JP2001291919A - 固体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバに最も大きな出力を入射できるよ
うに、ファイバ入射面でのビーム形状を変化させるよう
にした固体レーザ装置を提供すること。 【解決手段】 共振器は、スラブ型のレーザ結晶１と、
その両側に設けられて全反射鏡５と出力鏡６とで構成さ
れている。このレーザ結晶１は、幅ａ、厚みｂ、長さｃ
の方向で定義される。共振器から取り出されるレーザビ
ーム７は、レーザ結晶１の断面(厚みと幅)とほぼ同等サ
イズである。このレーザビーム７を、レーザ結晶１の幅
方向に半分に分割するため、平辺反射鏡２を配置し、発
振器から取り出されたレーザビーム７の下半分光８ｂを
横方向に直角に蹴り出す。また、上半分光８ａは、平辺
反射鏡２の上を通過する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体レーザ媒質を
用いた固体レーザ装置に関し、より詳細には、レーザビ
ームをファイバ入光可能なサイズに変更することのでき
る固体レーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】板状の固体レーザ結晶を用いるスラブ型
の固体レーザ装置では、固体レーザ媒質(以下、結晶と
いう)をランプにより励起し、励起されたレーザビーム
がスラブ型結晶の内部、つまり結晶の長さ方向で結晶の
厚み内をジグザグに伝播する。レーザビームは、結晶の
断面と同一形状のため、長方形が一般的である。レーザ
の高出力化のために、結晶サイズが大型化しているが、
結晶の熱ストレスの問題から、厚みは従来通りである
が、幅と長さが大きくなっている。固体レーザの中で、
代表的なＹＡＧレーザは、光ファイバを用いてレーザビ
ームを伝播できる特長を有しており、産業界からレーザ
加工分野で注目されている。

【０００３】光ファイバへの入光では、集光径と入光角
度に制約条件がある。焦点距離が短い短焦点のレンズを
用いると小さく集光できるため、集光径は満足できる
が、入光角度が大きくなって入光条件を満足することが
できない。逆に、長焦点レンズを用いると、入光角度は
小さくなって角度は満足できるが、集光径が大きくなっ
て、入光条件を満足することができない。レーザ高出力
化のために、結晶の幅方向が大きくなると、長焦点レン
ズを用いる後者の条件となり、光ファイバへの入光が困
難である。そこで、結晶幅方向のレーザビームのサイズ
のみを小さくする共振器が用いられる。

【０００４】図９は、従来の共振器の構成を示す図で、
図９(ａ)は、レーザ結晶の幅が見える方向からの共振器
を示し、図９(ｂ)は、レーザ結晶の厚みが見える方向か
らの共振器を示す図である。図９(ｂ)では、固体レーザ
結晶２１内をレーザビームがジグザグに伝播し、固体レ
ーザ結晶２１の両側には、励起用のランプ２６が配置さ
れている。図９(ａ)は、直角プリズム２２を使用して、
固体レーザ結晶２１の幅方向に上下半分に分け、全反射
鏡２３から出力鏡２４までにレーザビームが伝播する間
に、固体レーザ結晶２１内を２回通過し、レーザビーム
の断面積が半分になる。このような共振器の構成を以
下、プリズム共振器という。

【０００５】光ファイバへのレーザ入光方法は、レーザ
ビームを集光レンズで絞るが、その代表的な光ファイバ
入光方法として、結像光学系で入光する場合と、集光レ
ンズの集光位置でレーザビームを入光する場合との２通
りの方法がある。前者は、共振器より出射されたレーザ
ビームの形状が長方形をしているため、光ファイバ入射
端面も長方形のレーザビームが当たる。また、後者は集
光レンズの焦点位置または、ビームウエスト位置でレー
ザビームを入光する場合、光ファイバ端面での入光形状
は、レーザのビーム拡がり角によって決まる。スラブ結
晶から出射されるレーザビームは、縦方向と横方向のビ
ーム拡がり角が異なり、光ファイバ端面では、ビーム拡
がり角が大きいほど、集光径が大きくなるので、拡がり
角の違いにより、長方形に集光される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、レーザの高出力
化に伴い、スラブ型レーザ結晶のサイズが大型化してい
る。このため、プリズム共振器等を用い、大型結晶でも
ビームサイズを結晶幅方向の半分以下にして、光ファイ
バへの入光を容易にする方法が採用されてきた。しか
し、共振器内にプリズム等の光学部品を追加すると、損
失の原因になり、レーザ出力の低下を招くといった問題
がある。

