JP2001308426A - Pulse laser oscillating method and oscillating device - Google Patents

Pulse laser oscillating method and oscillating device

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JP2001308426A
JP2001308426A JP2000119267A JP2000119267A JP2001308426A JP 2001308426 A JP2001308426 A JP 2001308426A JP 2000119267 A JP2000119267 A JP 2000119267A JP 2000119267 A JP2000119267 A JP 2000119267A JP 2001308426 A JP2001308426 A JP 2001308426A
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light
pulse
oscillation device
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JP2000119267A
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Susumu Miki
晋 三木
Takashi Akaha
崇 赤羽
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pulse laser oscillating device where the pulse width of an oscillating laser light beam is shortened and the pulse laser light beam of high peak power can be oscillated. SOLUTION: A Q switch element 5 and a cavity damp element 10 formed of electro-optic crystal are arranged between resonators constituted of two high reflection factor mirrors 3 and 14, and a 1/4λvoltage is applied to the Q switch element 5. Thus, it is functioned as a 1/4λ board and Q switch oscillation is performed. When the light intensity becomes maximum, the 1/4λ voltage is applied to the cavity damp element 10 and it is functioned as the 1/4λ board so as to perform cavity damping. The pulse laser light beam of a high peak level can be obtained by taking out the laser beam in a cavity at a stretch to an outer part through a polarizing beam splitter 11.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はパルスレーザ発振方
法及び発振装置に関し、特に半導体レーザ励起固体レー
ザ装置を用いてピークパワーが高い短パルスのレーザ光
を発生させてレーザアブレーション加工やレーザ光の波
長変換を行う場合に適用して有用なものである。 【0002】 【従来の技術】半導体レーザ励起固体レーザ装置は、孔
あけ、切断、溶接等の材料加工、露光や表面改質、マー
キング等の表面処理等、加工全般に適用されるが、この
場合にパルス状のレーザ光を発生させてこれを利用する
ことが行われている。ここで、半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置を用いてパルスレーザ光を得る場合には、半導
体レーザの励起パワーが小さいため、Qスイッチ発振を
用いて大きなピークパワーの出力パルスレーザ光を得て
いる。 【0003】すなわち、レーザ媒質を励起媒体で励起し
続けると、反転分布が大きくなり、共振器の損失をレー
ザの利得が上回ったときにレーザ発振が起こる。このレ
ーザ発振が起こる前に、共振器の損失をさらに大きくし
ておくと、反転分布(反転分布密度)は増大するが、損
失が大きくレーザ発振を起こす迄には至らない。この状
態で、急激に短時間の間に損失を小さくするとレーザの
利得が大きくなっているので、短時間でレーザ発振が起
こり、パルス幅が小さく、大きなエネルギーをもつパル
ス出力となる。これをQスイッチ発振と呼んでいる。 【0004】図12はQスイッチ発振を行い得る従来技
術に係るパルスレーザ発振装置を示すブロック線図であ
る。当該パルスレーザ発振装置は半導体レーザ励起固体
レーザ装置で形成したものである。同図に示すように、
レーザ媒質1はYAGレーザロッド等で形成してあり、
半導体レーザ2を励起光源としてレーザ光を放射する。
レーザ媒質1の両端面側にはそれぞれ高反射率ミラー3
及び部分反射ミラー4が配設してあり、これらで共振器
を形成している。共振器で挟まれた空間(キャビティ)
内には,電気光学結晶で形成したQスイッチ素子5が偏
光ビームスプリッタ6及び1/4波長(以下、λと表記
する。)板7とともに配設してある。ここで、半導体レ
ーザ2は駆動電源8によりCW(連続波)動作又はQ−
CW(準連続波)動作される。また、Qスイッチ素子5
は高電圧パルサ9で1/4λのパルス電圧が供給された
とき、1/4λ板として機能する。また、偏光ビームス
プリッタ6はP偏光を透過し、S偏光を反射するものを
用いている。 【0005】かかるパルスレーザ発振装置において、半
導体レーザ2の励起光によりレーザ媒質1を励起する
と、このレーザ媒質1から光が放射される。この放射光
のうちS偏光成分は偏光ビームスプリッタ6で反射され
て外部に排出される。一方、直線偏光のうちP偏光成分
はQスイッチ素子5及び1/4λ板7を介して高反射率
ミラー3に入射し、この高反射率ミラー3で反射され、
再度1/4λ板7及びQスイッチ素子5を介して偏光ビ
ームスプリッタ6に至る。ここで、Qスイッチ素子5に
電圧が印加されていないときは、偏光ビームスプリッタ
6を透過したP偏光は単にここを通過するだけであるた
め、高反射率ミラー3で反射されて1/4λ板7を往復
することによりS偏光となる。このS偏光はQスイッチ
素子5を介して偏光ビームスプリッタ6に至り、ここで
反射されて外部に排出される。すなわち、かかる状態で
は、キャビティ内の損失が大きいためレーザ発振は行わ
れない。 【0006】一方、高圧パルサ9で1/4λ電圧のパル
ス電圧(その波形を図13(a)に示す。)を印加する
とQスイッチ素子5は1/4λ板として機能する。この
結果、偏光ビームスプリッタ6を透過したP偏光はQス
イッチ素子5及び1/4λ板7を往復することにより一
回転してP偏光となる。このP偏光は偏光ビームスプリ
ッタ6を透過してレーザ媒質1に入射し共振器内で往復
増幅される。この結果、急激に損失が小さくなるので、
その分レーザの利得が大きくなって、レーザ媒質1内の
損失等で決まる一定の遅延時間の経過後、大きなピーク
をもつ短パルスのレーザ光(その波形を図13(b)に
示す。)が部分反射ミラー4を透過して外部に取り出さ
れる。すなわち、Qスイッチ発振により大きなピーク値
の短パルスレーザ光を得る。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の如く
半導体レーザ励起固体レーザ装置でパルスレーザ光を得
るパルスレーザ発振装置では、半導体レーザ2の励起パ
ワーが小さいため、Qスイッチ素子5を用いて利得を共
振器内に溜め込んでもレーザ媒質1内に極めて高い利得
を形成することが難しく、このような低い利得から発生
するレーザ光はパルス幅が比較的長いものとなる。すな
わち、レーザアブレーション加工や、レーザ光の波長変
換の際にはパルス幅が10nS程度の短パルスレーザ光
であることが好ましいが、上述の如き従来技術に係る半
導体レーザ励起固体レーザ装置では、Qスイッチ発振を
行った場合でもパルス幅が数10乃至100nS程度と
なり、十分な短パルス幅のパルスレーザ光とすることは
できなかった。 【0008】パルス幅を短くするためには、当該パルス
レーザ発振装置のキャビティ長さを短くしてレーザ光が
共振器間を往復する時間を短くする、及び励起用の半導
体レーザ2の励起出力の向上を図ることでも実現可能で
はあるが、パルス幅の短縮化には限界があり、10nS
又はそれ以下にまで短縮化を図ることは極めて難しかっ
た。また、キャビティ長さを短くするとビームの広がり
角が大きくなる等のビームクオリティの低下が生じ、さ
らにレーザ光の繰返し数を変化させたり、励起用の半導
体レーザ2の出力を変えた場合には、レーザ結晶内に形
成される利得も変化する。このため、レーザ光の出力エ
ネルギだけでなく、パルス幅も同時に変化してしまうと
いう問題も生じる。 【0009】本願発明は、上記従来技術に鑑み、共振器
長さを短くしたり、励起用光源の出力を増大することな
く発振レーザ光のパルス幅を短くして高ピークパワーの
パルスレーザ光を発振することができるパルスレーザ発
振方法及び発振装置を提供することを目的とする。 【0010】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明に係るパルスレーザ発振方法の構成は次の点を特徴と
する。 【0011】1) 励起光源によりレーザ媒質を励起
し、このレーザ媒質から放射する光を共振器で往復増幅
してパルスレーザ光を得るパルスレーザ発振方法におい
て、レーザ媒質の両側の高反射率ミラー間にレーザ光を
