図であり、ＹＡ
Ｇロッド３の側面を直線ＣＤとするとき、ＹＡＧロッド
３の側面から距離ｄにある直線７上に励起ランプ２の発
光中心があるものとする。
Ｇロッド３の側面を直線ＣＤとするとき、ＹＡＧロッド
３の側面から距離ｄにある直線７上に励起ランプ２の発
光中心があるものとする。
【００１９】前記直線ＣＤのＣ点とＤ点から直線７上に
垂線を降ろし、この交点をそれぞれ、Ｅ，Ｆとすると
き、ロッド長Ｌyagは、Ｌyag＝ＣＤ＝ＥＦ＝Ｌである。
また、励起ランプ２の両端をＡ，Ｂとするとき、励起ラ
ンプ２の発光長を、Ｌlmp＝Ｌ＋２ｍとする。
垂線を降ろし、この交点をそれぞれ、Ｅ，Ｆとすると
き、ロッド長Ｌyagは、Ｌyag＝ＣＤ＝ＥＦ＝Ｌである。
また、励起ランプ２の両端をＡ，Ｂとするとき、励起ラ
ンプ２の発光長を、Ｌlmp＝Ｌ＋２ｍとする。
【００２０】なお、ＡＥ＝ＦＢ＝ｍ，ＣＥ＝ＤＦ＝ｄ，
∠ＣＡＢ＝∠ＤＢＡ＝α，∠ＤＡＢ＝∠ＣＢＡ＝θとす
る。
∠ＣＡＢ＝∠ＤＢＡ＝α，∠ＤＡＢ＝∠ＣＢＡ＝θとす
る。
【００２１】上述の図３の配置において、励起ランプ２
のＥＦ部からＹＡＧロッド３に向かう光線のうち、ロッ
ドに直交する方向の光線はすべてＹＡＧロッド３に到達
する。また、ＡＥおよびＦＢ部分からの光線は、反射筒
の斜面６、６’に反射されてＹＡＧロッド３に到達す
る。
のＥＦ部からＹＡＧロッド３に向かう光線のうち、ロッ
ドに直交する方向の光線はすべてＹＡＧロッド３に到達
する。また、ＡＥおよびＦＢ部分からの光線は、反射筒
の斜面６、６’に反射されてＹＡＧロッド３に到達す
る。
【００２２】すなわち、ＡＥ部からでた光線８が斜面６
の手前端部Ａ点において反射して、ＹＡＧロッド３の端
部のＤ点に到達する様な斜面６の傾斜角度αとすると
き、Ａ点からＹＡＧロッド３の端部の点Ｄ点に至る光線
がなす角度θは次の関係式で示される。
の手前端部Ａ点において反射して、ＹＡＧロッド３の端
部のＤ点に到達する様な斜面６の傾斜角度αとすると
き、Ａ点からＹＡＧロッド３の端部の点Ｄ点に至る光線
がなす角度θは次の関係式で示される。
【００２３】また、ＡＥ部からでた光線９の場合は、斜
面６のＧ点で反射して、ＹＡＧロッド３のＣＤ間のＨ点
に到達する。なお、右側のＦＢ部からでた光線において
も同様である。
面６のＧ点で反射して、ＹＡＧロッド３のＣＤ間のＨ点
に到達する。なお、右側のＦＢ部からでた光線において
も同様である。
【００２４】ｔａｎα＝ｄ／ｍ……………………（１） ｔａｎθ＝ｄ／（Ｌ＋ｍ）…………（２） ０＜θ≦２α−９０°≦９０°……（３） 以下に本発明を適用した具体的な実施例と従来例につい
て説明する。
て説明する。
【００２５】実施例１ ＹＡＧロッド：直径１０ｍｍ，ロッド長Ｌyag ＝１５０
ｍｍ，励起ランプ：管内径１０ｍｍ，発光長Ｌlmp ＝２
００ｍｍ，すなわち、Ｌ＝１５０ｍｍ，ｍ＝２５ｍｍ。
これらを距離ｄ＝３０ｍｍで配置すると、α＝５０．１
９°，θ＝９．７３°、０＜θ＝９．７３°≦２α−９
０°＝１０．３８°≦９０°となり、上記条件を満足す
る。この固体レーザ装置において、１３ｋＷの電力を投
入して、最大出力５００Ｗを得ることができた。
ｍｍ，励起ランプ：管内径１０ｍｍ，発光長Ｌlmp ＝２
００ｍｍ，すなわち、Ｌ＝１５０ｍｍ，ｍ＝２５ｍｍ。
これらを距離ｄ＝３０ｍｍで配置すると、α＝５０．１
９°，θ＝９．７３°、０＜θ＝９．７３°≦２α−９
０°＝１０．３８°≦９０°となり、上記条件を満足す
る。この固体レーザ装置において、１３ｋＷの電力を投
入して、最大出力５００Ｗを得ることができた。
【００２６】従来例１ ＹＡＧロッド：直径１０ｍｍ，ロッド長Ｌyag ＝１５０
ｍｍ，励起ランプ：管内径１０ｍｍ，発光長Ｌlmp ＝１
５０ｍｍ、すなわち、Ｌ＝１５０ｍｍ，ｍ＝０ｍｍ。を
ｄ＝２０ｍｍで配置した固体レーザ装置において、１０
ｋＷの電力を投入して、最大出力４００Ｗを得ることが
できた。
ｍｍ，励起ランプ：管内径１０ｍｍ，発光長Ｌlmp ＝１
５０ｍｍ、すなわち、Ｌ＝１５０ｍｍ，ｍ＝０ｍｍ。を
ｄ＝２０ｍｍで配置した固体レーザ装置において、１０