【０００７】光ファイバ入光に関しては、スラブ結晶を
用いるレーザの場合、光ファイバ端面で矩形に集光され
るため、円形の光ファイバ入射面に対し、レーザビーム
の当たらない領域が多く存在することになる。特に、長
方形の場合がほとんどで、長辺のサイズにより入光でき
る光ファイバコア径や入光位置が決まるため、短辺側に
より大きなスペースが空き、レーザの入光可能なピーク
出力値が十分に取れずに不利である。円形の光ファイバ
に矩形ビームを入光する場合、端面のなるべく広い範囲
にレーザビームを照射し、光ファイバ端面での光強度を
下げることが、より高いレーザピーク出力を入光できる
ことになる。したがって、光ファイバ端面に当たる時
に、レーザビームが正方形となることが望ましい。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは光ファイバに最も大
きな出力を入射できるように、ファイバ入射面でのビー
ム形状を変化させるようにした固体レーザ装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を達成するために、請求項１に記載の発明は、板状の
スラブ型固体レーザ媒質の長手方向の両側に、全反射鏡
と出力鏡とを各々配置してなるレーザ共振器を有する固
体レーザ装置において、前記スラブ型固体レーザ媒質か
らのレーザビームを該スラブ型固体レーザ媒質の幅方向
に分割するように、平らな一辺を有する平辺反射鏡を、
前記スラブ型固体レーザ媒質の厚み方向と水平に、かつ
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
の中心部分に位置するように配置し、前記平辺反射鏡の
平らな一辺を境界にして、前記レーザビームを通過する
半分サイズの通過ビームと、反射する半分サイズの反射
ビームとに分割することを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明において、前記平辺反射鏡で反射させた前
記反射ビームを前記通過ビームと同一高さになるように
折り返すプリズムと、互いに直角な平らな二辺を有し、
一方の平らな辺が、前記通過ビームの側面に当たらない
位置で、かつ他方の平らな辺が、前記スラブ型固体レー
ザ媒質の厚み方向と水平になるように配置するととも
に、前記平辺反射鏡の平らな一辺と接触するか、または
微少な隙間を介して配置された平二辺反射鏡とを備え、
前記反射ビームを前記通過ビームの横に並ぶように同方
向に出射することを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載の発明において、前記平辺反射鏡を前記レ
ーザ共振器の内部又は外部に配置したことを特徴とする
ものである。

【００１２】また、請求項４に記載の発明は、板状のス
ラブ型固体レーザ媒質を用いる固体レーザ装置におい
て、前記スラブ型固体レーザ媒質の一側に、全反射性部
分と透過性部分からなる第１の部分反射鏡を、前記全反
射性部分と前記透過性部分の境界が、前記スラブ型固体
レーザ媒質の幅方向の中心部分に一致し、かつ前記スラ
ブ型固体レーザ媒質の厚み方向と水平になるように配置
するとともに、前記スラブ型固体レーザ媒質の他側に、
前記第１の部分反射鏡の前記全反射性部分と前記透過性
部分との位置関係を１８０度反転した第２の部分反射鏡
を配置し、前記スラブ型固体レーザ媒質の幅方向に分割
されたレーザビームを、前記スラブ型固体レーザ媒質の
長手方向の両側から各々異なる方向に出射することを特
徴とするものである。