完全に閉じ込めた状態でQスイッチ発振を行わせ、共振
器内に蓄積されたパルス光のピークレベル近傍で、続け
てキャビティダンプを行ない、共振器内部に蓄積された
エネルギーを瞬間的に外部に取り出すことによりパルス
レーザ光を得ること。本発明によれば、共振器で挟まれ
た空間(キャビティ)内でレーザ光が充分大きくなった
時点でキャビティ内に閉じ込められた光を瞬時に外部へ
取り出すことができる。 【0012】2) 上記1)に記載するパルスレーザ発
振方法において、出力レーザ光のスペクトル幅よりも狭
い連続波レーザ光を種光とし、この種光を共振器内に入
射させること。本発明によれば、Qスイッチ発振及びキ
ャビティダンプにより外部に取り出す出力レーザを狭ス
ペクトル幅のレーザ光とすることができる。 【0013】また、パルスレーザ発振装置の構成は次の
点を特徴とする。 【0014】3) レーザ媒質、これを励起する励起用
光源及びレーザ媒質が放射した光を往復増幅する共振器
を有してパルスレーザ光を得るパルスレーザ発振装置に
おいて、レーザ媒質の両側に高反射率ミラーをそれぞれ
配設してなる共振器間にQスイッチ素子及びキャビティ
ダンプ素子を配設し、レーザ光を共振器内に完全に閉じ
込めた状態でQスイッチ発振を行わせ、共振器内に蓄積
されたパルスレーザ光のピークレベル近傍で、キャビテ
ィダンプ素子を動作させ、続けてキャビティダンプを行
なわせ、共振器内部に蓄積されたエネルギーを瞬間的に
外部に取り出すように構成したこと。本発明によれば、
Qスイッチ発振により発振し、共振器で挟まれた空間
(キャビティ)内で往復増幅されながらキャビティ内に
閉じ込められているレーザ光が、十分大きくなった時点
で、このレーザ光をキャビティダンプにより瞬時に外部
へ取り出すことができる。 【0015】4) 上記3)に記載するパルスレーザ発
振装置において、Qスイッチ素子とキャビティダンプ素
子をレーザ媒質の両側に振り分けて配設する一方、Qス
イッチ素子とキャビティダンプ素子とのそれぞれに隣接
させて偏光ビームスプリッタを配設し、Qスイッチ発振
により増幅されたレーザ光をキャビティダンプして外部
に出力することができるように構成したこと。本発明に
おいては、Qスイッチが動作していないときは、偏光ビ
ームスプリッタで共振器間でのレーザ光の往復を遮断す
る一方、Qスイッチの動作により、共振器間でのレーザ
光の往復増幅が行わせ、このことによりキャビティに閉
じ込められているレーザ光が十分大きくなったときキャ
ビティダンプ素子を動作させてキャビティダンプにより
共振器内のレーザ光を一気に外部に取り出すことができ
る。 【0016】5) 上記4)に記載するパルスレーザ発
振装置において、Qスイッチ素子とキャビティダンプ素
子とは何れも電気光学結晶で形成したこと。本発明によ
れば、Qスイッチ発振及びキャビティダンプは、何れも
電気光学結晶への印加電圧に比例して生じるレーザ光の
X軸及びY軸方向成分に生じる位相差を介して偏光状態
を変化させることにより実現することができる。 【0017】6) 上記4)に記載するパルスレーザ発
振装置において、Qスイッチ素子を音響光学結晶で形成
したこと。本発明によれば、Qスイッチ発振は、音響光
学結晶により光軸を屈折させることにより実現すること
ができる。 【0018】7) 上記4)に記載するパルスレーザ発
振装置において、当該発振装置の出力レーザ光のスペク
トル幅よりも狭い連続波レーザ光を放射する種光レーザ
を追加し、この種光レーザが出力する種光を偏光ビーム
スプリッタで共振器側に反射して取り込むように構成し
たこと。本発明によれば、種光の入射によりスペクトル
幅の狭い出力パルスレーザ光を得ることができる。 【0019】8) 上記4)に記載するパルスレーザ発
振装置は、半導体レーザ励起固体レーザ装置であるこ
と。本発明によれば、従来技術においては、特に高ピー
クレベルのパルスレーザ光が得られ難かった半導体レー
ザ励起固体レーザ装置であっても、その出力パルスのピ
ークレベルを容易に所望の高ピークレベルにすることが
できる。 【0020】9) 上記3)に記載するパルスレーザ発
振装置において、Qスイッチ素子、キャビティダンプ素
子及び偏光ビームスプリッタをレーザ媒質の片側に配設
する一方、Qスイッチ発振により増幅されたレーザ光を
キャビティダンプして外部に出力することができるよう
に構成したこと。本発明によれば、上記4)と同様の機
能を、1個の偏光ビームスプリッタで実現することがで
きる。 【0021】10) 上記3)又は9)の何れか一つに
記載するパルスレーザ発振装置において、Qスイッチ素
子とキャビティダンプ素子とは何れも電気光学結晶で形
成したこと。本発明によれば、Qスイッチ発振及びキャ
ビティダンプは、何れも電気光学結晶への印加電圧に比
例して生じるレーザ光のX軸及びY軸方向成分に生じる
位相差を介して偏光状態を変化させることにより実現す
ることができる。 【0022】11) 上記3)又は9)の何れか一つに
記載するパルスレーザ発振装置において、Qスイッチ素
子を音響光学結晶で形成したこと。本発明によれば、Q
スイッチ発振は、音響光学結晶により光軸を屈折させる
ことにより実現することができる。 【0023】12) 上記3)に記載するパルスレーザ
発振装置において、Qスイッチ素子及びキャビティダン
プ素子を一個の電気光学結晶で形成し、この電気光学結
晶に供給するパルス電圧の立ち上がりでQスイッチ発振
を行わせるとともに、その立ち下がりでキャビティダン
プを行わせるように構成したこと。本発明によれば、上
記3)又は4)と同様のQスイッチ発振と、それに続く
キャビティダンプを一個の電気光学結晶で行わせること
ができる。 【0024】13) 上記10)に記載するパルスレー
ザ発振装置において、キャビティダンプ素子に印加する
電圧の大きさ、又はこの電圧の立ち上がり時間を可変と
することにより、印加する電圧に対応して出力レーザ光
のパルス幅を調節することができるように構成したこ
と。本発明によれば、キャビティダンプ素子により得る
パルスレーザ光が楕円偏光となり、外部にはそのうちの
何れかの偏光成分が選択されて出力される。 【0025】14) 上記12)に記載するパルスレー
ザ発振装置において、 キャビティダンプ素子に印加す
るパルス電圧の立ち下がり時間を可変とすることによ
り、印加するパルス電圧に対応して出力レーザ光のパル
ス幅を調節することができるように構成したこと。本発
明によれば、キャビティダンプ素子により得るパルスレ
ーザ光が楕円偏光となり、外部にはそのうちの何れかの
偏光成分が選択されて出力される。 【0026】15) 上記3)又は9)乃至14)の何
れか一つに記載するパルスレーザ発振装置において、当
該発振装置の出力レーザ光のスペクトル幅よりも狭い連
続波レーザ光を放射する種光レーザを追加し、この種光
レーザが出力する種光を偏光ビームスプリッタで共振器
側に反射して取り込むように構成したこと。本発明によ
れば、種光の入射によりスペクトル幅の狭い出力パルス
レーザ光を得ることができる。 【0027】16) 上記3)又は9)乃至15)の何
れかに一つに記載するパルスレーザ発振装置は、半導体
レーザ励起固体レーザ装置であること。本発明によれ
ば、従来技術においては、特に高ピークレベルのパルス
レーザ光が得られ難かった半導体レーザ励起固体レーザ
装置であっても、その出力パルスのピークレベルを容易
に所望の高ピークレベルにすることができる。 【0028】17) 上記3)又は9)乃至16)の何
れかに一つに記載するパルスレーザ発振装置において、
当該発振装置の出力レーザ光のスペクトル幅よりも狭い
連続波レーザ光を放射する種光レーザと、この種光レー
ザが出力する種光を共振器側に反射する偏光ビームスプ
リッタと、この偏光ビームスプリッタで反射した種光を
所定角度回転するとともに、上記出力レーザ光が上記偏
光ビームスプリッタを介して外部に透過するようにこの
出力レーザ光も所定角度回転する光回転手段とを有し、
出力レーザ光と同一光路を介して種光を共振器内に入射
させることができるように構成したこと。本発明によれ
ば、相互に反対方向に向かう種光と出力レーザ光を光回
転手段で所定角度それぞれ回転することができ、しかも
この回転の結果種光及び出力レーザ光が同一光軸上で相
互に干渉しないようにすることができる。 【0029】18) 上記17)に記載するパルスレー
ザ発振装置において、光回転手段はファラデローテータ
及び1/2波長板で形成したこと。本発明によれば、相
互に反対方向に向かう種光と出力レーザ光をファラデロ
ーテータ及び1/2波長板で所定角度それぞれ回転する
ことができ、しかもこの回転の結果種光及び出力レーザ
光が同一光軸上で相互に干渉しないようにすることがで
きる。 【0030】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。なお、各図中、図12と同一
部分及び各図において相互に同一な部分には同一番号を
付し、重複する説明は省略する。 【0031】<第1の実施の形態>図1は本発明の第1
の実施の形態に係るパルスレーザ発振装置を示すブロッ
ク線図である。同図に示すように、本形態に係るパルス
レーザ発振装置は、図12に示す従来技術に係るパルス
レーザ発振装置の共振器間に、Qスイッチ素子5、偏光
ビームスプリッタ6及び1/4λ板7とともに、キャビ
ティダンプ用のキャビティダンプ素子10及び偏光ビー
ムスプリッタ11を追加したものである。ここで、キャ
ビティダンプ素子10及び偏光ビームスプリッタ11は
レーザ媒質1に対してQスイッチ素子5及び偏光ビーム
スプリッタ6の反対側に振り分けて配設してある。ま
た、キャビティダンプ素子10はQスイッチ素子5と同
様の電気光学結晶で形成してあり、偏光ビームスプリッ
タ11は偏光ビームスプリッタ6と同様にP偏光を透過
するとともにS偏光を反射するものである。キャビティ
ダンプ素子10には高電圧パルサ9と同様の高電圧パル
サ10でパルス状の1/4λ電圧が印加される。1/4
λ電圧が印加されたキャビティダンプ素子10は1/4
λ板として機能する。電気光学結晶は結晶への電圧印加
に比例して内部の屈折率が変化する一次電気効果を有す
るものであり、この特性によってレーザ光のx方向及び
