JP2001177171A - Solid state laser device - Google Patents

Solid state laser device

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JP2001177171A
JP2001177171A JP36224999A JP36224999A JP2001177171A JP 2001177171 A JP2001177171 A JP 2001177171A JP 36224999 A JP36224999 A JP 36224999A JP 36224999 A JP36224999 A JP 36224999A JP 2001177171 A JP2001177171 A JP 2001177171A
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Japan
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solid
state laser
lds
medium
excitation
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JP36224999A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoko Inoue
陽子 井上
Masaki Seguchi
正記 瀬口
Shuichi Fujikawa
周一 藤川
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a stable and high-power solid state laser device which generates a high quality laser beam. SOLUTION: The solid state laser device for oscillating laser beams by stimulating a laser medium 1 with laser beams 8 from a plurality of semiconductor lasers 10, 11, 12, 13 disposed in a section perpendicular to the axis of the solid stage laser medium 1, comprises LD driving system 60, 61, 62, 63 respectively for the semiconductor lasers 10, 11, 12, 13 so that the outputs of the semiconductor lasers 10, 11, 12, 13 are approximately equal to approximately uniformly stimulate the solid state laser medium 1 in the section perpendicular to the axis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、固体レーザ媒質
を半導体レーザ(Laser Diode:以下、LD
と記す)からのレーザ光により光励起し、高品質のレー
ザビームを安定して高出力で発生させる固体レーザ装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser (Laser Diode:
The present invention relates to a solid-state laser device which is optically pumped by the laser light from the above (1) and stably generates a high-quality laser beam at a high output.

【0002】[0002]

【従来の技術】図13は、例えば特開平8−31655
4号公報に示された、従来のLD励起固体レーザ装置を
示す断面構成図であり、光軸に垂直な面での断面、即ち
横断面図である。図13において、21は固体レーザ媒
質、22は冷却用スリーブ、23はヒートシンク、24
は導波路、25は保持部材、26は取付孔、27はホル
ダ、28は励起光源としてのLD、29は冷却通路であ
る。
2. Description of the Related Art FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram showing a conventional LD-pumped solid-state laser device disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 4 (JP-A) No. 4 (Kokai) No. 4 and is a cross-section taken along a plane perpendicular to the optical axis, that is, a cross-sectional view. In FIG. 13, 21 is a solid-state laser medium, 22 is a cooling sleeve, 23 is a heat sink, 24
Is a waveguide, 25 is a holding member, 26 is a mounting hole, 27 is a holder, 28 is an LD as an excitation light source, and 29 is a cooling passage.

【0003】固体レーザ媒質21は、冷却用スリーブ2
2に挿入されており、冷却用スリーブ22には固体レー
ザ媒質21を冷却するための冷却媒体が流れるようにな
っている。上記冷却用スリーブ22の周囲には、断面が
台形をなし、平たんな内面23aと外面23bとを有す
る角柱状の8つのヒートシンク23が側面を隣り合わせ
て環状に配置されている。LD28は、ヒートシンク2
3内に形成された導光路24の外面側の端部に設置され
ている。ヒートシンク23には冷却媒体が流通する冷却
通路29が設けられており、冷却媒体を流すことによ
り、保持部材25にホルダ27を介して保持された半導
体レーザ28を冷却するようになっている。
The solid-state laser medium 21 includes a cooling sleeve 2
2, a cooling medium for cooling the solid-state laser medium 21 flows through the cooling sleeve 22. Around the cooling sleeve 22, eight prismatic heat sinks 23 having a trapezoidal cross section and having a flat inner surface 23 a and an outer surface 23 b are arranged annularly with their side surfaces adjacent to each other. LD28 is a heat sink 2
The light guide path 24 formed in the inside 3 is provided at an end on the outer surface side. The heat sink 23 is provided with a cooling passage 29 through which a cooling medium flows. By flowing the cooling medium, the semiconductor laser 28 held by the holding member 25 via the holder 27 is cooled.

【0004】LD28に電流を流して駆動させると、L
D光は導光路24を通り固体レーザ媒質21を光励起
し、レーザビームが発生する。このとき、LD28の温
度を冷却媒体により所定温度に制御することで、LD2
8から出力されるLD光の波長を上記固体レーザ媒質2
1の吸収スペクトルのピーク近傍に設定でき、その結
果、効率の良いレーザ発振を行うことができる。
When a current is applied to the LD 28 to drive it, L
The D light passes through the light guide path 24 and optically excites the solid-state laser medium 21 to generate a laser beam. At this time, by controlling the temperature of the LD 28 to a predetermined temperature by the cooling medium, the LD 2
The wavelength of the LD light output from the solid-state laser medium 2
1 can be set near the peak of the absorption spectrum, and as a result, efficient laser oscillation can be performed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のL
D励起固体レーザ装置においては、1つの装置内に用い
る複数のLDの温度制御を個別に行っていないため、各
LDにおける波長のばらつきを補正することができず、
固体レーザ媒質の光軸に垂直な断面内の励起強度が不均
一となっていた。励起強度が不均一であると、固体レー
ザ媒質の励起された領域の中心と発生するレーザビーム
の光軸とが一致せず、出力が十分に得られないという問
題が発生する。また、レーザビームの形状が歪むため、
レーザビームを加工に用いる場合には加工性能が悪化す
る問題もあった。また、複数のLD励起モジュールを直
列に連結してレーザ発振を行う場合には、調整が困難と
なる上、レーザビームの光軸と固体レーザ媒質の軸がず
れるために、十分な出力が得られず、安定な発振を行う
ことができないという問題もあった。さらに、全てのL
Dの波長を固体レーザ媒質の吸収スペクトルのピーク近
傍に補正することができないため、十分な励起効率を得
られないという問題もあった。
The conventional L as described above is used.
In the D-pumped solid-state laser device, since the temperature control of a plurality of LDs used in one device is not individually performed, it is not possible to correct the wavelength variation in each LD,
The excitation intensity in the section perpendicular to the optical axis of the solid-state laser medium was not uniform. If the excitation intensity is non-uniform, the center of the excited region of the solid-state laser medium does not coincide with the optical axis of the generated laser beam, which causes a problem that sufficient output cannot be obtained. Also, because the shape of the laser beam is distorted,
When a laser beam is used for processing, there is also a problem that processing performance deteriorates. In addition, when laser oscillation is performed by connecting a plurality of LD pumping modules in series, it is difficult to adjust the laser oscillation, and a sufficient output is obtained because the optical axis of the laser beam and the axis of the solid-state laser medium are shifted. Therefore, there is a problem that stable oscillation cannot be performed. In addition, all L
Since the wavelength of D cannot be corrected near the peak of the absorption spectrum of the solid-state laser medium, there has been a problem that sufficient excitation efficiency cannot be obtained.

【0006】また、従来の固体レーザ装置では、1つの
装置内に用いている複数のLDの出力を個別に制御する
機構を備えていないため、各LDの出力のばらつきを補
正することができない。したがって、上記と同様に固体
レーザ媒質の励起強度が不均一となり、出力が十分に得
られず、安定なレーザビームを発生させることができな
いという問題があった。
In addition, the conventional solid-state laser device does not have a mechanism for individually controlling the outputs of a plurality of LDs used in one device, so that it is not possible to correct variations in the output of each LD. Therefore, similarly to the above, there is a problem that the excitation intensity of the solid-state laser medium becomes nonuniform, a sufficient output cannot be obtained, and a stable laser beam cannot be generated.

【0007】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、固体レーザ媒質を均一に
励起し、高品質なレーザビームを発生するとともに、安
定して高出力が得られる固体レーザ装置を得ることを目
的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and uniformly excites a solid-state laser medium to generate a high-quality laser beam and stably obtain a high output. It is intended to obtain a solid-state laser device that can be used.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の構成によ
る固体レーザ装置は、固体レーザ媒質の軸に垂直な断面
内に複数の半導体レーザを配置し、上記半導体レーザの
光により上記固体レーザ媒質を励起するものにおいて、
上記各半導体レーザの出力特性または波長特性を制御
し、上記固体レーザ媒質を上記軸に垂直な断面内でほぼ
均一に励起するようにしたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a solid-state laser device having a plurality of semiconductor lasers arranged in a section perpendicular to an axis of a solid-state laser medium, and the solid-state laser being driven by the light of the semiconductor laser. In exciting the medium,
The output characteristic or wavelength characteristic of each of the semiconductor lasers is controlled so that the solid-state laser medium is excited almost uniformly in a section perpendicular to the axis.