【００１３】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
乃至４いずれかに記載の発明において、前記スラブ型固
体レーザ媒質の端面をブリュースター角にして得られた
直線偏光のレーザビームにうち、分割された一方のレー
ザビームを反射させるとともに、分割された他方のレー
ザビームを、偏光向きを９０度変化させる全反射ミラー
を介して裏面より通過させる反射ミラーを、光ファイバ
入光レンズの前段に配置し、分割された２つのレーザビ
ームを単一の光ファイバと同軸上に照射することを特徴
とするものである。

【００１４】また、請求項６に記載の発明は、請求項５
に記載の発明において、前記光ファイバ入光レンズレン
ズの前段にシリンドリカルレンズを配置したことを特徴
とするものである。

【００１５】また、請求項７に記載の発明は、板状のス
ラブ型固体レーザ媒質を用いたレーザ共振器を有する固
体レーザ装置において、光ファイバ入光レンズの前段に
シリンドリカルレンズを配置し、レーザビームの縦また
は横いずれか一方の集光焦点距離を変えて、光ファイバ
に入光することを特徴とするものである。

【００１６】つまり、レーザビームをレーザ結晶の幅方
向半分ずつに分割するための分割手段として、レーザ共
振器の外部で、平らな一辺を有する平辺反射鏡を、平ら
な一辺が結晶の幅方向の中心部分に結晶の厚さ方向と水
平になるように配置し、レーザビームが、平辺反射鏡の
平らな一辺を境界に通過する透過半分サイズのレーザビ
ームと、反射された反射半分サイズのレーザビームに分
ける構成とするとともに、全反射性と一定量透過性の２
段階の特性を有し、境界が真っ直ぐな部分反射鏡を、結
晶の幅方向の中心部分に、結晶の厚み方向と水平になる
ように配置し、かつ結晶の長さ方向に対して両側に、部
分反射鏡を全反射性と一定量透過性の位置関係を１８０
度反転させて配置し、結晶の幅方向に分割されたレーザ
ビームが、結晶の長さ方向に対し両側のそれぞれ別の方
向に出射する構成とした。

【００１７】このような分割手段により、レーザ共振器
の内部に余計な光学部品を挿入する必要がないため、レ
ーザ共振器の内部で発生する損失を最小限に抑えること
が可能であり、レーザ出力を最大限に取り出すことがで
きる。

【００１８】また、分割手段で得た、結晶の幅方向半分
サイズの２つのレーザビームを、単一光ファイバに入光
するための入光手段として、レーザ共振器の外部で、平
辺反射鏡で反射させた反射半分サイズ光、またはレーザ
共振器の両側に取り出されたレーザビームの一方を、別
の一方の半分サイズ光と同一高さになるように、プリズ
ム等を配置して折り返し、さらにレーザビームの結晶厚
み方向に分割した２ビームを並べて配置できる構成とし
た。

【００１９】特に、平辺反射鏡で反射させた反射半分サ
イズ光は、プリズムにより透過半分サイズ光と同一高さ
になるように折り返した後、互いに直角な平らな二辺を
有する平２辺反射鏡を、平らな一辺が、透過半分サイズ
光の側面に当たらない位置で、別の平らな一辺が、結晶
厚み方向と水平になるようにし、はじめに反射半分サイ
ズ光を蹴り出した平辺反射鏡の平らな辺と接触するか、
または微少な隙間の空く位置に合わせるように配置する
と、２つの分割レーザビームを容易に並べて配置でき
る。

【００２０】結晶幅の半分サイズは、結晶厚みの２倍の
サイズと同等程度となり、半分サイズのレーザビームを
結晶厚み方向に並べると、全体のレーザビームが正方形
かそれに近くすることができるため、レンズで集光し、
光ファイバに入光する場合に問題となった光ファイバ入
光条件の入光角度が、レーザビームの形状に対し上下左
右ともほぼ同一にでき、問題なく光ファイバへの入光が
可能となる。