y方向成分に位相差が生じる。したがって、印加電圧を
適当な大きさに設定することによって上記位相差を制御
し、偏光状態を変化させることができるからである。 【0032】高電圧パルサ9、10がQスイッチ素子5
及びキャビティダンプ素子10にパルス状の1/4λ電
圧を印加するタイミングは、マスタパルサ13が出力す
るトリガパルスで制御する。具体的には、Qスイッチ素
子5を動作させてQスイッチ発振を行った後、その発振
パルスレーザ光がピークレベルに達したときキャビティ
ダンプ素子10を動作させてキャビティダンプを行なう
ようなタイミングに制御する。これは、例えば共振器内
を往復するレーザ光を、フォトダイオード等で検出する
ことにより容易に制御することができる。このときの検
出光は、例えばフォトダイオードを高反射率ミラー3、
14の裏面等に配設することにより、これらから漏出す
るレーザ光を利用し得る。また、Qスイッチ発振による
発振パルスレーザ光が、Qスイッチ素子5の動作時点か
らピークレベルに達するまでの時間は、素子に固有のも
のであり、一度これを実測しておけば、高電圧パルサ
9、10に供給するトリガパルス間の遅延時間は一義的
に決定される。したがって、この遅延時間を回路的に確
保してやれば良い。 【0033】本形態においては、共振器間を往復する光
が急激に立ちあがるように共振器ミラーは何れも100
%の高反射率の高反射率ミラー3、14で形成してい
る。 【0034】かかる本形態のパルスレーザ発振装置にお
いて、マスタパルサ13のトリガパルスにより高電圧パ
ルサ9を動作することによりQスイッチ素子5にパルス
状の1/4λ電圧(図2(a)参照。)を印加すれば、
図12に示す従来技術に係るパルスレーザ発振装置と同
様の態様で高反射率ミラー3、14間をレーザ光が往復
して増幅される。すなわち、Qスイッチ発振がおこる。
この結果、一定の遅延時間の経過後、共振器内のレーザ
光(図2(b)参照。なお、図中の点線は、キャビティ
ダンプがない場合の当該レーザ光の波形である。)は急
激に立ち上がるパルスレーザ光となる。 【0035】次に、このパルスレーザ光のレベルがピー
クになった時点でマスタパルサ13のトリガパルスによ
り高電圧パルサ12を動作してキャビティダンプ素子1
0にパルス状の1/4λ電圧(図2(c)参照。)を印
加する。このことにより、Qスイッチ発振により共振器
内に閉じ込められていたレーザ光が偏光ビームスプリッ
タ11を介して一気に外部に取り出される。すなわち、
キャビティダンプにより高いピークを有する短パルス幅
(10nS程度)のパルスレーザ光(図2(d)参
照。)を得る。 【0036】さらに詳言すると、レーザ光はQスイッチ
発振により共振器間で往復増幅を始め、ある程度の増幅
時間後には共振器間のレーザ出力が充分大きくなり、そ
の間に溜め込んだ利得を使い一気に出力が増幅される。
従来は、共振器ミラーの片方を部分反射ミラー4(図1
2参照。)として共振器間のレーザ光の一部をレーザ光
として取り出していたが、本形態ではレーザ光の損失を
減らし、一気に共振器間の光強度を増幅するため、10
0%に近い反射率の高反射率ミラー3、14を用いてお
り、高反射率ミラー3、14間でレーザ光を往復増幅す
る。 【0037】レーザ光が共振器間で往復増幅を行ってい
る間はキャビティダンプ素子10である電気光学結晶は
何の動作も行わない。この結果、レーザ光はこの電気光
学結晶(キャビティダンプ素子10)により何の変化も
受けず、共振器間で往復する。そして、共振器間で光強
度が最大となった時点でこの電気光学結晶(キャビティ
ダンプ素子10)にλ/4電圧に等しい高電圧パルスが
印加されると、これによりレーザ媒質1から高反射率ミ
ラー14に向かうレーザ光は偏光が変化し、高反射率ミ
ラー14で折り返して電気光学結晶(キャビティダンプ
素子10)を通過することでこの電気光学結晶(キャビ
ティダンプ素子10)がλ/2板として機能する。この
結果、P偏光であったレーザ光は90°回転してS偏光
になる。このS偏光のレーザ光は偏光ビームスプリッタ
11で反射されて外部に出力される。このときの電気光
学結晶(キャビティダンプ素子10)の動作はレーザ媒
質1側からみれば、大きな損失になるため、光の増幅は
この動作でストップし、共振器間の空間に存在したレー
ザ光のみが外部に取り出されることになる。したがっ
て、取り出されるレーザ光のパルス幅は t=2L/c L:共振器間隔 c:光速 で規定される短いものになり、その分大きなピークレベ
ルを有するものとなる。なお、実際には電気光学結晶に
印加する電圧の有限の時間から上記時間tに較べパルス
幅は長くなる。 【0038】<第2の実施の形態>図3は本発明の第2
の実施の形態に係るパルスレーザ発振装置を示すブロッ
ク線図である。同図に示すように、本形態に係るパルス
レーザ発振装置は、図1に示す装置とはキャビティダン
プ素子10の位置が異なるだけである。すなわち、キャ
ビティダンプ素子10は、共振器内におけるレーザ媒質
1と高反射率ミラー3との間で、Qスイッチ素子5と偏
光ビームスプリッタ6との間に配設してある。かかる配
置とすることにより、偏光ビームスプリッタ6に、図1
に示す第1の実施の形態における偏光ビームスプリッタ
11と同様の機能を兼備させることができる。すなわ
ち、偏光ビームスプリッタ6は、Qスイッチ発振時には
レーザ光の往復増幅のための光路を確保するための素子
として、またキャビティダンプ時にはレーザ光を外部へ
反射するための素子として機能する。 【0039】かかる本形態のパルスレーザ発振装置にお
いても、図1に示すパルスレーザ発振装置と同様の態様
で高ピークレベルで短パルス幅のパルスレーザ光を得
る。 【0040】<第3の実施の形態>図4は本発明の第3
の実施の形態に係るパルスレーザ発振装置を示すブロッ
ク線図である。同図に示すように、本形態に係るパルス
レーザ発振装置は、図3に示す第2の実施の形態に係る
装置のキャビティダンプ素子10を除去し、その代わり
にQスイッチ素子5にキャビティダンプ素子10(図3
参照。)の機能も兼備させたものである。すなわち、Q
スイッチ素子5は電気光学結晶で形成しているため、1
/4λ電圧を印加すれば1/4λ板として機能し、電圧
の印加がない場合には単に光を通過させるだけの素子で
ある。そこで、パルス状の1/4λ電圧の立ち上がりで
1/4λ板として機能させることにより、Qスイッチ発
振を行わせて第1及び第2の実施の形態と同様にレーザ
光の往復増幅を行う。その後この1/4λ電圧を急激に
立ち下げることができれば、その立ち下がり以降にQス
イッチ素子5を通過する偏光はS偏光となるので、偏光
ビームスプリッタ6を介して一気に外部に取り出すこと
ができる。すなわち、共振器内に閉じ込められたレーザ
光をキャビティダンプして外部に取り出すことができ
る。 【0041】このため、本形態では高電圧矩形波パルサ
15を設け、この高電圧矩形波パルサ15により1/4
λ電圧の矩形波パルス電圧をQスイッチ素子5に供給す
るように構成している。このときの矩形パルス電圧の立
ち上がりと、立下がりの間隔を、図1及び図3に示す第
1及び第2の実施の形態におけるマスタパルサ13から
送出する2個のトリガパルスの間隔に対応させてある。
かくして、Qスイッチ発振により急激に立ち上がったパ
ルスレーザ光のピークレベルでキャビティダンプを行う
ことができる。 【0042】かかる本形態のパルスレーザ発振装置にお
いては、高電圧矩形波パルサ15から図5(a)に示す
矩形波パルスがQスイッチ素子5に供給される。この矩
形波パルス電圧の立ち上がり以降にQスイッチ素子5を
通過する光はP偏光となり共振器間で往復増幅される。
すなわち、Qスイッチ発振が起こり、共振器間のレーザ
光が一定時間の遅延の後、図5(b)(なお、図中の点
線は、キャビティダンプがない場合の当該レーザ光の波
形である。)に示すように立ち上がる。その後、このレ
ーザ光がピークに達した時点で上記矩形波パルスを立ち
下げる。この結果、Qスイッチ素子5から偏光ビームス
プリッタ6に供給されるレーザ光はS偏光となり偏光ビ
ームスプリッタ6で外部に反射される。すなわち、キャ
ビティダンプが起こり、図5(c)に示すような高ピー
ク値を持つ短パルス幅のS偏光であるパルスレーザ光が
外部に出力される。 【0043】図6乃至図8は、図1に示す装置のキャビ
ティダンプ素子10に印加する電圧の大きさ、又はこの
電圧の立ち上がり時間を可変とすることにより、印加す
る電圧に対応して出力レーザ光のパルス幅を調節するこ
とができることを示してたものである。 図6乃至図8
中、(a)はキャビティダンプ素子10に印加する電圧
の波形、(b)はQスイッチ発振によるレーザ光の波形
(なお、図中の点線は、キャビティダンプがない場合の
当該レーザ光の波形である。)、(c)はキャビティダ
ンプによる出力レーザ光の波形をそれぞれ示している。
そして、図6がキャビティダンプ素子10に急峻に立ち
上がる1/4λ電圧を印加した場合、図7がキャビティ
ダンプ素子10に急峻に立ち上がる1/4λ電圧未満の
電圧を印加した場合、図8がキャビティダンプ素子10
に緩やかに立ち上がる1/4λ電圧を印加した場合のそ
れぞれの波形を示している。図6の場合には、同図
(c)に示すように10nS未満の急峻に立ち上がるピ
ーク値が最も大きい出力パルスレーザ光を得ている。こ
れに対し、図7及び図8の場合には、それぞれの(c)
に示すように、パルス幅が10nSを越え、ピーク値も
その分低下した出力パルスレーザ光を得ている。 【0044】図6乃至図8に示すように、キャビティダ
ンプにより得る出力パルスレーザ光のピーク値(パルス
幅)を制御する原理は次の通りである。この原理を図9
に基づき説明する。 【0045】電気光学結晶であるキャビティダンプ素子
10は、結晶への電圧印加に比例して内部の屈折率が変
化し、レーザ光のxy各方向成分に位相差を生じさせる
ことができるので、印加電圧を適当な大きさに設定する
ことによってこの位相差を制御し、偏光状態を変化させ
ることができる。したがって、図1に示すキャビティダ
ンプ素子10に1/4λ電圧を印加した場合には、この
キャビティダンプ素子10は、これを往復するレーザ光
に対してλ/2板として機能し、P偏光(図9の(1)