【0009】また、本発明の第2の構成による固体レー
ザ装置は、固体レーザ媒質の軸方向に沿って複数の半導
体レーザを配置し、上記半導体レーザの光により上記固
体レーザ媒質を励起するものにおいて、上記各半導体レ
ーザの出力特性または波長特性を制御し、上記固体レー
ザ媒質を上記軸方向にほぼ均一に励起するようにしたも
のである。
Further, a solid-state laser device according to a second configuration of the present invention is arranged such that a plurality of semiconductor lasers are arranged along an axial direction of the solid-state laser medium, and the solid-state laser medium is excited by light of the semiconductor laser. The output characteristic or the wavelength characteristic of each of the semiconductor lasers is controlled to excite the solid-state laser medium substantially uniformly in the axial direction.

【0010】また、本発明の第3の構成による固体レー
ザ装置は、固体レーザ媒質とこの固体レーザ媒質を励起
する半導体レーザとを有する励起モジュールが光軸上に
複数個直列に配置された固体レーザ装置において、各励
起モジュールにおける上記半導体レーザの出力特性また
は波長特性を制御し、上記励起モジュールの励起特性を
ほぼ一致させるようにしたものである。
The solid-state laser device according to the third aspect of the present invention is a solid-state laser in which a plurality of excitation modules each having a solid-state laser medium and a semiconductor laser for exciting the solid-state laser medium are arranged in series on an optical axis. In the apparatus, the output characteristics or the wavelength characteristics of the semiconductor laser in each of the excitation modules are controlled so that the excitation characteristics of the excitation modules substantially match.

【0011】また、本発明の第4の構成による固体レー
ザ装置は、第1ないし第3のいずれかの構成において、
半導体レーザを駆動する複数の駆動系を備えたものであ
る。
Further, according to a fourth aspect of the present invention, in the solid-state laser device according to any one of the first to third aspects,
It has a plurality of drive systems for driving a semiconductor laser.

【0012】また、本発明の第5の構成による固体レー
ザ装置は、第1ないし第3のいずれかの構成において、
半導体レーザを冷却する複数の冷却系を備えたものであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the solid-state laser device according to any one of the first to third aspects,
It has a plurality of cooling systems for cooling the semiconductor laser.

【0013】また、本発明の第6の構成による固体レー
ザ装置は、第1ないし第3、または第5のいずれかの構
成において、半導体レーザの発振波長を固体レーザ媒質
の吸収スペクトルのピーク近傍になるように制御したも
のである。
In the solid-state laser device according to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to third or fifth aspects, the oscillation wavelength of the semiconductor laser is set near the peak of the absorption spectrum of the solid-state laser medium. It is controlled so that it becomes.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、本発明の実
施の形態1を図を用いて説明する。図1はこの発明の実
施の形態1による固体レーザ装置を示す断面構成図であ
り、図1(a)はLD励起モジュールの光軸方向の断
面、即ち縦断面、図1(b)は光軸と垂直な方向の断
面、即ち横断面を示す。図1において、1は固体レーザ
媒質、10、11、12、13は半導体レーザ(L
D)、3はフローチューブ、4は集光器、5は光導波光
学素子、60、61、62、63はLD駆動系、7は冷
却系、8は励起光である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a sectional view showing a solid-state laser device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A is a sectional view in the optical axis direction of an LD pumping module, that is, a longitudinal section, and FIG. A cross section in a direction perpendicular to FIG. In FIG. 1, 1 is a solid-state laser medium, 10, 11, 12, and 13 are semiconductor lasers (L
D), 3 is a flow tube, 4 is a condenser, 5 is an optical waveguide optical element, 60, 61, 62, and 63 are LD drive systems, 7 is a cooling system, and 8 is excitation light.

【0015】固体レーザ媒質1は、例えばNd:YAG
(Nd:Yttrium Aluminum Garn
et)からなり、断面が円形のロッドの形状をしてい
る。固体レーザ媒質1には、これを囲むようにフローチ
ューブ3が設けられ、フローチューブ3と固体レーザ媒
質1の間には冷却媒体が流されている。集光器4は、フ
ローチューブ3を囲むように配置され、内面が拡散反射
面から成る拡散反射集光器であり、開口部が設けられて
いる。5は例えばサファイア、ドープされていないYA
G、または励起光に対して高屈折率の光学ガラスからな
る板状の光導波光学素子であり、集光器4の開口部に設
置され、励起光8を集光器内部に導波する。LD10、
11、12、13は、固体レーザ媒質1の軸に垂直な断
面内に対称に配置され、発光部から発せられる励起光8
が、光導波光学素子5の端面からほとんど損失なく導入
されるよう、発光部が光導波光学素子5の端面に近接す
る位置に固定されている。LD10、11、12、13
は、温度制御機能を備えた冷却系7により冷却される。
この冷却系7とは、例えば、温度制御機能を備えた冷却
媒体循環装置と冷却媒体の流路、および冷却媒体からな
り、冷却媒体がLD内の流路を通過することにより、L
Dが冷却されるようなものである。また、LD10、1
1、12、13は各々電源に接続し、この電源を含む独
立したLD駆動系60、61、62、63により別々に
駆動される。
The solid-state laser medium 1 is, for example, Nd: YAG
(Nd: Yttrium Aluminum Garn
et), and has the shape of a rod having a circular cross section. The solid-state laser medium 1 is provided with a flow tube 3 surrounding the solid-state laser medium 1, and a cooling medium flows between the flow tube 3 and the solid-state laser medium 1. The light collector 4 is arranged so as to surround the flow tube 3, is a diffuse reflection light collector whose inner surface is formed of a diffuse reflection surface, and has an opening. 5 is, for example, sapphire, undoped YA
G or a plate-shaped optical waveguide optical element made of optical glass having a high refractive index to the excitation light, which is installed in the opening of the condenser 4 and guides the excitation light 8 into the condenser. LD10,
11, 12 and 13 are arranged symmetrically in a cross section perpendicular to the axis of the solid-state laser medium 1, and the excitation light 8 emitted from the light emitting section
The light emitting portion is fixed at a position close to the end face of the optical waveguide optical element 5 so that the light is introduced from the end face of the optical waveguide optical element 5 with almost no loss. LD10, 11, 12, 13
Is cooled by a cooling system 7 having a temperature control function.
The cooling system 7 includes, for example, a cooling medium circulating apparatus having a temperature control function, a cooling medium flow path, and a cooling medium.
D is like being cooled. LD10, 1
1, 12 and 13 are respectively connected to a power supply, and are separately driven by independent LD drive systems 60, 61, 62 and 63 including this power supply.

【0016】上述のように構成されたLD励起固体レー
ザ装置において、LD10、11、12、13および固
体レーザ媒質1に、予め設定された温度に制御された冷
却媒体を流し、さらにLD駆動系60、61、62、6
3により、各LD10、11、12、13に別々に電流
を流すと、固体レーザ媒質1は、励起光8により側面か
ら励起され、レーザビームを増幅するレーザ増幅媒質と
なる。
In the LD-pumped solid-state laser device configured as described above, a cooling medium controlled at a preset temperature is passed through the LDs 10, 11, 12, and 13 and the solid-state laser medium 1, and the LD drive system 60 , 61, 62, 6
When a current is separately supplied to each of the LDs 10, 11, 12, and 13 according to 3, the solid-state laser medium 1 is excited from the side by the excitation light 8 and becomes a laser amplification medium for amplifying a laser beam.