【００２１】別の入光方法は、結晶の端面がブリュース
ター角であり、直線偏光のレーザビームが得られる場合
に限り、分割されたレーザビームの一方を反射ミラーで
反射した後、光ファイバ入光レンズを通して光ファイバ
に入光し、もう一方のレーザビームは、偏光向きを９０
度変化させて、光ファイバ入光レンズ前の反射ミラーの
裏面より透過させることにより、分割した２つのレーザ
ビームを光ファイバと同軸上に照射することができる。

【００２２】このような入光手段により、レーザ発振器
から損失を最小限に抑えて取り出すレーザビームの方法
として提案した２分割レーザビームを、容易に単一光フ
ァイバに入光することができる。

【００２３】上述したように、高出力のレーザビームを
光ファイバ端面への照射が可能になったが、レーザ出力
が向上するほど、光ファイバ自身の破壊耐力が問題とな
ってくる。光ファイバの端面耐力は、一般的には１ＭＷ
/ｍｍ²と言われている。レーザのピーク出力が、この値
を超えると、光ファイバの端面に破壊が起こる。

【００２４】板状のスラブ型結晶を用いる場合、レーザ
ビームの縦方向と横方向のビーム拡がり角が異なる。光
ファイバ端面では、ビーム拡がり角が大きいほど、集光
径が大きくなるので、拡がり角の違いにより、長方形に
集光されるが、光ファイバ端面になるべく大きいピーク
出力のレーザビームを照射できるようにするためには、
光ファイバでレーザビームが正方形に近い形状で集光す
ることが望ましい。光ファイバへの入光角度の制限によ
り、レーザビームのサイズから使用可能な限界短焦点レ
ンズは決まる。レーザビームの拡がり角の大きい方向で
決まる集光径で、入光可能な光ファイバの径が決定され
る。

【００２５】したがって、レーザビームの拡がり角の小
さな方向で集光された径が小さくても、光ファイバ入光
部分にレーザが照射されない部分が増え、入光可能なレ
ーザ強度が低下するのみである。そこで、レーザビーム
の拡がり角の小さな方向にシリンドリカルレンズを用
い、入光レンズとの合成レンズとし、片側方向のみ焦点
距離を長くする。光ファイバ入光位置は、シリンドリカ
ルレンズを挿入する前のビームウエスト位置とすること
により、シリンドリカルレンズにより焦点距離が変化し
た方向のレーザビームは、ビームウエストになる前の径
の大きい部分で、光ファイバに入光することになる。こ
の径が、レーザビームの拡がり角の大きい方向で決まる
集光径と同等になるように、挿入するシリンドリカルレ
ンズの焦点距離を選定すれば良い。

【００２６】以上の説明では、なるべく細い光ファイバ
に入光することを前提に、集光位置をビームウエストと
決めて記載したが、より高いピーク出力を入光すること
を目的として、ビームウエストを外して、集光径の大き
な部分で入光する場合もあるが、集光径の縦横サイズを
ほぼ同等にすることと、その方法に関しては同一の意味
である。また、ビームウエストを外して入光した場合に
おいても、集光径の縦横サイズが異なる場合、上述のシ
リンドリカルレンズを挿入する方法を使うとよい。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。

【００２８】図１は、本発明のスラブ型固体レーザ共振
器の一実施例を示す構成図で、図１(ａ)は、共振器の斜
視図であり、図１(ｂ)は図１(ａ)を上部から見た平面図
である。

【００２９】レーザ共振器は、スラブ型のレーザ結晶１
と、その両側に設けられて全反射鏡５と出力鏡６とで構
成されている。このレーザ結晶１は、幅ａ、厚みｂ、長
さｃの方向で定義される。共振器から取り出されるレー
ザビーム７は、レーザ結晶１の断面(厚みと幅)とほぼ同
等サイズである。このレーザビーム７を、レーザ結晶１
の幅方向に半分に分割するため、平辺反射鏡２を配置
し、発振器から取り出されたレーザビーム７の下半分光
８ｂを横方向に直角に蹴り出す。また、上半分光８ａ
は、平辺反射鏡２の上を通過する。