参照。)であったレーザ光を90°回転したS偏光(図
9の(3)参照。)とする。したがって、この場合は全
成分が偏光ビームスプリッタ11で外部に反射される
が、印加電圧が1/4λ電圧に満たない場合、又は1/
4λ電圧に向けて緩やかに上昇している過渡期の場合に
は、だ円偏光(図9の(2)参照。)となり、このだ円
偏光のS偏光成分のみが、偏光ビームスプリッタ11で
反射されて、外部に取り出される。一方、P偏光成分は
偏光ビームスプリッタ11を透過して再度レーザ媒質1
(図1参照。)に入射する。ここで、だ円偏光のP偏光
成分とS偏光成分の割合はキャビティダンプ素子10に
対する印加電圧に比例し、また外部に取り出したレーザ
光のピーク値(パルス幅)はS偏光成分の大きさに比例
するので、キャビティダンプ素子10に印加する電圧の
調整により出力レーザ光のピーク値(パルス幅)を連続
的に変化させることができる。 【0046】かくして、図1に示す装置のキャビティダ
ンプ時のレーザ光の偏光態様は図9に示す通りとなる。
同図中の各偏光は、最上部に記載するブロック線図にお
いて同一の番号を付した部分の偏光である。 【0047】なお、上述の説明は図1に示す第1の実施
の形態に係る装置に関するものであるが、同様の調整は
図3に示す第2の実施の形態に係る装置においても行う
こともできる。また、図4に示す第3の実施の形態に係
る装置においても同様の出力パルス幅の調整を行うこと
はできる。ただ、この場合には、キャビティダンプ素子
5をキャビティダンプ素子として機能させるときの印加
するパルス電圧の立ち下がりを緩やかにして共振器内の
レーザ光をだ円偏光とする。 【0048】<第4の実施の形態>図10は本発明の第
4の実施の形態に係るパルスレーザ発振装置を示すブロ
ック線図である。同図に示すように、本形態に係るパル
スレーザ発振装置は、図4に示す第3の実施の形態に係
る装置に、種光レーザを追加したものである。出力レー
ザ光のスペクトル幅を可及的に狭くすることは、当該パ
ルスレーザ発振装置を露光装置の光源として適用する場
合や、波長変換装置に適用する場合に特に重要な要件と
なる。かかる用途にも供し得るように、出力レーザ光と
同一の光路を用いて共振器内に種光を入射し得るように
したものが本実施の形態に係るパルスレーザ発振装置で
ある。 【0049】図10に示すように、本形態にかかるパル
スレーザ発振装置は、種光となる連続波のスペクトル幅
の狭いレーザ光の入射機構及び当該パルスレーザ発振装
置の共振器間でこの種光レーザが共振を維持するように
共振器ミラーの間隔を維持、制御する機能を追加したも
のである。この入射機構は、種光となる連続波のスペク
トル幅の狭いレーザ光を出力する種光レーザ16、偏光
ビームスプリッタ17、ファラデローテータ18及び1
/2λ板19からなる。ここで、種光レーザ16は、種
光となる連続波のスペクトル幅の狭いS偏光であるレー
ザ光を偏光ビームスプリッタ17に向けて出力する。偏
光ビームスプリッタ17はS偏光を共振器に向けて反射
する。ファラデローテータ18及び1/2λ板19は入
射レーザ光を所定の回転方向に45°回転する。また、
高反射率ミラー14(高反射率ミラー3でも良い。)は
共振器間隔制御装置20でその位置を移動可能に形成し
てあり、種光レーザ16が共振を維持するように高反射
率ミラー3との間の距離を調整するように構成してあ
る。 【0050】この結果、図10(a)に示すように、種
光レーザ16から出力されたS偏光は偏光ビームスプリ
ッタ17で反射されて共振器に向かう。このS偏光はフ
ァラデローテータ18で45°回転され、1/2λ板1
9で45°逆方向に回転されてS偏光に戻され、偏光ビ
ームスプリッタ6で反射されて共振器内に入射される。
一方、偏光ビームスプリッタ6を介して共振器内から出
射したS偏光である出力レーザ光は、図10(b)に示
すように、1/2λ板19で45°、ファラデローテー
タ18で45°回転されてP偏光となり偏光ビームスプ
リッタ17に入射するので、この偏光ビームスプリッタ
17を透過して外部に取り出される。このようにすれば
偏光ビームスプリッタ6、17間の光路で種光と出力レ
ーザ光との偏光方向が一致することはない。したがっ
て、同一光路であっても2種類のレーザ光が相互に干渉
することはない。 【0051】かかる本形態のパルスレーザ発振装置にお
いては、種光を共振器内に導入してレーザ発振を行って
いるので、その出力レーザ光は種光の波長に規定される
狭帯域のスペクトル幅をもつ良質のレーザ光となる。し
かも、このとき偏光ビームスプリッタ6の手前に直線偏
光のレーザ光の偏光方向を90°回転させるλ/2板1
9、偏光方向を45°回転させるファラデローテータ1
8ともうひとつの偏光ビームスプリッタ17からなる光
分離機構を出力レーザ光の光路に配設しているので、種
光及び出力レーザ光の偏光状態を変えることで両者が干
渉しないように分離することができる。 【0052】なお、上記第4の実施の形態は、第3の実
施の形態に係る装置に種光入射機構を追加したものであ
るが、これと全く同様の態様で第2の実施の形態に係る
装置に同様の種光入射機構を同様の態様で追加すること
ができる。すなわち、1/2λ板19を出た種光を偏光
ビームスプリッタ6を介して共振器内に取り込むように
すれば良い。この場合には、第4の実施の形態と全く同
様に、出力レーザ光と同軸の光路で種光を共振器内に導
入することができるとともに、狭スペクトル幅の出力レ
ーザ光を得ることができる。また、種光入射機構を第1
の実施の形態に追加することも勿論可能であり、このこ
とにより狭スペクトル分布の出力レーザ光を得ることが
できる。ただ、この場合の種光の共振器内への入射は、
出力レーザ光を出射する偏光ビームスプリッタ11とは
別に設けられた偏光ビームスプリッタ6を介して行われ
るので、種光と出力レーザ光とを同軸光路上で分離する
ための機構は必要なくなる。 【0053】上記第1乃至第4の実施の形態においてQ
スイッチ素子5及びキャビティダンプ素子10は電気光
学結晶で形成したが、同様の機能を実現し得るものであ
れば、当然これらに代えて用いることができる。特に、
Qスイッチ素子としては音響光学素子を用いることもで
きる。また、偏光ビームスプリッタ6、11はP偏光を
透過させS偏光を反射するものを用いたが、このように
限定する必要もない。P偏光を反射させS偏光を透過す
るものでも良い。要は、Qスイッチ発振とこれに続くキ
ャビティダンプ動作を実現する構成となっていれば良
い。 【0054】 【発明の効果】以上、実施の形態とともに詳細に説明し
た通り、〔請求項1〕に記載する発明は、励起光源によ
りレーザ媒質を励起し、このレーザ媒質から放射する光
を共振器で往復増幅してパルスレーザ光を得るパルスレ
ーザ発振方法において、レーザ媒質の両側の高反射率ミ
ラー間にレーザ光を完全に閉じ込めた状態でQスイッチ
発振を行わせ、共振器内に蓄積されたパルス光のピーク
レベル近傍で、続けてキャビティダンプを行ない、共振
器内部に蓄積されたエネルギーを瞬間的に外部に取り出
すことによりパルスレーザ光を得ているので、共振器で
挟まれた空間(キャビティ)内でレーザ光が充分大きく
なった時点でキャビティ内に閉じ込められた光を瞬時に
外部へ取り出すことができる。この結果、パルス幅が狭
く、その分ピーク値が大きい、アブレーション加工や、
波長変換に好適な出力パルスレーザ光を得ることができ
る。 【0055】〔請求項2〕に記載する発明は、〔請求項
1〕に記載するパルスレーザ発振方法において、出力レ
ーザ光のスペクトル幅よりも狭い連続波レーザ光を種光
とし、この種光を共振器内に入射させているので、Qス
イッチ発振及びキャビティダンプにより外部に取り出す
出力レーザを狭スペクトル幅のレーザ光とすることがで
きる。この結果、〔請求項1〕に記載する発明の効果に
加え、特に狭スペクトル幅の出力レーザ光が要求され
る、波長変換や、露光に用いて有用なものとなる。 【0056】〔請求項3〕に記載する発明は、レーザ媒
質、これを励起する励起用光源及びレーザ媒質が放射し
た光を往復増幅する共振器を有してパルスレーザ光を得
るパルスレーザ発振装置において、レーザ媒質の両側に
高反射率ミラーをそれぞれ配設してなる共振器間にQス
イッチ素子及びキャビティダンプ素子を配設し、レーザ
光を共振器内に完全に閉じ込めた状態でQスイッチ発振
を行わせ、共振器内に蓄積されたパルスレーザ光のピー
クレベル近傍で、キャビティダンプ素子を動作させ、続
けてキャビティダンプを行なわせ、共振器内部に蓄積さ
れたエネルギーを瞬間的に外部に取り出すように構成し
たので、Qスイッチ発振により発振し、共振器で挟まれ
た空間(キャビティ)内で往復増幅されながらキャビテ
ィ内に閉じ込められているレーザ光が、十分大きくなっ
た時点で、このレーザ光をキャビティダンプにより瞬時
に外部へ取り出すことができる。この結果、パルス幅が
狭く、その分ピーク値が大きい、アブレーション加工
や、波長変換に好適な出力パルスレーザ光を得ることが
できる。 【0057】〔請求項4〕に記載する発明は、〔請求項
3〕に記載するパルスレーザ発振装置において、Qスイ
ッチ素子とキャビティダンプ素子をレーザ媒質の両側に
振り分けて配設する一方、Qスイッチ素子とキャビティ
ダンプ素子とのそれぞれに隣接させて偏光ビームスプリ
ッタを配設し、Qスイッチ発振により増幅されたレーザ
光をキャビティダンプして外部に出力することができる
ように構成したので、Qスイッチが動作していないとき
は、偏光ビームスプリッタで共振器間でのレーザ光の往
復を遮断する一方、Qスイッチの動作により、共振器間
でのレーザ光の往復増幅が行わせ、このことによりキャ
ビティに閉じ込められているレーザ光が十分大きくなっ
たときキャビティダンプ素子を動作させてキャビティダ
ンプにより共振器内のレーザ光を一気に外部に取り出す
ことができる。この結果、〔請求項3〕に記載する装置
と同様の効果を奏する。 【0058】〔請求項5〕に記載する発明は、〔請求項
4〕に記載するパルスレーザ発振装置において、Qスイ
ッチ素子とキャビティダンプ素子とは何れも電気光学結
晶で形成したので、Qスイッチ発振及びキャビティダン
プは、何れも電気光学結晶への印加電圧に比例して生じ