【0017】LD10、11、12、13に流す電流値
は、一例として次のようにして定める。即ち、LDは通
常ばらつきがあり、全てのLDが同一駆動電流で同一出
力にはならず、同一出力となる駆動電流は各LDで異な
る。従って、まずLDの駆動電流とLDからの励起光の
出力との関係を測定により求める。このとき、LDに流
す冷却媒体の温度は、レーザ装置として使用する場合の
温度と同じ温度に設定する。光軸に垂直な同一断面内に
配置された全てのLDの出力と駆動電流の関係から、こ
れらのLDの出力がほぼ同じになるような駆動電流値を
各LDについて求める。本実施の形態1では、複数のL
D駆動系を用いて各LDを独立に駆動できるように構成
されているため、駆動電流値を個別に設定し、各LDの
出力を揃えることができる。
The value of the current flowing through the LDs 10, 11, 12, 13 is determined as follows, for example. That is, the LDs usually have variations, and not all LDs have the same output with the same drive current, and the drive currents with the same output differ for each LD. Therefore, first, the relationship between the drive current of the LD and the output of the pumping light from the LD is obtained by measurement. At this time, the temperature of the cooling medium flowing through the LD is set to the same temperature as when the laser is used as a laser device. From the relationship between the outputs of all the LDs arranged in the same cross section perpendicular to the optical axis and the drive current, a drive current value is determined for each LD such that the outputs of these LDs are substantially the same. In the first embodiment, a plurality of L
Since each LD can be driven independently using the D drive system, the drive current value can be set individually and the output of each LD can be made uniform.

【0018】図2は固体レーザ媒質1の軸に垂直な断面
内の励起強度分布を示す図であり、各LDの出力がほぼ
同じになるように各LDを個別の駆動電流値で駆動した
場合(実施の形態1)と、各LDを同じ駆動電流値によ
り駆動した場合(比較例)とを示す。図2において、実
線は本実施の形態1による励起強度分布を示し、破線は
比較例による励起強度分布を示す。比較例では、LDの
出力が一致していないため、出力の高いLD側の励起強
度が相対的に高くなり、固体レーザ媒質内の励起強度が
不均一になる。その結果、固体レーザ媒質1の温度分布
が軸対称性を持たず、得られるレーザビームの光軸は固
体レーザ媒質の軸から偏心し、出力が十分に得られない
問題が発生する。また、レーザビーム形状が歪み、高品
質なレーザビームを得ることができないという問題も発
生する。一方、本実施の形態1では、LDの出力が調整
されているため、等方的に励起され、光軸が偏心する問
題がなくなり、高出力のレーザ発振を行うことができ
る。また、レーザビームも真円度のよい形状となり、高
品質なレーザビームを得ることができる。
FIG. 2 is a diagram showing an excitation intensity distribution in a cross section perpendicular to the axis of the solid-state laser medium 1. In the case where each LD is driven by an individual drive current value so that the output of each LD becomes almost the same. (Embodiment 1) and a case where each LD is driven by the same drive current value (Comparative Example). In FIG. 2, the solid line indicates the excitation intensity distribution according to the first embodiment, and the broken line indicates the excitation intensity distribution according to the comparative example. In the comparative example, since the outputs of the LDs do not match, the excitation intensity on the LD side with the higher output becomes relatively high, and the excitation intensity in the solid-state laser medium becomes non-uniform. As a result, the temperature distribution of the solid-state laser medium 1 does not have axial symmetry, and the optical axis of the obtained laser beam is decentered from the axis of the solid-state laser medium, causing a problem that a sufficient output cannot be obtained. In addition, there is a problem that the shape of the laser beam is distorted and a high-quality laser beam cannot be obtained. On the other hand, in the first embodiment, since the output of the LD is adjusted, it is excited isotropically, and there is no problem that the optical axis is decentered, and high-output laser oscillation can be performed. Further, the laser beam also has a shape with good roundness, and a high-quality laser beam can be obtained.

【0019】なお、本実施の形態では、1つのLDに対
して1つのLD駆動系を設けたが、出力特性の近い複数
のLDに対しては、図3に示すように、同一のLD駆動
系を用いて動作させてもよい。またこの場合、同一のL
D駆動系で動作させるLDの配置位置は、図3のように
対向させる必要はなく、自由に決定してよい。
In this embodiment, one LD drive system is provided for one LD. However, as shown in FIG. 3, the same LD drive system is applied to a plurality of LDs having similar output characteristics. It may be operated using a system. In this case, the same L
The arrangement position of the LDs operated by the D drive system does not need to be opposed as shown in FIG. 3, and may be freely determined.

【0020】また、本実施の形態1では、LDを固体レ
ーザ媒質の側面に4個配置し、各LDの出力を調整し
て、等方的に励起するものを示したが、LDの数は4個
に限られるものではなく、2個以上であればよく、ま
た、その配置位置は、各LDの励起光が固体レーザ媒質
に入射する範囲内で自由に決定してよい。この場合にお
いても、各LDの出力を調整し、等方的に固体レーザ媒
質を励起するようにすれば、上記実施の形態と同様の効
果がある。
In the first embodiment, four LDs are arranged on the side surface of the solid-state laser medium, and the output of each LD is adjusted to excite the LD isotropically. The number is not limited to four, but may be two or more, and the arrangement position may be freely determined within a range where the excitation light of each LD enters the solid-state laser medium. Also in this case, if the output of each LD is adjusted to excite the solid-state laser medium isotropically, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

【0021】実施の形態2.図4はこの発明の実施の形
態2による固体レーザ装置を示す断面構成図であり、L
D励起モジュールの縦断面を示す。本実施の形態2にお
いては、LDが固体レーザ媒質1の軸に沿って2段に配
列されている。1段目に配列したLD10、11、1
2、13(LD10、12のみ図示)はLD駆動系60
に接続し、2段目に配列したLD14、15、16、1
7(LD14、16のみ図示)はLD駆動系61に接続
しており、各段ごとに独立して駆動される。
Embodiment 2 FIG. FIG. 4 is a sectional configuration diagram showing a solid-state laser device according to Embodiment 2 of the present invention.
3 shows a longitudinal section of a D excitation module. In the second embodiment, the LDs are arranged in two stages along the axis of the solid-state laser medium 1. LDs 10, 11, 1 arranged in the first stage
2 and 13 (only LDs 10 and 12 are shown) are LD drive systems 60
And the LDs 14, 15, 16, 1
7 (only the LDs 14 and 16 are shown) is connected to the LD drive system 61 and is driven independently for each stage.

【0022】本実施の形態1と同様に、各々のLDのレ
ーザ出力と駆動電流値の関係を測定により求め、1段目
を構成するLD10、11、12、13のレーザ出力の
総和と2段目を構成するLD14、15、16、17の
レーザ出力の総和とがほぼ等しくなるように、LD駆動
系60とLD駆動系61の電流値を設定する。その結
果、光軸方向における励起強度が均一となる。
As in the first embodiment, the relationship between the laser output of each LD and the drive current value is determined by measurement, and the sum of the laser outputs of the LDs 10, 11, 12, and 13 constituting the first stage and the second stage. The current values of the LD drive system 60 and the LD drive system 61 are set so that the sum of the laser outputs of the LDs 14, 15, 16, and 17 constituting the eyes becomes substantially equal. As a result, the excitation intensity in the optical axis direction becomes uniform.

【0023】図5(a)(b)は、全反射ミラーと部分
透過ミラーを備えたレーザ共振器を構成した場合の、共
振器内で定まるガウスビーム径を励起強度の総和に対し
て図示したものであり、図5(a)はLD駆動系60と
LD駆動系61の電流値を同じにした場合(比較例)で
あり、図5(b)はLD駆動系60とLD駆動系61の
電流値を各段のレーザ出力の総和が等しくなるように設
定した場合(実施の形態2)である。図5において、ガ
ウスビーム径が有限に定まる領域が、安定にレーザ発振
を行うことができる安定動作範囲である。比較例では、
光軸方向における励起強度が均一となるように設定され
ておらず、不均一であるため、安定動作範囲が2つに分
割され、2つの安定動作範囲の間に安定なレーザ発振が
成立しない不安定領域が存在する。これは、励起強度を
変化させてレーザ発振させる場合、レーザ発振が不安定
もしくはレーザ発振が行なえないポイントがあるという
ことであり、レーザ発振器の実用上問題がある。また、
励起強度を任意に設定できないため、発振器からの出力
を任意に選択できないという問題もある。一方、本実施
の形態2では、固体レーザ媒質の軸に沿って配列された
複数段のLDの組に対し、複数のLD駆動系を設け、光
軸方向の励起強度を均一にするようにしたので、不安定
領域を含まない安定なレーザ発振を行うことができる。
FIGS. 5A and 5B show the Gaussian beam diameter determined in the resonator when a laser resonator having a total reflection mirror and a partial transmission mirror is formed, with respect to the sum of the excitation intensities. FIG. 5A shows a case where the current values of the LD drive system 60 and the LD drive system 61 are the same (comparative example), and FIG. 5B shows a case where the LD drive system 60 and the LD drive system 61 have the same current value. This is a case where the current value is set so that the sum of the laser outputs of the respective stages becomes equal (Embodiment 2). In FIG. 5, a region where the Gaussian beam diameter is finite is a stable operation range in which laser oscillation can be stably performed. In the comparative example,
Since the excitation intensity in the optical axis direction is not set to be uniform and is not uniform, the stable operation range is divided into two, and stable laser oscillation is not established between the two stable operation ranges. There is a stable region. This means that when laser oscillation is performed by changing the excitation intensity, there is a point where laser oscillation is unstable or laser oscillation cannot be performed, and there is a problem in practical use of the laser oscillator. Also,
Since the excitation intensity cannot be set arbitrarily, there is a problem that the output from the oscillator cannot be arbitrarily selected. On the other hand, in the second embodiment, a plurality of LD drive systems are provided for a set of a plurality of stages of LDs arranged along the axis of the solid-state laser medium so that the excitation intensity in the optical axis direction is made uniform. Therefore, stable laser oscillation including no unstable region can be performed.