【００３０】つまり、平辺反射鏡２は、レーザ結晶１か
らのレーザビームをレーザ結晶１の幅方向に分割するよ
うに平らな一辺２ｂを有し、レーザ結晶１の長さｃの方
向の光軸に対して約４５度で、かつ平らな一辺２ｂがレ
ーザ結晶１の幅方向の中心部分に位置するように配置
し、平辺反射鏡２の平らな一辺２ｂを境界にして、レー
ザビームを通過する半分サイズの通過ビームと、反射す
る半分サイズの反射ビームとに分割するように構成され
ている。

【００３１】また、プリズム１８は、平辺反射鏡２で反
射させた反射ビームを通過ビームと同一高さになるよう
に折り返すように配置されている。平二辺反射鏡３は、
互いに直角な平らな二辺を有し、一方の平らな辺が、通
過ビームの側面に当たらない位置で、かつ他方の平らな
辺が、レーザ結晶１の厚み方向と水平になるように配置
されているとともに、平辺反射鏡２の平らな一辺２ｂと
接触するか、または微少な隙間を介して配置されてい
て、反射ビームを通過ビームの横に並べて同方向に出射
するように構成されている。

【００３２】図２（ａ），（ｂ）は、平辺反射鏡の２つ
の例を示す構成図で、平辺反射鏡は平らな一辺を有し、
図２（ａ）は矩形を示し、図２（ｂ）は半円形を示して
いる。図２(ａ)を例にとって説明すると、平らな一辺２
ｂを有し、４５度全反射コーティング２ａは、この辺に
対してのみ端部まで施されている。図２には、下半分光
８ｂが当たる部分も示してある。また、この平らな辺２
ｂが、レーザ結晶１の幅方向の中心部分にレーザ結晶１
の厚み方向と水平になるように、レーザビーム軸に対し
て横方向に４５度傾けて配置する。平辺反射鏡２により
蹴り出された下半分光８ｂは、平辺反射鏡２の上を通過
した上半分光８ａと同一高さになるように、直角プリズ
ム１８により折り返され、平二辺反射鏡３に照射され
る。なお、図２（ｂ）における２ｃは平らな辺を示して
いる。

【００３３】図３（ａ）（ｂ）は、平二辺反射鏡の２つ
の例を示す構成図で、平二辺反射鏡３は互いに直角な平
らな二辺を有し、図３（ａ）は矩形を示し、図３（ｂ）
は扇形を示している。図３(ａ)を例にとって説明する
と、互いに直角な平らな２辺３ｂ、３ｃを有し、４５度
全反射コーティング３ａは、この辺３ｂ、３ｃに対して
のみ端部まで施されている。図３には、下半分光８ｂが
当たる部分も示してある。平二辺反射鏡３は、平らな一
辺３ｂが、もう一方の上半分光８ａの側面に当たらない
位置で、別の平らな一辺３ｃが、レーザ結晶１の厚み方
向と水平になるように、平辺反射鏡２の平らな辺２ｂと
接触するか、または微少な隙間の空く位置に合わせ、直
角プリズム１８により折り返されてきた下半分光８ｂを
４５度に反射し、上半分光８ａの側面に並べられるよう
な位置に配置する。なお、図３（ｂ）における３ｄ及び
３ｅは、互いに直角な平らな二辺を示している。

【００３４】図４は、本発明の他の実施例を示すスラブ
型の固体レーザ共振器の構成を示す図で、レーザ結晶１
の長さ方向に対する両側に、レーザ結晶１の幅方向の上
下に分割された上半分光８ａと下半分光８ｂとを、それ
ぞれ別の方向に出射する構成である。結晶上の長さ方向
の両側には、全反射性と一定量透過性の２段階の特性を
有する部分反射鏡４を、全反射性と一定量透過性の境界
が真っ直くであり、レーザ結晶１の幅方向の中心部分
に、レーザ結晶ｌの厚み方向と水平になるように配置
し、かつレーザ結晶１の長さ方向に対して両側に、部分
反射鏡を全反射性と一定量透過性の位置関係を１８０度
反転させて配置する。