るレーザ光のX軸及びY軸方向成分に生じる位相差を介
して偏光状態を変化させることにより実現することがで
きる。この結果、所定のQスイッチ発振機能及びキャビ
ティダンプ機能を固体結晶で実現でき、装置構成が容易
になる。 【0059】〔請求項6〕に記載する発明は、〔請求項
4〕に記載するパルスレーザ発振装置において、Qスイ
ッチ素子を音響光学結晶で形成したので、Qスイッチ発
振は、音響光学結晶により光軸を屈折させることにより
実現することができる。この結果、音響光学結晶を用い
た装置でも、〔請求項3〕及び〔請求項4〕に記載する
発明の効果を奏することができる。 【0060】〔請求項7〕に記載する発明は、〔請求項
4〕に記載するパルスレーザ発振装置において、当該発
振装置の出力レーザ光のスペクトル幅よりも狭い連続波
レーザ光を放射する種光レーザを追加し、この種光レー
ザが出力する種光を偏光ビームスプリッタで共振器側に
反射して取り込むように構成したので、種光の入射によ
りスペクトル幅の狭い出力パルスレーザ光を得ることが
できる。この結果、特にスペクトル幅の狭いレーザ光が
要求される用途、例えば波長変換装置や露光のための照
明装置として有用なものとなる。 【0061】〔請求項8〕に記載する発明は、〔請求項
4〕に記載するパルスレーザ発振装置は、半導体レーザ
励起固体レーザ装置であるので、従来技術においては、
特に高ピークレベルのパルスレーザ光が得られ難かった
半導体レーザ励起固体レーザ装置であっても、その出力
パルスのピークレベルを容易に所望の高ピークレベルに
することができる。この結果、ハンドリングの容易性等
の多くの利点はあるものの、励起エネルギーが小さいこ
とに起因してピーク値の高い出力パルスを得ることがで
きなかった半導体レーザ励起固体レーザ装置の利点を活
かしてさらなる用途の拡大を図ることができる。ちなみ
に、アブレーション加工、波長変換にも好適に適用する
ことができるものとなる。 【0062】〔請求項9〕に記載する発明は、〔請求項
3〕に記載するパルスレーザ発振装置において、Qスイ
ッチ素子、キャビティダンプ素子及び偏光ビームスプリ
ッタをレーザ媒質の片側に配設する一方、Qスイッチ発
振により増幅されたレーザ光をキャビティダンプして外
部に出力することができるように構成したので、〔請求
項4〕に記載する発明と同様の機能を、1個の偏光ビー
ムスプリッタで実現することができる。この結果、〔請
求項4〕に記載する装置と同様の効果を、1個の偏光ビ
ームスプリッタで、すなわち少ない数の素子で実現し得
る。したがって、その分、装置のコストの低廉化を図る
ことができる。 【0063】〔請求項10〕に記載する発明は、〔請求
項3〕又は〔請求項9〕の何れか一つに記載するパルス
レーザ発振装置において、Qスイッチ素子とキャビティ
ダンプ素子とは何れも電気光学結晶で形成したので、Q
スイッチ発振及びキャビティダンプは、何れも電気光学
結晶への印加電圧に比例して生じるレーザ光のX軸及び
Y軸方向成分に生じる位相差を介して偏光状態を変化さ
せることにより実現することができる。この結果、所定
のQスイッチ発振機能及びキャビティダンプ機能を固体
結晶で実現でき、装置構成が容易になる。 【0064】〔請求項11〕に記載する発明は、〔請求
項3〕又は〔請求項9〕の何れか一つに記載するパルス
レーザ発振装置において、Qスイッチ素子を音響光学結
晶で形成したので、Qスイッチ発振は、音響光学結晶に
より光軸を屈折させることにより実現することができ
る。この結果、音響光学結晶を用いた装置でも、〔請求
項3〕乃至〔請求項5〕に記載する発明の効果を奏する
ことができる。 【0065】〔請求項12〕に記載する発明は、〔請求
項3〕に記載するパルスレーザ発振装置において、 Q
スイッチ素子及びキャビティダンプ素子を一個の電気光
学結晶で形成し、この電気光学結晶に供給するパルス電
圧の立ち上がりでQスイッチ発振を行わせるとともに、
その立ち下がりでキャビティダンプを行わせるように構
成したので、〔請求項3〕に記載する発明と同様のQス
イッチ発振と、それに続くキャビティダンプを一個の電
気光学結晶で行わせることができる。この結果、所定の
キャビティダンプ発振機能及びキャビティダンプ機能を
最小限の素子数で実現でき、質の良い矩形波パルス電圧
を得ることが前提となるが、装置としてのコストは最も
廉価なものとなる。 【0066】〔請求項13〕に記載する発明は、〔請求
項10〕に記載するパルスレーザ発振装置において、キ
ャビティダンプ素子に印加する電圧の大きさ、又はこの
電圧の立ち上がり時間を可変とすることにより、印加す
る電圧に対応して出力レーザ光のパルス幅を調節するこ
とができるように構成したので、キャビティダンプ素子
により得るパルスレーザ光が楕円偏光となり、外部には
そのうちの何れかの偏光成分が選択されて出力される。
この結果、外部に取り出す偏光成分を印加電圧により調
節して出力レーザ光のピーク値を調節することができ、
用途に応じた最適なピーク値及びパルス幅を有するレー
ザ光を容易に得ることができる。ちなみに、加工等の用
途によっては、高いピーク値のレーザ光を要求する場合
であっても、これが高すぎるとワークにダメージを与え
る場合があり、これへの対策が必要とされる場合があ
る。 【0067】〔請求項14〕に記載する発明は、〔請求
項12〕に記載するパルスレーザ発振装置において、キ
ャビティダンプ素子に印加するパルス電圧の立ち下がり
時間を可変とすることにより、印加するパルス電圧に対
応して出力レーザ光のパルス幅を調節することができる
ように構成したので、キャビティダンプ素子により得る
パルスレーザ光が楕円偏光となり、外部にはそのうちの
何れかの偏光成分が選択されて出力される。 【0068】〔請求項15〕に記載する発明は、〔請求
項3〕又は〔請求項9〕乃至〔請求項14〕の何れか一
つに記載するパルスレーザ発振装置において、当該発振
装置の出力レーザ光のスペクトル幅よりも狭い連続波レ
ーザ光を放射する種光レーザを追加し、この種光レーザ
が出力する種光を偏光ビームスプリッタで共振器側に反
射して取り込むように構成したので、種光の入射により
スペクトル幅の狭い出力パルスレーザ光を得ることがで
きる。この結果、特にスペクトル幅の狭いレーザ光が要
求される用途、例えば波長変換装置や露光のための照明
装置として有用なものとなる。 【0069】〔請求項16〕に記載する発明は、〔請求
項3〕又は〔請求項9〕乃至〔請求項15〕の何れかに
一つに記載するパルスレーザ発振装置は、半導体レーザ
励起固体レーザ装置であるので、従来技術においては、
特に高ピークレベルのパルスレーザ光が得られ難かった
半導体レーザ励起固体レーザ装置であっても、その出力
パルスのピークレベルを容易に所望の高ピークレベルに
することができる。この結果、ハンドリングの容易性等
の多くの利点はあるものの、励起エネルギーが小さいこ
とに起因してピーク値の高い出力パルスを得ることがで
きなかった半導体レーザ励起固体レーザ装置の利点を活
かしてさらなる用途の拡大を図ることができる。ちなみ
に、アブレーション加工、波長変換にも好適に適用する
ことができるものとなる。 【0070】〔請求項17〕に記載する発明は、〔請求
項3〕又は〔請求項9〕乃至〔請求項16〕の何れかに
一つに記載するパルスレーザ発振装置において、当該発
振装置の出力レーザ光のスペクトル幅よりも狭い連続波
レーザ光を放射する種光レーザと、この種光レーザが出
力する種光を共振器側に反射する偏光ビームスプリッタ
と、この偏光ビームスプリッタで反射した種光を所定角
度回転するとともに、上記出力レーザ光が上記偏光ビー
ムスプリッタを介して外部に透過するようにこの出力レ
ーザ光も所定角度回転する光回転手段とを有し、出力レ
ーザ光と同一光路を介して種光を共振器内に入射させる
ことができるように構成したので、相互に反対方向に向
かう種光と出力レーザ光を光回転手段で所定角度それぞ
れ回転することができ、しかもこの回転の結果種光及び
出力レーザ光が同一光軸上で相互に干渉しないようにす
ることができる。この結果、種光の入力のための光路と
出力レーザ光の出力のための光路とを兼用でき、最も少
ない素子構成で、種光をレーザ共振器内に導入すること
ができる。 【0071】〔請求項18〕に記載する発明は、〔請求
項17〕に記載するパルスレーザ発振装置において、光
回転手段はファラデローテータ及び1/2波長板で形成
したので、相互に反対方向に向かう種光と出力レーザ光
をファラデローテータ及び1/2波長板で所定角度それ
ぞれ回転することができ、しかもこの回転の結果種光及
び出力レーザ光が同一光軸上で相互に干渉しないように
することができる。この結果、種光の入力のための光路
と出力レーザ光の出力のための光路とを兼用でき、ファ
ラデローテータ及び1/2波長板という最も少ない素子
構成で、種光をレーザ共振器内に導入することができ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse laser oscillation method.
In particular, the present invention relates to a solid-state laser pumped by a semiconductor laser.
Short pulse laser light with high peak power using
Causes laser ablation and laser light waves
It is useful to apply when performing length conversion. 2. Description of the Related Art A semiconductor laser pumped solid-state laser device has a hole.
Material processing such as drilling, cutting, welding, exposure and surface modification,
It is applied to all processing such as surface treatment such as king, etc.