【0024】なお、上記実施の形態2では、LDを固体
レーザ媒質の軸方向に沿って2段配列する構成を示した
が、2段以上でもよい。また、3段以上の構成の場合に
は、特性の近い複数段のLDに対して、同一のLD駆動
系を用いて上記複数段のLDを駆動させてもよい。
In the second embodiment, the LDs are arranged in two stages along the axis of the solid-state laser medium. However, two or more LDs may be arranged. In the case of a configuration having three or more stages, a plurality of LDs having similar characteristics may be driven using the same LD drive system.

【0025】また、上記実施の形態2では、各段を構成
する複数のLDの相対的位置関係は、軸に沿って平行移
動した構成を示したが、軸周りに回転させた状態で移動
した構成としてもよい。
Further, in the second embodiment, the relative positional relationship between the plurality of LDs constituting each stage has been described as being parallelly moved along the axis, but the LD is moved while being rotated about the axis. It may be configured.

【0026】さらに、上記実施の形態2では、各段を構
成するLDの数は4個の場合を示したが、各段を構成す
るLDの数、即ち、光軸に垂直な断面におけるLDの配
置数は、1個以上であればよく、その配置位置は、LD
の励起光が固体レーザ媒質に入射する範囲内で、自由に
決定してよい。
Furthermore, in the second embodiment, the number of LDs constituting each stage is four, but the number of LDs constituting each stage, that is, the number of LDs in a cross section perpendicular to the optical axis is shown. The number of arrangement may be one or more, and the arrangement position is LD
May be freely determined within a range in which the excitation light is incident on the solid-state laser medium.

【0027】また、本実施の形態2では、複数のLDを
配置した各段に対し、それぞれ1つのLD駆動系を設
け、各段を構成する複数のLDを同一の電流値で駆動す
る構成としたが、各段に対して2つ以上のLD駆動系を
用いてもよい。この場合、実施の形態1と同様に、光軸
に垂直な断面内における励起強度が均一となるように上
記各LD駆動系を制御すれば、高出力、高品質なレーザ
ビームが得られるとともに、より安定したレーザ発振を
行うことが可能となる。
In the second embodiment, one LD drive system is provided for each stage in which a plurality of LDs are arranged, and a plurality of LDs constituting each stage are driven with the same current value. However, two or more LD drive systems may be used for each stage. In this case, similarly to the first embodiment, by controlling each of the LD driving systems so that the excitation intensity in a cross section perpendicular to the optical axis becomes uniform, a high-output, high-quality laser beam can be obtained. More stable laser oscillation can be performed.

【0028】また、上記実施の形態2では、各段を構成
する複数のLDの特性については何ら限定をしなかった
が、各段を構成するLDとして、それぞれ出力特性の近
いLDを集め、各段において光軸に垂直な断面内におけ
る励起強度がほぼ均一となるように構成してもよい。こ
のようにすれば、高出力、高品質なレーザビームが得ら
れるとともに、より安定したレーザ発振を行うことが可
能となる。
Further, in the second embodiment, the characteristics of the plurality of LDs constituting each stage are not limited at all. However, as the LDs constituting each stage, LDs having output characteristics close to each other are collected. The step may be configured so that the excitation intensity in a section perpendicular to the optical axis is substantially uniform. In this way, a high-output and high-quality laser beam can be obtained, and more stable laser oscillation can be performed.

【0029】実施の形態3.図6はこの発明の実施の形
態3による固体レーザ装置を示す断面構成図であり、L
D励起モジュールの縦断面を示す。図6において、90
は固体レーザ媒質1をLD10、11、12、13(L
D10、12のみ図示)により励起するLD励起モジュ
ール、91は固体レーザ媒質1をLD14、15、1
6、17(LD14、16のみ図示)により励起するL
D励起モジュールである。本実施の形態3は、光軸に沿
ってLD励起モジュール90、91を2台配置したもの
である。各LD励起モジュール90、91は各々LD駆
動系60、61により駆動され、2台のLD励起モジュ
ール90、91の励起強度がほぼ等しくなるようにLD
駆動系60、61の駆動電流が調整されている。
Embodiment 3 FIG. 6 is a sectional view showing a solid-state laser device according to Embodiment 3 of the present invention.
3 shows a longitudinal section of a D excitation module. In FIG. 6, 90
Represents the solid-state laser medium 1 with LDs 10, 11, 12, 13 (L
LD pumping module for pumping the solid-state laser medium 1 with LDs 14, 15, 1
L excited by 6, 17 (only LD14, 16 are shown)
D excitation module. In the third embodiment, two LD excitation modules 90 and 91 are arranged along the optical axis. The LD excitation modules 90 and 91 are driven by LD drive systems 60 and 61, respectively, and the LDs are driven so that the excitation intensities of the two LD excitation modules 90 and 91 are substantially equal.
The drive currents of the drive systems 60 and 61 are adjusted.

【0030】本実施の形態3では、各LD励起モジュー
ル90、91に対しそれぞれLD駆動系60、61を設
けているため、光軸方向に沿って配置された複数のLD
励起モジュールの励起強度を揃えることができ、実施の
形態2と同様に、不安定領域のない安定なレーザ発振を
行うことができる。
In the third embodiment, since the LD drive systems 60 and 61 are provided for each of the LD excitation modules 90 and 91, a plurality of LDs arranged along the optical axis direction are provided.
The excitation intensity of the excitation modules can be made uniform, and stable laser oscillation without an unstable region can be performed as in the second embodiment.

【0031】なお、上記実施の形態3では、LD励起モ
ジュールを2台用いた構成を示したが、この数に限られ
るものではなく、2台以上であればよい。また、3台以
上の構成の場合には、励起特性が近い複数のLD励起モ
ジュールに対して、同一のLD駆動系を用いて複数のL
D励起モジュールを駆動させてもよい。
In the third embodiment, the configuration using two LD excitation modules has been described. However, the number is not limited to this, and it is sufficient if the number is two or more. Further, in the case of a configuration of three or more, a plurality of LD excitation modules having the same excitation characteristics are used for a plurality of LD excitation modules using the same LD drive system.
The D excitation module may be driven.

【0032】また、上記実施の形態3では、LDを固体
レーザ媒質の側面に4個配置した構成を示したが、各L
D励起モジュールを構成するLDの個数は1個以上であ
ればよく、その配置位置は、LDの励起光が固体レーザ
媒質に入射する範囲内で、自由に決定してよい。また、
各々のLDを複数のLD駆動系によって駆動するように
してもよい。この場合、実施の形態1、2と同様に、光
軸に垂直な断面内における励起強度、あるいは光軸方向
における励起強度が均一となるように各LD駆動系を制
御すれば、高出力、高品質なレーザビームが得られると
ともに、より安定したレーザ発振を行うことが可能とな
る。
In the third embodiment, the configuration in which four LDs are arranged on the side surface of the solid-state laser medium has been described.
The number of LDs constituting the D pumping module may be one or more, and the arrangement position thereof may be freely determined within a range where the pumping light of the LD enters the solid-state laser medium. Also,
Each LD may be driven by a plurality of LD drive systems. In this case, as in Embodiments 1 and 2, if each LD drive system is controlled so that the excitation intensity in a section perpendicular to the optical axis or the excitation intensity in the optical axis direction becomes uniform, high output and high output can be achieved. A high-quality laser beam can be obtained, and more stable laser oscillation can be performed.