【００３５】部分反射鏡４は、図５に示すように、全反
射コーテイング４ａと一定量透過コーティング４ｂが施
され、その境界は直線状となっている。部分反射鏡４の
反対面は、全体に無反射コーティング４ｃのみが施され
ている。

【００３６】図６は、本発明の第４実施例を示すスラブ
型の固体レーザ発振器の構成を示す出で、スラブ型の固
体レーザは、通常、共振器内での損失を軽減するため、
レーザ結晶１の端面をブリュースター角とする。この場
合、直線偏光のレーザビームが取り出される。直線偏光
は、Ｐ偏光とＳ偏光と称する互いに直行する成分に分類
される。レーザ結晶１から出射される光はＰ偏光成分で
あり、レーザ結晶１の厚み方向に振動している。

【００３７】平辺反射鏡２の上部を通過した上半分光８
ａは、４５度全反射ミラー９ａで反射され、さらに偏光
選択ミラー１０で反射され、ファイバ入光レンズ１３で
集光して光ファイバ１４に入光される。レーザ発振器よ
り出射された光は、Ｐ偏光１１であり、４５度全反射ミ
ラー９ａに対しても、偏光選択ミラー１０に対しても、
Ｐ偏光１１である。偏光選択ミラー１０は、Ｐ偏光に対
しては４５度反射で、Ｓ偏光は透過特性のコーティング
が施されている。このため、上半分光８ａは偏光選択ミ
ラー１０で反射される。

【００３８】レーザ共振器の光軸に対し横方向に垂直
に、平辺反射鏡２で反射された下半分光８ｂは、４５度
全反射ミラー９ｂで上に反射し、４５度全反射ミラー９
ｃで向きを９０度変えて共振器の光軸と平行な方向に反
射する。さらに、４５度全反射ミラー９ｄで下に反射し
て、４５度全反射ミラー９ｄで共振器の光軸と平行な方
向に戻し、偏光選択ミラー１０の裏面から入光する。偏
光選択ミラー１０の裏面に対しては、下半分光８ｂはＳ
偏光１２となるため透過する。このため、ファイバ入光
レンズ１３の前で、上半分光８ａと下半分光８ｂの２つ
のレーザビームを同軸上に合成することができる。

【００３９】図７は、本発明のさらに他の実施例を示す
光ファイバ入光光学系の構成を示す図で、また図８は、
図７の光ファイバ入光部分の説明図で、（ａ）（ｂ）は
各々異なる方向から見た図である。

【００４０】レーザ発振器から出射されたレーザビーム
７は、４５度全反射ミラー９ａ、９ｆで反射され、入光
レンズ１３で集光して光ファイバ１４に入光する。本発
明では、入光レンズ１３の前段にシリンドリカルレンズ
１５を配置する。

【００４１】入光可能な光ファイバ１４の径は、レーザ
ビーム７の縦横の拡がり角の大きい方向で決まる。図８
においては、（ｂ）の方向に相当し、シリンドリカルレ
ンズ１５は、平行板の方向であるためレンズ作用はな
い。光ファイバ１４で集光した径が、光ファイバ入光位
置１７でのサイズである。

【００４２】これに対して、拡がり角の小さい方向は、
小さく集光され過ぎてしまう。そこで、図８(ａ)に示す
ように、挿入したシリンドリカルレンズ１５のレンズ作
用により、入光レンズ１３との合成焦点で、焦点距離を
長くし、入光位置１７でのサイズを図８(ｂ)でのサイズ
と同等に大きくできる。図７に示した実施例は、図１に
示すように分割された光学系においても適用できること
は言うまでもない。