Generate pulsed laser light and use it
That is being done. Here, the semiconductor laser pumped solid-state laser
When using a laser device to obtain pulsed laser light,
Since the pump power of the body laser is small,
To obtain an output pulse laser beam with large peak power
I have. That is, a laser medium is excited by an excitation medium.
If you continue, the population inversion will increase and the loss of the resonator will be reduced.
Laser oscillation occurs when the gain of the laser exceeds the gain. This
Before the laser oscillation occurs, increase the loss of the resonator further.
If you do, the population inversion (population distribution density) will increase,
The loss is so great that laser oscillation does not occur. This state
When the loss is rapidly reduced in a short period of time,
Since the gain is large, laser oscillation occurs in a short time.
This is a pulse with small pulse width and large energy
Output. This is called Q-switch oscillation. FIG. 12 shows a conventional technique capable of performing Q-switch oscillation.
FIG. 2 is a block diagram showing a pulse laser oscillation device according to a surgical operation.
You. The pulse laser oscillation device is a semiconductor laser pumped solid
It is formed by a laser device. As shown in the figure,
The laser medium 1 is formed of a YAG laser rod or the like,
Laser light is emitted using the semiconductor laser 2 as an excitation light source.
High reflectivity mirrors 3 are provided on both end faces of the laser medium 1, respectively.
And a partial reflection mirror 4 are provided.
Is formed. Space (cavity) sandwiched between resonators
Inside, a Q-switch element 5 formed of an electro-optic crystal is biased.
Optical beam splitter 6 and 1/4 wavelength (hereinafter referred to as λ)
I do. ) It is arranged together with the plate 7. Here, the semiconductor laser
The user 2 operates in CW (continuous wave) or Q-
CW (quasi-continuous wave) operation is performed. Also, the Q switch element 5
Was supplied with a pulse voltage of 1 / 4λ by the high voltage pulser 9.
At this time, it functions as a λλ plate. In addition, polarized beams
The splitter 6 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light.
Used. In such a pulse laser oscillation device, a half
Excitation of the laser medium 1 by the excitation light of the conductor laser 2
Then, light is emitted from the laser medium 1. This synchrotron radiation
The S-polarized light component is reflected by the polarization beam splitter 6.
Is discharged outside. On the other hand, the P-polarized light component of the linearly polarized light
Represents a high reflectance through the Q switch element 5 and the 1 / λ plate 7
The light enters the mirror 3 and is reflected by the high-reflectance mirror 3.
The polarization beam is again transmitted through the 4λ plate 7 and the Q switch element 5.
To the beam splitter 6. Here, the Q switch element 5
When no voltage is applied, the polarization beam splitter
The P-polarized light transmitted through 6 only passes through here
Is reflected by the high-reflectance mirror 3 and reciprocates on the λλ plate 7
By doing so, S-polarized light is obtained. This S polarized light is Q switch
The polarization beam splitter 6 is reached via the element 5 where
It is reflected and discharged outside. That is, in such a state
Laser oscillation occurs due to large loss in the cavity.
Not. On the other hand, the high-voltage pulser 9
(A waveform of which is shown in FIG. 13A).
And the Q switch element 5 function as a 1 / λ plate. this
As a result, the P-polarized light transmitted through the polarization beam splitter 6 is Q-split.
By reciprocating between the switch element 5 and the λλ plate 7,
Rotate to P-polarized light. This P-polarized light is a polarized beam split
The laser medium 1 after passing through the light source 6 and reciprocating in the resonator.
Amplified. As a result, the loss decreases rapidly,
The gain of the laser increases accordingly, and the laser medium 1
Large peak after a certain delay time determined by loss etc.
A short-pulse laser beam with
Show. ) Is transmitted through the partial reflection mirror 4 and taken out.
It is. In other words, a large peak value due to the Q switch oscillation
Is obtained. [0007] However, as described above,
Obtaining pulsed laser light with a semiconductor laser pumped solid-state laser device
In a pulse laser oscillation device, the excitation power of the semiconductor laser 2 is
Since the power is small, the gain is shared using the Q-switch element 5.
Extremely high gain in the laser medium 1 even when stored in the vibrator
Difficult to form, resulting from such low gain
The resulting laser light has a relatively long pulse width. sand
In other words, laser ablation processing or changing the wavelength of laser light
When switching, a short pulse laser beam with a pulse width of about 10 nS
Is preferable, but the half of the prior art as described above is used.
In a solid-state laser device excited by a conductor laser, Q-switch oscillation
Even if it is performed, the pulse width is about several tens to 100 ns.
Therefore, it is not possible to use a pulse laser beam with a sufficiently short pulse width.
could not. To shorten the pulse width, the pulse
Laser light is reduced by shortening the cavity length of the laser oscillator.
Reducing the time for reciprocating between resonators and semiconductor for excitation
It can also be realized by improving the excitation output of the body laser 2.
However, there is a limit to shortening the pulse width, and 10 nS
It is extremely difficult to reduce
Was. Also, if the cavity length is shortened, the beam spreads
Beam quality degradation such as an increase in angle occurs.
In addition, the repetition rate of the laser
When the output of the body laser 2 is changed,
The gain achieved will also vary. Therefore, the laser beam output energy
If not only the energy but also the pulse width changes at the same time
The above problem also arises. The present invention has been made in view of the above prior art, and has been developed in consideration of a resonator.
Do not shorten the length or increase the power of the excitation light source.
To reduce the pulse width of the oscillation laser
Pulse laser emission capable of oscillating pulse laser light
It is an object to provide a vibration method and an oscillation device. [0010] The present invention for achieving the above object.
The configuration of the pulse laser oscillation method according to the present invention has the following features.
I do. 1) Excitation of laser medium by excitation light source
Then, the light radiated from this laser medium is reciprocally amplified by the resonator.
Laser oscillation method for obtaining pulsed laser light
Laser light between the high-reflectance mirrors on both sides of the laser medium.
Make the Q switch oscillate in a completely confined state,
Continue near the peak level of the pulsed light accumulated in the chamber.
Performed cavity dump and accumulated inside the resonator.
Pulse by instantaneously extracting energy to the outside
Obtaining laser light. According to the present invention, sandwiched between resonators
Laser light has become sufficiently large in the open space (cavity)
Light trapped in the cavity at the moment
Can be taken out. 2) The pulse laser emission described in 1) above
In the vibration method, the width is smaller than the spectrum width of the output laser light.
Continuous wave laser light is used as seed light, and this seed light enters the resonator.
Fire. According to the present invention, Q switch oscillation and key
The output laser that is extracted to the outside by the
Laser light having a spectrum width can be used. The structure of the pulse laser oscillation device is as follows.
Features a point. 3) a laser medium for exciting the laser medium
Resonator for reciprocating amplification of light emitted by light source and laser medium
Laser device for obtaining pulsed laser light with
High-reflectance mirrors on both sides of the laser medium
Q-switch element and cavity between resonators arranged
Disposes a dump element and completely closes the laser beam inside the resonator
Oscillates Q-switch oscillation in the embedded state and accumulates in the resonator
In the vicinity of the peak level of the pulsed laser light,
Activate the cavity dump device, and then perform cavity dump.
The energy stored inside the resonator is instantaneously
It is configured to be taken out. According to the present invention,
Space oscillated by Q-switch oscillation and sandwiched by resonators
In the cavity while being amplified reciprocally in the (cavity)
When the trapped laser beam becomes sufficiently large
Then, this laser light is instantaneously externally
Can be taken out. 4) The pulse laser emission described in 3) above
In a vibration device, a Q switch element and a cavity dump element
Are distributed on both sides of the laser medium,
Adjacent to each of the switch element and cavity dump element
Then, a polarization beam splitter is arranged, and Q switch oscillation
Laser light amplified by
That it can be output to In the present invention
When the Q switch is not operating, the polarization
Use a beam splitter to block laser light from going back and forth between resonators
On the other hand, the operation of the Q switch causes the laser
Reciprocal amplification of light is performed, which closes the cavity.
When the contained laser light becomes sufficiently large,
Operate the bite dump element and use the cavity dump
The laser light in the resonator can be taken out to the outside at once.
You. 5) The pulse laser emission described in 4) above
In a vibration device, a Q switch element and a cavity dump element
Each element is made of an electro-optic crystal. According to the invention
Then, both Q switch oscillation and cavity dump
Laser light generated in proportion to the voltage applied to the electro-optic crystal
Polarization state via phase difference generated in X-axis and Y-axis direction components
Can be realized by changing 6) Pulse laser emission described in 4) above
Q-switch element made of acousto-optic crystal in vibration device
That you did. According to the present invention, the Q-switch oscillation generates
What is achieved by refracting the optical axis with a crystal
Can be. 7) Pulse laser emission described in 4) above
In the vibration device, the spec
Seed laser emitting continuous-wave laser light smaller than tor width
The seed light output by this seed laser is
The splitter is configured to reflect and capture light toward the resonator.
Was it. According to the present invention, the spectral
An output pulse laser beam with a narrow width can be obtained. 8) The pulse laser emission described in 4) above
The vibration device is a solid-state laser device excited by a semiconductor laser.
When. According to the present invention, in the prior art, particularly high peak
Semiconductor lasers where it was difficult to obtain
Even if the laser is a pumped solid-state laser device,
To easily reach the desired high peak level.
it can. 9) The pulse laser emission described in 3) above
In a vibration device, a Q switch element, a cavity dump element
And polarization beam splitter on one side of laser medium
On the other hand, the laser light amplified by the Q-switch oscillation
Cavity dump and output to outside
That it was configured. According to the present invention, a machine similar to the above 4) is provided.
Function can be realized with one polarizing beam splitter.
Wear. 10) Any one of the above 3) or 9)
In the pulse laser oscillation device to be described,
Both the element and the cavity dump element are made of electro-optic crystal.
That it did. According to the present invention, Q-switch oscillation and
Each of the voltage dumps is compared to the voltage applied to the electro-optic crystal.
Occurs in the X-axis and Y-axis components of the generated laser light
It is realized by changing the polarization state through the phase difference.