【0033】また、1台のLD励起モジュールを出力特
性の近い複数のLDにより構成し、各LD励起モジュー
ルにおいて光軸に垂直な断面内における励起強度がほぼ
均一となるように構成してもよい。このようにすれば、
高出力、高品質なレーザビームが得られるとともに、よ
り安定したレーザ発振を行うことが可能となる。
Further, one LD excitation module may be constituted by a plurality of LDs having close output characteristics, and each LD excitation module may be constituted so that the excitation intensity in a section perpendicular to the optical axis is substantially uniform. . If you do this,
A high-output, high-quality laser beam can be obtained, and more stable laser oscillation can be performed.

【0034】実施の形態4.図7はこの発明の実施の形
態4による固体レーザ装置を示す断面構成図であり、L
D励起モジュールの横断面を示す。本実施の形態4で
は、固体レーザ媒質1の軸に垂直な断面内に複数のLD
10、11、12、13が対称に配置され、冷却系7
0、71、72、73が、各LD10、11、12、1
3に対して独立した系として設けられている。また、L
D10とLD11はLD駆動系60により、LD12と
LD13はLD駆動系61により駆動される。
Embodiment 4 FIG. 7 is a sectional view showing a solid-state laser device according to Embodiment 4 of the present invention.
3 shows a cross section of a D excitation module. In the fourth embodiment, a plurality of LDs are provided in a section perpendicular to the axis of the solid-state laser medium 1.
10, 11, 12, 13 are arranged symmetrically, and the cooling system 7
0, 71, 72, 73 correspond to the LDs 10, 11, 12, 1,
3 are provided as independent systems. Also, L
D10 and LD11 are driven by an LD drive system 60, and LD12 and LD13 are driven by an LD drive system 61.

【0035】まず、LD10、11、12、13の冷却
温度と発振波長の関係を測定により求める。図8は、各
LDにおける冷却温度と発振波長との関係の一例を示し
ている。各LDを駆動する電流値において、LDの発振
波長がほぼ等しくなるように、各々のLDに対する冷却
媒体の温度を定める。本実施の形態4では、LD励起固
体レーザ装置を構成する複数のLDに対して、各LDの
冷却系を各々独立して設けたので、LDの冷却媒体の温
度制御を個別に行うことができる。その結果、上述のよ
うに、各LDの発振波長がほぼ等しくなるように制御す
ることができる。
First, the relationship between the cooling temperatures of the LDs 10, 11, 12, and 13 and the oscillation wavelength is obtained by measurement. FIG. 8 shows an example of the relationship between the cooling temperature and the oscillation wavelength in each LD. The temperature of the cooling medium for each LD is determined so that the oscillation wavelength of the LD becomes substantially equal at the current value for driving each LD. In the fourth embodiment, the cooling system of each LD is provided independently for a plurality of LDs constituting the LD pumped solid-state laser device, so that the temperature of the cooling medium of the LD can be controlled individually. . As a result, as described above, control can be performed so that the oscillation wavelengths of the LDs are substantially equal.

【0036】図9は固体レーザ媒質の吸収スペクトルの
一例として、Nd:YAGの吸収スペクトルを示してい
る。このように、LDの発振波長が異なると、固体レー
ザ媒質におけるLD励起光の吸収率が異なり、励起効率
や励起密度分布が変化する。図10は固体レーザ媒質1
の光軸に垂直な断面内の励起強度分布を表す図であり、
各LDの発振波長がほぼ同じになるように各LDの冷却
媒体の温度を制御した場合(実施の形態4)と、各LD
を同じ温度の冷却媒体で冷却した場合(比較例)とを示
す。図10において、実線は本実施の形態4による励起
強度分布を示し、破線は比較例による励起強度分布を示
す。比較例では、対向するLDの発振波長が異なってい
るため、固体レーザ媒質内での励起が不均一となるが、
本実施の形態4では、LDの発振波長が揃えられている
ため、等方的かつ均一な励起が達成されている。従っ
て、光軸が偏心せず、高出力のレーザ発振を行うことが
できる。また、レーザビームも真円度のよい形状とな
り、高品質なレーザビームを得ることができる。
FIG. 9 shows an absorption spectrum of Nd: YAG as an example of an absorption spectrum of the solid-state laser medium. As described above, when the oscillation wavelength of the LD is different, the absorption rate of the LD excitation light in the solid-state laser medium is different, and the excitation efficiency and the excitation density distribution are changed. FIG. 10 shows a solid-state laser medium 1
It is a diagram showing the excitation intensity distribution in a cross section perpendicular to the optical axis of,
When the temperature of the cooling medium of each LD is controlled so that the oscillation wavelength of each LD becomes substantially the same (Embodiment 4),
Is cooled by a cooling medium of the same temperature (Comparative Example). In FIG. 10, a solid line indicates an excitation intensity distribution according to the fourth embodiment, and a broken line indicates an excitation intensity distribution according to a comparative example. In the comparative example, since the oscillation wavelengths of the opposing LDs are different, the excitation in the solid-state laser medium is not uniform.
In the fourth embodiment, since the oscillation wavelengths of the LDs are aligned, isotropic and uniform excitation is achieved. Therefore, high-power laser oscillation can be performed without decentering the optical axis. Further, the laser beam also has a shape with good roundness, and a high-quality laser beam can be obtained.

【0037】以上のように、本実施の形態4によれば、
複数のLDに対してそれぞれ冷却系を設け、各LDの発
振波長を調整したので、固体レーザ媒質の軸に垂直な断
面内を等方的に励起でき、高品質なレーザ発振を高出力
に行うことができる。
As described above, according to the fourth embodiment,
Since a cooling system is provided for each of the plurality of LDs and the oscillation wavelength of each LD is adjusted, a section perpendicular to the axis of the solid-state laser medium can be excited isotropically, and high-quality laser oscillation can be performed with high output. be able to.

【0038】なお、上記実施の形態4では、1つのLD
に対して1つの冷却系を設けたが、波長特性の近い複数
のLDに対しては、同一の冷却系を用いてもよい。
In the fourth embodiment, one LD
However, the same cooling system may be used for a plurality of LDs having similar wavelength characteristics.

【0039】また、上記実施の形態4においは、LDを
固体レーザ媒質の側面に4個配置したが、LDの数はこ
の数に限られるものではなく、2個以上であればよく、
また、その配置位置は、各LDの励起光が固体レーザ媒
質に入射する範囲内で自由に決定してよい。この場合に
おいても、各LDの冷却媒体の温度を制御してLDの発
振波長を調整し、等方的に固体レーザ媒質を励起するよ
うにすれば、上記実施の形態と同様の効果がある。
In the fourth embodiment, four LDs are arranged on the side surface of the solid-state laser medium. However, the number of LDs is not limited to this number, and may be two or more.
Further, the arrangement position may be freely determined within a range where the excitation light of each LD is incident on the solid-state laser medium. Also in this case, if the temperature of the cooling medium of each LD is controlled to adjust the oscillation wavelength of the LD so as to excite the solid-state laser medium isotropically, the same effects as in the above embodiment can be obtained.

【0040】また、上記実施の形態においては、図7に
示すように、LD10とLD11はLD駆動系60によ
り、LD12とLD13はLD駆動系61により駆動さ
れているが、実施の形態1と同様に、各LDを別々のL
D駆動系により独立して駆動してもよい。この場合、各
LDの出力がほぼ同じになるように各LD駆動系に電流
を流せば、光軸に垂直な断面内における励起強度がさら
に均一となり、高出力で高品質のレーザビームが得られ
る効果がある。また、その際、出力特性の近い複数のL
Dに対しては、同一の駆動系を用いても同様の効果があ
る。
In the above embodiment, as shown in FIG. 7, the LD 10 and the LD 11 are driven by the LD drive system 60, and the LD 12 and the LD 13 are driven by the LD drive system 61, as in the first embodiment. And each LD is a separate L
It may be independently driven by the D drive system. In this case, if a current is supplied to each LD drive system so that the output of each LD becomes substantially the same, the excitation intensity in a cross section perpendicular to the optical axis becomes more uniform, and a high-output and high-quality laser beam can be obtained. effective. At this time, a plurality of Ls having similar output characteristics
For D, the same effect is obtained even if the same drive system is used.