【００４３】なお、上述した実施例においては、レーザ
発振器から出射されたレーザビームを２分割する場合に
ついて説明したが、３分割や４分割などの場合について
も適用できることは明らかである。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ラブ型固体レーザ媒質からのレーザビームをスラブ型固
体レーザ媒質の幅方向に分割するように、平らな一辺を
有する平辺反射鏡を、スラブ型固体レーザ媒質の厚み方
向と水平に、かつ平らな一辺がスラブ型固体レーザ媒質
の幅方向の中心部分に位置するように配置し、平辺反射
鏡の平らな一辺を境界にして、レーザビームを通過する
半分サイズの通過ビームと、反射する半分サイズの反射
ビームとに分割するようにしたので、スラブ型固体レー
ザ媒質から取り出された矩形のレーザビームは、共振器
の外部で長辺方向に２分割し、短辺方向に分割光を並べ
て配置する構成や、偏光を用いて分割光を重ねたりする
構成により、光ファイバ入光条件を容易に満足でき、損
失の少ないレーザビームを取り出すことができ、高出力
ファイバ入光が可能となる。

【００４５】また、ファイバ入光部分での集光パターン
を、長方形から正方形に近づけることで、光ファイバ端
面強度の範囲内で、より大きなレーザ出力の入光を実現
することができる。

【００４６】また、スラブ型固体レーザ媒質の一側に、
全反射性部分と透過性部分からなる第１の部分反射鏡
を、全反射性部分と透過性部分の境界が、スラブ型固体
レーザ媒質の幅方向の中心部分に一致し、かつスラブ型
固体レーザ媒質の厚み方向と水平になるように配置する
とともに、スラブ型固体レーザ媒質の他側に、第１の部
分反射鏡の全反射性部分と透過性部分との位置関係を１
８０度反転した第２の部分反射鏡を配置し、スラブ型固
体レーザ媒質の幅方向に分割されたレーザビームを、ス
ラブ型固体レーザ媒質の長手方向の両側から各々異なる
方向に出射するようにしたので、レーザ共振器の内部に
余計な光学部品を挿入する必要がないため、レーザ共振
器の内部で発生する損失を最小限に抑えることが可能で
あり、レーザ出力を最大限に取り出すことができる。

【００４７】また、光ファイバ入光レンズレンズの前段
にシリンドリカルレンズを配置し、レーザビームの縦ま
たは横いずれか一方の集光焦点距離を変えて、光ファイ
バに入光するようにしたので、光ファイバ端面でのビー
ム形状を正方形に近い形とすることができ、光ファイバ
端面のピークパワー密度を抑えた光ファイバ入光が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体レーザ装置の一実施例を示すレー
ザ共振器の構成を示す図で、(ａ)は斜視図、(ｂ)は上部
から見た平面図である。

【図２】本発明における平辺反射鏡の構成図である。

【図３】本発明における平二辺反射鏡の構成図である。

【図４】本発明の他の実施例を示すレーザ共振器の構成
を示す図である。

【図５】本発明における部分反射鏡の構成図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例を示すレーザ発振器
の構成図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例を示す光ファイバ入
光光学系の構成図である。