Can be 11) Any one of the above 3) or 9)
In the pulse laser oscillation device to be described,
The element was made of an acousto-optic crystal. According to the present invention, Q
Switch oscillation causes the optical axis to be refracted by the acousto-optic crystal
This can be achieved. 12) The pulse laser described in 3) above
In an oscillator, a Q switch element and a cavity
Is formed by one electro-optic crystal, and this electro-optic
Q switch oscillation at rising of pulse voltage supplied to crystal
And the cavity dump
Have been configured to perform According to the present invention,
Q switch oscillation similar to that of 3) or 4), followed by
Making a cavity dump with one electro-optic crystal
Can be. 13) The pulse laser described in 10) above.
In the oscillation device, the voltage is applied to the cavity dump element.
Variable voltage magnitude or rise time of this voltage
Output laser light corresponding to the applied voltage.
Pulse width can be adjusted.
When. According to the present invention, obtained by a cavity dump element
The pulsed laser light becomes elliptically polarized light,
One of the polarization components is selected and output. 14) The pulse laser described in the above 12)
In the oscillation device, the voltage applied to the cavity dump element
Variable fall time of the pulse voltage
Output laser light pulse corresponding to the applied pulse voltage.
That it can be adjusted in width. Departure
According to the description, the pulse rate obtained by the cavity dump element is used.
Laser light becomes elliptically polarized light, and any of them
A polarization component is selected and output. 15) What is the above 3) or 9) to 14)
In the pulse laser oscillator described in any one of the above,
A string narrower than the spectrum width of the output laser light of the oscillation device.
A seed light laser that emits continuous wave laser light is added,
Seed light output from laser is resonated by polarization beam splitter
That it is configured to reflect and take in the side. According to the invention
Output pulse with a narrow spectral width
Laser light can be obtained. 16) What is the above 3) or 9) to 15)
One of the pulsed laser oscillators described in
A laser-excited solid-state laser device. According to the present invention
For example, in the prior art, particularly high peak level pulses
Semiconductor laser-pumped solid-state laser with difficulty in obtaining laser light
Easy peak level of output pulse even in equipment
To a desired high peak level. 17) What is the above 3) or 9) to 16)
In the pulse laser oscillation device described in any one of the above,
Narrower than the spectrum width of the output laser light of the oscillation device
Seed laser emitting continuous wave laser light and this seed laser
Polarized beam splitter that reflects the seed light output by the
And the seed light reflected by this polarizing beam splitter.
While rotating by a predetermined angle, the output laser light
This is transmitted through the optical beam splitter to the outside.
The output laser light also has a light rotating means that rotates a predetermined angle,
Seed light enters the resonator through the same optical path as the output laser light
That it can be made to be. According to the present invention
The seed light and the output laser light traveling in opposite directions.
It can be rotated by a predetermined angle by the rotation means, and
As a result of this rotation, the seed light and the output laser light are aligned on the same optical axis.
They can be prevented from interfering with each other. 18) The pulse laser described in 17) above
In the oscillator, the light rotating means is a Faraday rotator
And a half-wave plate. According to the present invention,
Seed light and output laser light traveling in opposite directions
Rotate a predetermined angle with the data and half-wave plate
The seed light and the output laser as a result of this rotation
So that light does not interfere with each other on the same optical axis.
Wear. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
This will be described in detail based on FIG. In each figure, the same as FIG.
Parts and parts that are the same in each figure are given the same numbers.
And duplicate description is omitted. <First Embodiment> FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
Block diagram showing a pulse laser oscillation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. As shown in FIG.
The laser oscillating device uses a pulse according to the prior art shown in FIG.
Q-switching element 5 between the resonators of the laser oscillation device, polarization
Along with the beam splitter 6 and 1 / 4λ plate 7,
Cavity dump element 10 for tea dump and polarized beam
This is the one in which the Msplitter 11 is added. Here,
The bitty dump element 10 and the polarizing beam splitter 11
Q switch element 5 and polarized beam with respect to laser medium 1
It is distributed on the opposite side of the splitter 6. Ma
The cavity dump element 10 is the same as the Q switch element 5.
Formed by the same type of electro-optic crystal
The filter 11 transmits P-polarized light in the same manner as the polarization beam splitter 6.
And reflect S-polarized light. cavity
A high-voltage pulse similar to the high-voltage pulser 9 is provided in the dump element 10.
A pulse 1 / λ voltage is applied by the capacitor 10. 1/4
The cavity dump element 10 to which the λ voltage is applied is は
Functions as a λ plate. For electro-optic crystal, voltage is applied to the crystal
Has a primary electrical effect in which the internal refractive index changes in proportion to
This characteristic allows the x-direction and the
A phase difference occurs in the y-direction component. Therefore, the applied voltage
Controls the above phase difference by setting to an appropriate size
This is because the polarization state can be changed. The high voltage pulsers 9 and 10 are Q switch elements 5
And a pulse-like 1 / 4λ
The timing for applying the pressure is output by the master pulser 13.
Control with a trigger pulse. Specifically, the Q switch element
After oscillating the element 5 and oscillating the Q switch,
Cavity when pulsed laser light reaches peak level
Operate the dump element 10 to perform a cavity dump
Control at such timing. This is for example in a resonator
Detects laser light reciprocating through a photodiode with a photodiode
This makes it easy to control. Inspection at this time
The light is emitted by, for example, connecting a photodiode to the high-reflectance mirror 3,
By arranging it on the back of 14 etc., it leaks from these
Laser light can be used. Also, by Q switch oscillation
Whether the oscillating pulse laser beam is at the time of operation of the
The time it takes to reach the peak level from
Therefore, once this is measured, the high-voltage pulsar
Unique delay time between trigger pulses supplied to 9, 10
Is determined. Therefore, this delay time can be ascertained in a circuit.
You should keep it. In this embodiment, the light reciprocating between the resonators
Of the resonator mirrors are 100
% High reflectivity mirrors 3 and 14
You. The pulse laser oscillation device of this embodiment is
And a high voltage pulse is generated by the trigger pulse of the master pulser 13.
The pulse is applied to the Q switch element 5 by operating the
When a 1 / 4λ voltage (see FIG. 2A) is applied,
The same as the pulse laser oscillation device according to the prior art shown in FIG.
Laser light reciprocates between the high reflectance mirrors 3 and 14 in the same manner
And amplified. That is, Q switch oscillation occurs.
As a result, after a certain delay time, the laser in the resonator
Light (see FIG. 2 (b). The dotted line in the figure indicates the cavity
It is the waveform of the laser beam when there is no dump. ) Is sudden
It becomes pulse laser light that rises sharply. Next, the level of the pulse laser light is
The master pulser 13 trigger pulse
Operating the high voltage pulser 12 and the cavity dump element 1
A pulse-like 1 / λ voltage (see FIG. 2C) is marked at 0.
Add. As a result, the Q switch oscillation
The laser light trapped inside the
It is taken out to the outside at a stretch via the data 11. That is,
Short pulse width with high peak due to cavity dump
(About 10 ns) pulsed laser light (see FIG. 2D)
Teru. Get) More specifically, the laser light is Q-switched.
Oscillation starts round-trip amplification between resonators to a certain degree
After a time, the laser output between the resonators becomes sufficiently large,
The output is amplified at a stretch using the gain accumulated during the period.
Conventionally, one of the resonator mirrors is partially reflected mirror 4 (FIG. 1).
See 2. ) As part of the laser light between the resonators
However, in this embodiment, the loss of laser light
10 to reduce and amplify the light intensity between resonators at once.
Using high reflectance mirrors 3 and 14 having a reflectance close to 0%
To reciprocate the laser light between the high reflectance mirrors 3 and 14
You. The laser beam performs round-trip amplification between the resonators.
In the meantime, the electro-optic crystal as the cavity dump element 10
No action is taken. As a result, the laser light
No change due to chemical crystal (cavity dump element 10)
Reciprocate between resonators without receiving. And the light intensity between the resonators
When the degree reaches the maximum, the electro-optic crystal (cavity
A high voltage pulse equal to the λ / 4 voltage is applied to the dump element 10).
When applied, this causes the laser medium 1 to
The polarization of the laser light traveling toward the mirror 14 changes, and
Folds at the mirror 14 and returns to the electro-optic crystal (cavity dump).
By passing through the element 10), the electro-optic crystal
The tip dump element 10) functions as a λ / 2 plate. this
As a result, the P-polarized laser light is rotated by 90 ° and turned into S-polarized light.
become. This S-polarized laser beam is a polarized beam splitter
The light is reflected at 11 and output to the outside. Electric light at this time
The operation of the crystal (cavity dump element 10) is
From the point of view of quality 1, the loss of light is large,
Stopping by this operation, the laser existing in the space between the resonators
Only the light is extracted to the outside. Accordingly
Thus, the pulse width of the laser light to be taken out becomes short, which is defined by t = 2 L / c L: cavity interval c: light speed, and the peak level is increased accordingly.
Will have the In practice, the electro-optic crystal
From the finite time of the applied voltage to the time t
The width increases. <Second Embodiment> FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
Block diagram showing a pulse laser oscillation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. As shown in FIG.
The laser oscillation device is different from the device shown in FIG.
The only difference is the position of the pump element 10. That is,
The bite dump element 10 is a laser medium in the resonator.
1 and the high-reflectance mirror 3,
It is arranged between the light beam splitter 6 and the light beam splitter 6. Such distribution
In this case, the polarization beam splitter 6
Polarizing beam splitter according to the first embodiment shown in FIG.
11 can have the same function. Sand
That is, the polarization beam splitter 6 operates when the Q-switch oscillates.
An element for securing an optical path for reciprocal amplification of laser light
Laser light to the outside during cavity dump
Functions as an element for reflection. The pulse laser oscillator of this embodiment is
, The same mode as the pulse laser oscillation device shown in FIG.
Pulse laser light with high pulse level and short pulse width
You. <Third Embodiment> FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
Block diagram showing a pulse laser oscillation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. As shown in FIG.