ｋＷの電力を投入して、最大出力４００Ｗを得ることが
できた。
【００２７】従来例２ ＹＡＧロッド：直径１０ｍｍ，ロッド長Ｌyag ＝１５０
ｍｍ，励起ランプ（２本）：管内径１０ｍｍ，発光長Ｌ
lmp ＝１５０ｍｍ，ｍ＝０ｍｍ、をｄ＝２０ｍｍで配置
した２本励起方式固体レーザ装置において、２０ｋＷの
電力を投入して、最大出力６００Ｗを得ることができ
た。
ｍｍ，励起ランプ（２本）：管内径１０ｍｍ，発光長Ｌ
lmp ＝１５０ｍｍ，ｍ＝０ｍｍ、をｄ＝２０ｍｍで配置
した２本励起方式固体レーザ装置において、２０ｋＷの
電力を投入して、最大出力６００Ｗを得ることができ
た。
【００２８】上述の実施例１と従来例１から、同一サイ
ズのＹＡＧロッドに対して、発光長Ｌlmp が５０ｍｍ
（３３％）長い同一管内径の励起ランプ一本を配置した
場合、投入電力が３ｋＷ（３０％）多くなり、レーザ出
力が１００Ｗ（２５％）増加したことがわかる。
ズのＹＡＧロッドに対して、発光長Ｌlmp が５０ｍｍ
（３３％）長い同一管内径の励起ランプ一本を配置した
場合、投入電力が３ｋＷ（３０％）多くなり、レーザ出
力が１００Ｗ（２５％）増加したことがわかる。
【００２９】なお、従来例２の場合、同一サイズのＹＡ
Ｇロッドに対して、実施例１と同一サイズの２本の励起
ランプを用いて２０ｋＷの電力を投入し、出力６００Ｗ
を得ているが効率は３％となり実施例１及び従来例２よ
り悪いことがわかる。
Ｇロッドに対して、実施例１と同一サイズの２本の励起
ランプを用いて２０ｋＷの電力を投入し、出力６００Ｗ
を得ているが効率は３％となり実施例１及び従来例２よ
り悪いことがわかる。
【００３０】前述の関係式（１）、（２）および（３）
の条件からはずれ、図４に示す如く、反射斜面６の角度
αが前記関係式（１）、（３）に適合しない場合には、
励起ランプ２のＡＥ部からの光が励起ランプ２側に戻っ
てくることになる。
の条件からはずれ、図４に示す如く、反射斜面６の角度
αが前記関係式（１）、（３）に適合しない場合には、
励起ランプ２のＡＥ部からの光が励起ランプ２側に戻っ
てくることになる。
【００３１】
【発明の効果】上述の如く、請求項１〜請求項３の発明
によれば励起ランプの長さを増加させることによって、
高い効率を維持したままレーザ出力を増加させることが
できる。従って、コストの上昇を少なくすることができ
る。
によれば励起ランプの長さを増加させることによって、
高い効率を維持したままレーザ出力を増加させることが
できる。従って、コストの上昇を少なくすることができ
る。
【図１】本発明に係る固体レーザ装置の励起部分の説明
図。
図。
【図２】図１のII-II線における断面図。
【図３】本発明に係る固体レーザ装置の励起部分の構成
と励起光の光路との関係を説明する図。
と励起光の光路との関係を説明する図。
【図４】本発明に係る固体レーザ装置の励起部分の構成
と励起光の光路との関係を説明する図。
と励起光の光路との関係を説明する図。
【図５】従来の固体レーザの励起部分の例。
【図６】図５のVII-VII線における断面図。
【図７】従来の固体レーザにおける別の形式の励起部分
の例。
の例。
１ ＹＡＧレーザ装置 ２ 励起ランプ ３ ＹＡＧロッド ４ レーザ光軸 ５ 反射筒 ６，６’ 反射斜面 ８，９ 光線
Claims (3)
- 【請求項１】 長さＬの固体レーザ媒質から距離ｄの位
置に、該固体レーザ媒質の光軸に平行な長さ（Ｌ＋２
ｍ）の励起ランプを該励起ランプ両端の点Ａ，Ｂと、前
記固体レーザ媒質の光軸方向両端の点Ｃ，Ｄとを通る直
線ＡＣ、ＢＤならびに点Ｃ，Ｄを結ぶ直線ＣＤを上底と
し、前記励起ランプ両端の点を結んだ直線ＡＢを下底と
する等脚台形をなす様に配置して設け、前記固体レーザ
媒質と該励起ランプの周囲に該励起ランプからの光を固
体レーザ媒質に反射する反射筒を設けけたことを特徴と
する固体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記反射筒は両端に前記固体レーザ媒質
から励起ランプ側に離隔するに連れて発散する反射斜面