【図８】図７に示した光ファイバ入光部分の説明図であ
る。

【図９】スラブ型固体レーザ装置の共振器の従来例を示
す構成図である。

【符号の説明】

１ レーザ結晶 ２ 平辺反射鏡 ２ａ ４５度全反射コーテイング ２ｂ、２ｃ 平らな一辺 ３ 平二辺反射鏡 ３ａ ４５度全反射コーテイング ３ｂ，３ｃ 互いに直角な平らな二辺 ３ｄ，３ｅ 互いに直角な平らな二辺 ４ 部分反射鏡 ４ａ 全反射コーテイング ４ｂ 一定量透過コーテイング ４ｃ 無反射コーテイング ５ 全反射鏡 ６ 出力鏡 ７ レーザビーム ８ａ 上半分光 ８ｂ 下半分光 ９ａ〜９ｆ ４５度全反射ミラー １０ 偏光選択ミラー １１ Ｐ偏光 １２ Ｓ偏光 １３ 入光レンズ １４ 光フアイバ １５ シリンドリカルレンズ １７ 入光位置 １８ 直角プリズム ２１ レーザ結晶 ２２ 直角プリズム ２３ 全反射鏡 ２４ 出力鏡 ２５ レーザビーム ２６ ランプ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状のスラブ型固体レーザ媒質の長手方
   向の両側に、全反射鏡と出力鏡とを各々配置してなるレ
   ーザ共振器を有する固体レーザ装置において、 前記スラブ型固体レーザ媒質からのレーザビームを該ス
   ラブ型固体レーザ媒質の幅方向に分割するように、平ら
   な一辺を有する平辺反射鏡を、前記スラブ型固体レーザ
   媒質の厚み方向と水平に、かつ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に位置するよ
   うに配置し、 前記平辺反射鏡の平らな一辺を境界にして、前記レーザ
   ビームを通過する半分サイズの通過ビームと、反射する
   半分サイズの反射ビームとに分割することを特徴とする
   固体レーザ装置。
2. 【請求項２】 前記平辺反射鏡で反射させた前記反射ビ
   ームを前記通過ビームと同一高さになるように折り返す
   プリズムと、互いに直角な平らな二辺を有し、一方の平
   らな辺が、前記通過ビームの側面に当たらない位置で、
   かつ他方の平らな辺が、前記スラブ型固体レーザ媒質の
   厚み方向と水平になるように配置するとともに、前記平
   辺反射鏡の平らな一辺と接触するか、または微少な隙間
   を介して配置された平二辺反射鏡とを備え、前記反射ビ
   ームを前記通過ビームの横に並ぶように同方向に出射す
   ることを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。
3. 【請求項３】 前記平辺反射鏡を前記レーザ共振器の内
   部又は外部に配置したことを特徴とする請求項１又は２
   に記載の固体レーザ装置。
4. 【請求項４】 板状のスラブ型固体レーザ媒質を用いる
   固体レーザ装置において、 前記スラブ型固体レーザ媒質の一側に、全反射性部分と
   透過性部分からなる第１の部分反射鏡を、前記全反射性
   部分と前記透過性部分の境界が、前記スラブ型固体レー
   ザ媒質の幅方向の中心部分に一致し、かつ前記スラブ型
   固体レーザ媒質の厚み方向と水平になるように配置する
   とともに、前記スラブ型固体レーザ媒質の他側に、前記
   第１の部分反射鏡の前記全反射性部分と前記透過性部分
   との位置関係を１８０度反転した第２の部分反射鏡を配
   置し、 前記スラブ型固体レーザ媒質の幅方向に分割されたレー
   ザビームを、前記スラブ型固体レーザ媒質の長手方向の
   両側から各々異なる方向に出射することを特徴とする固
   体レーザ装置。
5. 【請求項５】 前記スラブ型固体レーザ媒質の端面をブ
   リュースター角にして得られた直線偏光のレーザビーム
   にうち、分割された一方のレーザビームを反射させると
   ともに、分割された他方のレーザビームを、偏光向きを
   ９０度変化させる全反射ミラーを介して裏面より通過さ
   せる反射ミラーを、光ファイバ入光レンズの前段に配置
   し、分割された２つのレーザビームを単一の光ファイバ
   と同軸上に照射することを特徴とする請求項１乃至４い
   ずれかに記載の固体レーザ装置。
6. 【請求項６】 前記光ファイバ入光レンズレンズの前段
   にシリンドリカルレンズを配置したことを特徴とする請
   求項５に記載の固体レーザ装置。
7. 【請求項７】 板状のスラブ型固体レーザ媒質を用いた
   レーザ共振器を有する固体レーザ装置において、光ファ
   イバ入光レンズレンズの前段にシリンドリカルレンズを
   配置し、レーザビームの縦または横いずれか一方の集光
   焦点距離を変えて、光ファイバに入光することを特徴と
   する固体レーザ装置。