【0041】実施の形態5.図11はこの発明の実施の
形態5による固体レーザ装置を示す断面構成図であり、
LD励起モジュールの縦断面を示す。実施の形態5にお
いては、固体レーザ媒質1の軸に沿って2段にLDが配
列されている。1段目に配列したLD10、11、1
2、13(LD10、12のみ図示)は冷却系70に接
続し、2段目に配列したLD14、15、16、17
(LD14、16のみ図示)は冷却系71に接続してお
り、各段ごとに独立して冷却される。また、1段目と2
段目の各LDはLD駆動系6によって駆動される。
Embodiment 5 FIG. FIG. 11 is a sectional view showing a solid-state laser device according to Embodiment 5 of the present invention.
3 shows a longitudinal section of an LD excitation module. In the fifth embodiment, the LDs are arranged in two stages along the axis of the solid-state laser medium 1. LDs 10, 11, 1 arranged in the first stage
2 and 13 (only the LDs 10 and 12 are shown) are connected to the cooling system 70, and the LDs 14, 15, 16, and 17 arranged in the second stage
(Only the LDs 14 and 16 are shown) is connected to the cooling system 71 and is cooled independently for each stage. Also, the first stage and 2
Each LD in the stage is driven by the LD drive system 6.

【0042】実施の形態4と同様に、各々のLDの発振
波長と冷却媒体の温度の関係を測定により求め、1段目
を構成するLD10、11、12、13の発振波長と2
段目を構成するLD14、15、16、17の発振波長
がほぼ等しくなるように、冷却系70と冷却系71の冷
却媒体の温度を求める。
As in the fourth embodiment, the relationship between the oscillation wavelength of each LD and the temperature of the cooling medium is obtained by measurement, and the oscillation wavelength of each of the LDs 10, 11, 12, and 13 constituting the first stage is determined by the following equation.
The temperature of the cooling medium of the cooling system 70 and the cooling medium of the cooling system 71 is determined so that the oscillation wavelengths of the LDs 14, 15, 16, and 17 constituting the stage are substantially equal.

【0043】本実施の形態5では、光軸に沿って配列し
た2段のLDに対して、段ごとに異なる冷却系を設けて
いるため、LD冷却温度を段ごとに設定することができ
る。その結果、固体レーザ媒質を光軸方向に均一に励起
できるため、実施の形態2と同様、安定なレーザ発振を
行うことができる。
In the fifth embodiment, different cooling systems are provided for the two stages of LDs arranged along the optical axis, so that the LD cooling temperature can be set for each stage. As a result, the solid-state laser medium can be excited uniformly in the optical axis direction, so that stable laser oscillation can be performed as in the second embodiment.

【0044】なお、上記実施の形態では、LDを軸に沿
って2段配列する構成を示したが、2段以上でもよい。
また、3段以上の構成の場合には、波長特性の近い複数
段のLDに対して、同一の冷却系を用いて上記複数段の
LDを冷却してもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the LDs are arranged in two stages along the axis has been described, but two or more LDs may be arranged.
In the case of a configuration having three or more stages, the LDs in a plurality of stages having similar wavelength characteristics may be cooled using the same cooling system.

【0045】また、上記実施の形態5では、各段を構成
する複数のLDの相対的位置関係は、軸に沿って平行移
動した構成を示したが、軸周りに回転させた状態で移動
した構成としてもよい。
Further, in the fifth embodiment, the relative positional relationship between the plurality of LDs constituting each stage has been described as a configuration in which the LD is translated along the axis, but the LD is moved while being rotated about the axis. It may be configured.

【0046】さらに、上記実施の形態5では、各段を構
成するLDの数は4個の場合を示したが、各段を構成す
るLDの数は、1個以上であればよく、その配置位置
は、LDの励起光が固体レーザ媒質に入射する範囲内
で、自由に決定してよい。
Further, in the fifth embodiment, the number of LDs constituting each stage is four. However, the number of LDs constituting each stage may be one or more. The position may be freely determined within a range where the pumping light of the LD enters the solid-state laser medium.

【0047】また、本実施の形態5では、複数のLDを
配置した各段に対し、それぞれ1つの冷却系を設けた
が、実施の形態4と同様に、各段において複数の冷却系
を設けてもよい。この場合、実施の形態4と同様に、光
軸に垂直な断面内における励起強度が均一となるように
上記各冷却系を制御すれば、高出力、高品質なレーザビ
ームが得られるとともに、より安定したレーザ発振を行
うことが可能となる。
In the fifth embodiment, one cooling system is provided for each stage in which a plurality of LDs are arranged. However, as in the fourth embodiment, a plurality of cooling systems are provided in each stage. You may. In this case, similarly to the fourth embodiment, by controlling each of the cooling systems so that the excitation intensity in a cross section perpendicular to the optical axis becomes uniform, a high-output and high-quality laser beam can be obtained, and It is possible to perform stable laser oscillation.

【0048】また、上記実施の形態5では、各段を構成
する複数のLDの特性については何ら限定をしなかった
が、各段を構成するLDとして、それぞれ波長特性の近
いLDを集め、各段において光軸に垂直な断面内におけ
る励起強度がほぼ均一となるように構成してもよい。こ
のようにすれば、高出力、高品質なレーザビームが得ら
れるとともに、より安定したレーザ発振を行うことが可
能となる。
In the fifth embodiment, the characteristics of the plurality of LDs constituting each stage are not limited at all. However, as the LDs constituting each stage, LDs having wavelength characteristics close to each other are collected, and The step may be configured so that the excitation intensity in a section perpendicular to the optical axis is substantially uniform. In this way, a high-output and high-quality laser beam can be obtained, and more stable laser oscillation can be performed.

【0049】また、上記実施の形態5においては、図1
1に示すように、1段目のLD10、11、12、13
と2段目のLD14、15、16、17はLD駆動系6
により駆動されているが、実施の形態1と同様に、各L
Dを別々のLD駆動系により独立して駆動してもよい。
この場合、各LDの出力がほぼ同じになるように各LD
駆動系に電流を流せば、光軸方向および光軸に垂直な断
面内における励起強度がさらに均一となり、高出力で高
品質のレーザビームが得られる効果がある。また、その
際、出力特性の近い複数のLDに対しては、同一の駆動
系を用いても同様の効果がある。
Further, in the fifth embodiment, FIG.
As shown in FIG. 1, the first-stage LDs 10, 11, 12, 13
And the second-stage LDs 14, 15, 16, and 17 are the LD drive system 6
, But as in the first embodiment, each L
D may be independently driven by separate LD drive systems.
In this case, the output of each LD is almost the same.
When a current is applied to the drive system, the excitation intensity in the optical axis direction and in the cross section perpendicular to the optical axis becomes more uniform, and there is an effect that a high-output and high-quality laser beam can be obtained. In this case, the same effect can be obtained for a plurality of LDs having similar output characteristics even if the same drive system is used.

【0050】実施の形態6.図12はこの発明の実施の
形態6による固体レーザ装置を示す断面構成図であり、
LD励起モジュールの縦断面を示す。本実施の形態6
は、光軸に沿ってLD励起モジュールを2台配置したも
のである。各LD励起モジュール90、91は各々冷却
70、71により冷却され、2台のLD励起モジュール
90、91の発振波長が互いに等しくなるようにそれぞ
れ冷却温度が設定されている。
Embodiment 6 FIG. FIG. 12 is a sectional configuration diagram showing a solid-state laser device according to Embodiment 6 of the present invention.
3 shows a longitudinal section of an LD excitation module. Embodiment 6
Is one in which two LD excitation modules are arranged along the optical axis. The LD excitation modules 90 and 91 are cooled by cooling units 70 and 71, respectively, and the cooling temperatures are set so that the oscillation wavelengths of the two LD excitation modules 90 and 91 are equal to each other.

【0051】本実施の形態6では、各LD励起モジュー
ル90、91に対しそれぞれ冷却系70、71を設けて
いるため、光軸方向に沿って配置された複数のLD励起
モジュールにおけるLDの発振波長が調整でき、各LD
励起モジュールの励起強度分布を揃えることができる。
そのため、実施の形態5と同様に、安定なレーザ発振を
行うことができる。
In the sixth embodiment, since the cooling systems 70 and 71 are provided for each of the LD excitation modules 90 and 91, respectively, the oscillation wavelength of the LD in the plurality of LD excitation modules arranged along the optical axis direction. Can be adjusted for each LD
The excitation intensity distribution of the excitation module can be made uniform.
Therefore, similarly to the fifth embodiment, stable laser oscillation can be performed.