を設けたことを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ
装置。 - 【請求項３】 前記反射斜面が励起ランプ中心線となす
角度αと、前記励起ランプの両端の点Ａ，Ｂと前記固体
レーザ媒質の光軸方向の両端の点Ｄ，Ｃをそれぞれ結ん
だ直線ＡＤとＢＣが励起ランプ中心線となす角度θとが
次の関係式 ｔａｎα＝ｄ／ｍ……………………（１） ｔａｎθ＝ｄ／（Ｌ＋ｍ）…………（２） ０＜θ≦２α−９０°≦９０°……（３） ここに、∠ＣＡＢ＝∠ＤＢＡ＝α，∠ＤＡＢ＝∠ＣＢＡ
＝θである。を満足することを特徴とする請求項２に記
載の固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13605799A JP4197560B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13605799A JP4197560B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 固体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000332325A true JP2000332325A (ja) | 2000-11-30 |
| JP4197560B2 JP4197560B2 (ja) | 2008-12-17 |
Family
ID=15166194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13605799A Expired - Fee Related JP4197560B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4197560B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019080006A (ja) * | 2017-10-26 | 2019-05-23 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | レーザー増幅装置 |
| JP2022075955A (ja) * | 2017-10-26 | 2022-05-18 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | レーザー増幅装置 |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP13605799A patent/JP4197560B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019080006A (ja) * | 2017-10-26 | 2019-05-23 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | レーザー増幅装置 |
| JP2022075955A (ja) * | 2017-10-26 | 2022-05-18 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | レーザー増幅装置 |
| JP7247443B2 (ja) | 2017-10-26 | 2023-03-29 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | レーザー増幅装置 |
| JP7286898B2 (ja) | 2017-10-26 | 2023-06-06 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | レーザー増幅装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4197560B2 (ja) | 2008-12-17 |
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