【0052】なお、上記実施の形態6では、LD励起モ
ジュールを2台用いた構成を示したが、この数に限られ
るものではなく、2台以上であればよい。また、3台以
上の構成の場合には、励起特性が近い複数のLD励起モ
ジュールに対して、同一の冷却系を用いて複数のLD励
起モジュールを冷却してもよい。
In the sixth embodiment, the configuration using two LD excitation modules has been described. However, the number of LD excitation modules is not limited to this, and may be two or more. In the case of a configuration of three or more units, a plurality of LD excitation modules having similar excitation characteristics may be cooled using the same cooling system.

【0053】また、1台のLD励起モジュールを複数の
LDにより構成し、各LDを複数の冷却系によって冷却
してもよい。この場合、実施の形態4と同様に、光軸に
垂直な断面内における励起強度が均一となるように各冷
却系を制御すれば、高出力、高品質なレーザビームが得
られるとともに、より安定したレーザ発振を行うことが
可能となる。
Further, one LD excitation module may be constituted by a plurality of LDs, and each LD may be cooled by a plurality of cooling systems. In this case, as in Embodiment 4, if each cooling system is controlled so that the excitation intensity in a section perpendicular to the optical axis becomes uniform, a high-output and high-quality laser beam can be obtained and more stable. Laser oscillation can be performed.

【0054】また、1台のLD励起モジュールを波長特
性の近い複数のLDにより構成し、各LD励起モジュー
ルにおいて光軸に垂直な断面内における励起強度がほぼ
均一となるように構成してもよい。このようにすれば、
高出力、高品質なレーザビームが得られるとともに、よ
り安定したレーザ発振を行うことが可能となる。
One LD excitation module may be composed of a plurality of LDs having similar wavelength characteristics, and each LD excitation module may be configured so that the excitation intensity in a section perpendicular to the optical axis is substantially uniform. . If you do this,
A high-output, high-quality laser beam can be obtained, and more stable laser oscillation can be performed.

【0055】また、上記実施の形態6においては、図1
2に示すように、1台目と2台目のLD励起モジュール
のLDは共にLD駆動系6により駆動されているが、各
LDを別々のLD駆動系により独立して駆動してもよ
い。この場合、各LDの出力がほぼ同じになるように各
LD駆動系に電流を流せば、光軸方向における励起強度
がさらに均一となり、高出力で高品質のレーザビームが
得られる効果がある。また、各LD励起モジュールを構
成するLDの個数は1個以上であればよく、その配置位
置は、LDの励起光が固体レーザ媒質に入射する範囲内
で、自由に決定してよい。また、各々のLDを複数のL
D駆動系によって駆動するようにしてもよい。この場
合、実施の形態1、2と同様に、光軸に垂直な断面内に
おける励起強度、あるいは光軸方向における励起強度が
均一となるように各LD駆動系を制御すれば、高出力、
高品質なレーザビームが得られるとともに、より安定し
たレーザ発振を行うことが可能となる。
Further, in the sixth embodiment, FIG.
As shown in FIG. 2, the LDs of the first and second LD excitation modules are both driven by the LD drive system 6, but each LD may be independently driven by a separate LD drive system. In this case, if current is supplied to each LD drive system so that the output of each LD becomes substantially the same, the excitation intensity in the optical axis direction becomes more uniform, and there is an effect that a high-output and high-quality laser beam can be obtained. Further, the number of LDs constituting each LD pumping module may be one or more, and the arrangement position may be freely determined within a range where the pumping light of the LD is incident on the solid-state laser medium. In addition, each LD has a plurality of L
It may be driven by a D drive system. In this case, as in Embodiments 1 and 2, if each LD drive system is controlled such that the excitation intensity in a section perpendicular to the optical axis or the excitation intensity in the optical axis direction becomes uniform, high output can be obtained.
A high-quality laser beam can be obtained, and more stable laser oscillation can be performed.

【0056】実施の形態7.本実施の形態7は、上記実
施の形態4ないし6において、LDの発振波長が固体レ
ーザ媒質の吸収スペクトルのピークと一致するように、
LDの冷却温度を設定するものである。例えば図9に示
す吸収スペクトルを示す固体レーザ媒質の場合、各LD
の発振波長が808nmとなるように、LDの冷却温度
を設定すれば、上記波長での励起光の吸収率が高いた
め、固体レーザ媒質を高効率に励起することができる。
Embodiment 7 FIG. Embodiment 7 is different from Embodiments 4 to 6 in that the oscillation wavelength of the LD coincides with the peak of the absorption spectrum of the solid-state laser medium.
This is for setting the cooling temperature of the LD. For example, in the case of a solid-state laser medium having an absorption spectrum shown in FIG.
If the cooling temperature of the LD is set so that the oscillation wavelength of the laser beam becomes 808 nm, the solid-state laser medium can be excited with high efficiency because the absorptance of the excitation light at the above wavelength is high.

【0057】なお、発振波長は必ずしも正確に吸収スペ
クトルのピークと一致させる必要はなく、ピークの近傍
に一致させればよい。
It should be noted that the oscillation wavelength does not necessarily need to be exactly coincident with the peak of the absorption spectrum, but may be coincident with the vicinity of the peak.

【0058】また、上記各実施の形態においては、拡散
反射集光器を用いた固体レーザ装置を示したが、必ずし
も拡散反射集光器を備える必要はなく、例えば、内面を
金メッキした集光器を設けてもよく、また、集光器を設
けなくてもよい。
In each of the above embodiments, the solid-state laser device using the diffuse reflection concentrator is shown. However, it is not always necessary to provide the diffuse reflection concentrator. May be provided, and a light collector may not be provided.

【0059】また、上記各実施の形態において示した固
体レーザ装置を増幅器として使用すれば、ビームの歪の
ない等方的な増幅ができるとともに、効率の良いものが
得られる効果がある。
When the solid-state laser device shown in each of the above embodiments is used as an amplifier, it is possible to perform isotropic amplification without beam distortion and obtain an efficient device.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上のように、この発明の第1の構成に
よる固体レーザ装置によれば、固体レーザ媒質の軸に垂
直な断面内に複数の半導体レーザを配置し、上記半導体
レーザの光により上記固体レーザ媒質を励起するものに
おいて、上記各半導体レーザの出力特性または波長特性
を制御し、上記固体レーザ媒質を上記軸に垂直な断面内
でほぼ均一に励起するようにしたので、高品質なレーザ
ビームを高出力に発生する固体レーザ装置を得ることが
できる。
As described above, according to the solid-state laser device of the first configuration of the present invention, a plurality of semiconductor lasers are arranged in a cross section perpendicular to the axis of the solid-state laser medium, and In the apparatus for exciting the solid-state laser medium, the output characteristics or wavelength characteristics of each of the semiconductor lasers are controlled to excite the solid-state laser medium almost uniformly in a cross section perpendicular to the axis. A solid-state laser device that generates a laser beam with high output can be obtained.

【0061】また、この発明の第2の構成による固体レ
ーザ装置によれば、固体レーザ媒質の軸方向に沿って複
数の半導体レーザを配置し、上記半導体レーザの光によ
り上記固体レーザ媒質を励起するものにおいて、上記各
半導体レーザの出力特性または波長特性を制御し、上記
固体レーザ媒質を上記軸方向にほぼ均一に励起するよう
にしたので、レーザビームを安定に発生する固体レーザ
装置を得ることができる。
Further, according to the solid-state laser device of the second configuration of the present invention, a plurality of semiconductor lasers are arranged along the axial direction of the solid-state laser medium, and the solid-state laser medium is excited by the light of the semiconductor laser. In the device, the output characteristics or wavelength characteristics of each of the semiconductor lasers are controlled to excite the solid-state laser medium substantially uniformly in the axial direction, so that a solid-state laser device that stably generates a laser beam can be obtained. it can.

【0062】また、この発明の第3の構成による固体レ
ーザ装置によれば、固体レーザ媒質とこの固体レーザ媒
質を励起する半導体レーザとを有する励起モジュールが
光軸上に複数個直列に配置された固体レーザ装置におい
て、各励起モジュールにおける上記半導体レーザの出力
特性または波長特性を制御し、上記励起モジュールの励
起特性をほぼ一致させるようにしたので、レーザビーム
を安定に発生する固体レーザ装置を得ることができる。
Further, according to the solid-state laser device of the third configuration of the present invention, a plurality of excitation modules each having a solid-state laser medium and a semiconductor laser for exciting the solid-state laser medium are arranged in series on the optical axis. In the solid-state laser device, the output characteristics or the wavelength characteristics of the semiconductor laser in each excitation module are controlled so that the excitation characteristics of the excitation modules are substantially matched, so that a solid-state laser device that stably generates a laser beam is obtained. Can be.

【0063】また、この発明の第4の構成による固体レ
ーザ装置によれば、第1ないし第3のいずれかの構成に
おいて、半導体レーザを駆動する複数の駆動系を備えた
ので、複数の半導体レーザの出力特性を制御することが
でき、固体レーザ媒質を均一に励起することが可能とな
る。
According to the solid-state laser device of the fourth configuration of the present invention, in any one of the first to third configurations, a plurality of driving systems for driving the semiconductor laser are provided. Can be controlled, and the solid-state laser medium can be excited uniformly.

【0064】また、この発明の第5の構成による固体レ
ーザ装置によれば、第1ないし第3のいずれかの構成に
おいて、半導体レーザを冷却する複数の冷却系を備えた
ので、複数の半導体レーザの波長特性を制御することが
でき、固体レーザ媒質を均一に励起することが可能とな
る。
According to the solid-state laser device of the fifth configuration of the present invention, in any one of the first to third configurations, a plurality of cooling systems for cooling the semiconductor laser are provided. Can be controlled, and the solid-state laser medium can be excited uniformly.

【0065】また、この発明の第6の構成による固体レ
ーザ装置によれば、第1ないし第3、または第5のいず
れかの構成において、半導体レーザの発振波長を固体レ
ーザ媒質の吸収スペクトルのピーク近傍になるように制
御したので、固体レーザ媒質を高効率に励起できる。
Further, according to the solid-state laser device of the sixth configuration of the present invention, in any one of the first to third or fifth configurations, the oscillation wavelength of the semiconductor laser is adjusted to the peak of the absorption spectrum of the solid-state laser medium. Since the control is performed so as to be in the vicinity, the solid-state laser medium can be excited with high efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1による固体レーザ装
置を示す断面構成図である。
FIG. 1 is a sectional configuration diagram showing a solid-state laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1による固体レーザ装
置の動作を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation of the solid-state laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態1による他の固体レー
ザ装置を示す断面構成図である。
FIG. 3 is a sectional configuration diagram showing another solid-state laser device according to Embodiment 1 of the present invention;

【図4】 この発明の実施の形態2による固体レーザ装
置を示す断面構成図である。
FIG. 4 is a sectional configuration diagram showing a solid-state laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態2による固体レーザ装
置の動作を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an operation of the solid-state laser device according to the second embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態3による固体レーザ装
置を示す断面構成図である。
FIG. 6 is a sectional configuration diagram showing a solid-state laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態4による固体レーザ装
置を示す断面構成図である。
FIG. 7 is a sectional configuration diagram showing a solid-state laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の実施の形態4による固体レーザ装
置の動作を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an operation of a solid-state laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】 この発明の実施の形態4による固体レーザ装
置の動作を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an operation of a solid-state laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】 この発明の実施の形態4による固体レーザ
装置の動作を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an operation of a solid-state laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】 この発明の実施の形態5による固体レーザ
装置を示す断面構成図である。
FIG. 11 is a sectional configuration diagram showing a solid-state laser device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】 この発明の実施の形態6による固体レーザ
装置を示す断面構成図である。
FIG. 12 is a sectional configuration diagram showing a solid-state laser device according to Embodiment 6 of the present invention.

【図13】 従来の固体レーザ装置を示す断面構成図で
ある。
FIG. 13 is a sectional view showing a conventional solid-state laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21 固体レーザ媒質、10,11,12,13,
14,15,16,17,28 半導体レーザ(L
D)、3 フローチューブ、4 集光器、5 光導波素
子、6,60,61,62,63 LD駆動系、7,7
0,71,72,73 冷却系、8 励起光、90,9
1 LD励起モジュール、22 冷却用スリーブ、23
ヒートシンク、24 導波路、25 保持部材、26
取付孔、27 ホルダ、29 冷却通路。
1,21 solid-state laser medium, 10,11,12,13,
14, 15, 16, 17, 28 semiconductor laser (L
D), 3 flow tubes, 4 condensers, 5 optical waveguide elements, 6, 60, 61, 62, 63 LD drive system, 7, 7
0, 71, 72, 73 cooling system, 8 excitation light, 90, 9
1 LD excitation module, 22 Cooling sleeve, 23
Heat sink, 24 waveguide, 25 holding member, 26
Mounting holes, 27 holders, 29 cooling passages.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤川 周一 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5F072 AB02 AK01 FF09 GG09 JJ02 JJ04 JJ20 KK30 PP07 RR01 TT15 TT29 5F073 BA09 EA03 EA15 EA29 GA21 GA38  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Shuichi Fujikawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 5F072 AB02 AK01 FF09 GG09 JJ02 JJ04 JJ20 KK30 PP07 RR01 TT15 TT29 5F073 BA09 EA03 EA15 EA29 GA21 GA38

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体レーザ媒質の軸に垂直な断面内に複
数の半導体レーザを配置し、上記半導体レーザの光によ
り上記固体レーザ媒質を励起するものにおいて、上記各
半導体レーザの出力特性または波長特性を制御し、上記
固体レーザ媒質を上記軸に垂直な断面内でほぼ均一に励
起するようにしたことを特徴とする固体レーザ装置。
1. A semiconductor laser comprising: a plurality of semiconductor lasers arranged in a cross section perpendicular to an axis of a solid-state laser medium; and the solid-state laser medium is excited by light from the semiconductor laser. , And the solid-state laser medium is excited almost uniformly in a cross section perpendicular to the axis.
【請求項2】 固体レーザ媒質の軸方向に沿って複数の
半導体レーザを配置し、上記半導体レーザの光により上
記固体レーザ媒質を励起するものにおいて、上記各半導
体レーザの出力特性または波長特性を制御し、上記固体
レーザ媒質を上記軸方向にほぼ均一に励起するようにし
たことを特徴とする固体レーザ装置。
2. An apparatus in which a plurality of semiconductor lasers are arranged along an axial direction of a solid-state laser medium, and wherein the solid-state laser medium is excited by light of the semiconductor laser, wherein output characteristics or wavelength characteristics of each of the semiconductor lasers are controlled. A solid-state laser device characterized in that the solid-state laser medium is excited almost uniformly in the axial direction.
【請求項3】 固体レーザ媒質とこの固体レーザ媒質を
励起する半導体レーザとを有する励起モジュールが光軸
上に複数個直列に配置された固体レーザ装置において、
各励起モジュールにおける上記半導体レーザの出力特性
または波長特性を制御し、上記励起モジュールの励起特
性をほぼ一致させるようにしたことを特徴とする固体レ
ーザ装置。
3. A solid-state laser device comprising: a plurality of excitation modules each having a solid-state laser medium and a semiconductor laser that excites the solid-state laser medium;
A solid-state laser device wherein output characteristics or wavelength characteristics of the semiconductor laser in each pump module are controlled so that the pump modules have substantially the same pump characteristics.
【請求項4】 半導体レーザを駆動する複数の駆動系を
備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに
記載の固体レーザ装置。
4. The solid-state laser device according to claim 1, further comprising a plurality of driving systems for driving a semiconductor laser.
【請求項5】 半導体レーザを冷却する複数の冷却系を
備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに
記載の固体レーザ装置。
5. The solid-state laser device according to claim 1, further comprising a plurality of cooling systems for cooling the semiconductor laser.
【請求項6】 半導体レーザの発振波長を固体レーザ媒
質の吸収スペクトルのピーク近傍になるように制御した
ことを特徴とする請求項1ないし3、または5のいずれ
かに記載の固体レーザ装置。
6. The solid-state laser device according to claim 1, wherein an oscillation wavelength of the semiconductor laser is controlled to be near a peak of an absorption spectrum of the solid-state laser medium.
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