The laser oscillation device according to the second embodiment shown in FIG.
Remove the cavity dump element 10 of the device and replace
The Q-switch element 5 and the cavity dump element 10 (FIG. 3)
reference. ) Function. That is, Q
Since the switch element 5 is formed of an electro-optic crystal, 1
If a / 4λ voltage is applied, it functions as a λλ plate,
If no voltage is applied, the element simply passes light.
is there. Then, at the rise of the pulse-like 1 / 4λ voltage,
By functioning as a 1 / 4λ plate, Q switch
And a laser is applied in the same manner as in the first and second embodiments.
Performs round-trip amplification of light. Then, this 1 / 4λ voltage is suddenly increased.
If it can fall, Q
Since the polarized light passing through the switch element 5 is S-polarized light,
Take it out at once using the beam splitter 6
Can be. That is, the laser confined in the cavity
Light can be dumped to the outside by cavity dumping
You. For this reason, in this embodiment, the high-voltage rectangular wave pulsar
15 and the high-voltage rectangular wave pulser 15
A rectangular wave pulse voltage of λ voltage is supplied to the Q switch element 5.
It is configured so that: The rise of the rectangular pulse voltage at this time
The interval between rising and falling is defined by the first and second intervals shown in FIGS.
From the master pulsar 13 in the first and second embodiments
It corresponds to the interval between two trigger pulses to be transmitted.
Thus, the path that suddenly rises due to the Q-switch oscillation
Perform a cavity dump at the peak level of the laser light
be able to. The pulse laser oscillator of this embodiment is
5 (a) from the high voltage rectangular wave pulser 15.
A rectangular pulse is supplied to the Q switch element 5. This rectangle
After the rise of the shape pulse voltage, the Q-switch element 5
The passing light becomes P-polarized light and is reciprocally amplified between the resonators.
That is, Q-switch oscillation occurs and the laser between the resonators
After the light has been delayed for a certain period of time, as shown in FIG.
The line indicates the wave of the laser beam when there is no cavity dump.
It is a shape. Stand up as shown in). After that,
When the laser light reaches the peak, the rectangular pulse
Lower. As a result, the polarization beam beam is
The laser beam supplied to the splitter 6 becomes S-polarized light,
The light is reflected outside by the beam splitter 6. That is,
Vitity dump occurs and the high peak as shown in FIG.
Pulsed S-polarized laser light with a short pulse width
Output to the outside. FIGS. 6 to 8 show the cabinet of the apparatus shown in FIG.
The magnitude of the voltage applied to the
By making the rise time of the voltage variable,
Adjust the pulse width of the output laser light
It shows that you can do it. 6 to 8
(A) is the voltage applied to the cavity dump element 10
(B) is the waveform of the laser light generated by the Q-switch oscillation.
(Note that the dotted line in the figure indicates that there is no cavity dump.
It is a waveform of the laser light. ), (C) are cavity bars
The waveforms of the output laser light from the pumps are shown.
FIG. 6 shows that the cavity dump element 10 steeply rises.
FIG. 7 shows the cavity when the rising 1 / 4λ voltage is applied.
Less than 1 / 4λ voltage that rises sharply to the dump element 10
When a voltage is applied, FIG.
When a λλ voltage that slowly rises
Each waveform is shown. In the case of FIG.
(C) As shown in FIG.
An output pulse laser beam having the largest peak value is obtained. This
On the other hand, in the case of FIG. 7 and FIG.
As shown in the figure, the pulse width exceeds 10 ns and the peak value also
An output pulse laser beam that is reduced by that amount is obtained. As shown in FIG. 6 to FIG.
The peak value of the output pulsed laser light (pulse
The principle of controlling the width is as follows. This principle is illustrated in FIG.
It will be described based on. Cavity dump device as electro-optic crystal
10 indicates that the internal refractive index changes in proportion to the voltage application to the crystal.
And a phase difference is generated between the xy components in the xy directions of the laser beam.
Set the applied voltage to an appropriate level.
Control the phase difference and change the polarization state.
Can be Therefore, the cavity shown in FIG.
When a 4λ voltage is applied to the
The cavity dump element 10 is a laser beam reciprocating therethrough.
Function as a λ / 2 plate for P-polarized light ((1) in FIG. 9).
reference. ) Was rotated by 90 ° to S-polarized light (Figure
See 9 (3). ). Therefore, in this case,
The component is reflected outside by the polarization beam splitter 11
Is less than 1 / 4λ voltage, or 1 /
In the case of a transition period where the voltage gradually rises toward 4λ voltage
Becomes elliptical polarized light (see (2) in FIG. 9).
Only the S-polarized component of the polarized light is
It is reflected and taken out. On the other hand, the P polarization component is
After passing through the polarization beam splitter 11, the laser medium 1
(See FIG. 1). Where P-polarized elliptical polarized light
The ratio of the component to the S-polarized component is
Laser that is proportional to the applied voltage
The light peak value (pulse width) is proportional to the magnitude of the S-polarized component
The voltage applied to the cavity dump element 10
Continuous adjustment of peak value (pulse width) of output laser light by adjustment
Can be changed. Thus, the cavity of the apparatus shown in FIG.
The polarization mode of the laser light at the time of pumping is as shown in FIG.
Each polarized light in the figure is shown in the block diagram described at the top.
And polarized light at the same numbered parts. The above description is based on the first embodiment shown in FIG.
It is related to the device according to the form of
This is also performed in the device according to the second embodiment shown in FIG.
You can also. Further, according to the third embodiment shown in FIG.
The same adjustment of the output pulse width should
Can. However, in this case, the cavity dump element
5 when functioning as a cavity dump element
The falling edge of the pulse voltage
The laser beam is made elliptical polarization. <Fourth Embodiment> FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention.
A block diagram showing a pulse laser oscillation device according to a fourth embodiment.
FIG. As shown in FIG.
The laser oscillation device according to the third embodiment shown in FIG.
A seed light laser is added to this device. Output ray
Making the spectral width of the light as narrow as possible
When a laser laser oscillator is used as a light source for an exposure system
And particularly important requirements when applied to wavelength converters.
Become. Output laser light and
Seed light can be injected into the resonator using the same optical path
The result is a pulsed laser oscillator according to the present embodiment.
is there. As shown in FIG. 10, the pallets according to the present embodiment
The laser oscillation device has the spectral width of the continuous wave
Laser beam injection mechanism and pulse laser oscillation device
So that this type of optical laser maintains resonance between
Added the function to maintain and control the distance between resonator mirrors
It is. This incidence mechanism is designed to produce continuous light
Seed light laser 16 that outputs laser light with a small torque width, polarization
Beam splitter 17, Faraday rotator 18 and 1
/ 2λ plate 19. Here, the seed light laser 16 is
Rays that are S-polarized light with a narrow spectral width of continuous wave light
The light is output to the polarization beam splitter 17. side
Optical beam splitter 17 reflects S-polarized light toward resonator
I do. Fara de rotator 18 and 1 / 2λ plate 19 are inserted
The emitted laser light is rotated by 45 ° in a predetermined rotation direction. Also,
The high reflectivity mirror 14 (or the high reflectivity mirror 3) may be used.
The position is formed to be movable by the resonator spacing control device 20.
And high reflection so that the seed light laser 16 maintains resonance.
The distance from the mirror 3 is adjusted.
You. As a result, as shown in FIG.
The S-polarized light output from the optical laser 16 is a polarization beam splitter.
The light is reflected by the shutter 17 and travels toward the resonator. This S-polarized light is
Rotated by 45 ° by the Arara de rotator 18
In step 9, it is rotated in the opposite direction by 45 °, returned to s-polarized light,
The light is reflected by the beam splitter 6 and enters the resonator.
On the other hand, the light exits from the cavity through the polarization beam splitter 6.
The emitted S-polarized output laser light is shown in FIG.
As shown, 45 ° on 1 / 2λ plate 19, Fara de Rotate
Is rotated 45 ° by the data 18 and becomes P-polarized light.
Since it is incident on the splitter 17, this polarization beam splitter
17 and is taken out. If you do this
In the optical path between the polarizing beam splitters 6 and 17, the seed light and the output
The polarization directions of the laser light and the laser light do not match. Accordingly
Therefore, two types of laser light interfere with each other even in the same optical path.
I will not do it. The pulse laser oscillation device of this embodiment is
Then, the seed light is introduced into the resonator and laser oscillation is performed.
The output laser light is specified by the wavelength of the seed light
High quality laser light having a narrow band spectral width is obtained. I
At this time, the linearly polarized light is located in front of the polarizing beam splitter 6.
Λ / 2 plate 1 for rotating the polarization direction of laser light by 90 °
9. Faraday rotator 1 that rotates the polarization direction by 45 °
Light composed of 8 and another polarizing beam splitter 17
Since the separation mechanism is located in the optical path of the output laser light,
By changing the polarization state of the light and output laser light,
Can be separated so as not to interfere with each other. The fourth embodiment is similar to the third embodiment.
It is a device in which a seed light incidence mechanism is added to the device according to the embodiment.
However, according to the second embodiment in exactly the same manner as this,
Adding a similar seed light injection mechanism to the device in a similar manner
Can be. That is, the seed light exiting the 1 / 2λ plate 19 is polarized.
So that it is taken into the resonator via the beam splitter 6
Just do it. In this case, it is completely the same as the fourth embodiment.
In the same way, the seed light is guided into the resonator through the
And a narrow spectral width output level.
Laser light can be obtained. Also, the seed light incidence mechanism is the first
Of course, it is also possible to add to the embodiment of
To obtain an output laser beam with a narrow spectral distribution
it can. However, the incidence of the seed light into the resonator in this case is
What is a polarizing beam splitter 11 that emits output laser light?
This is performed via a separately provided polarizing beam splitter 6.
Therefore, the seed light and the output laser light are separated on the coaxial optical path.
No mechanism is required. In the first to fourth embodiments, Q
The switch element 5 and the cavity dump element 10 are electrically
Although it was formed with a chemical crystal, it could achieve the same function.
If so, they can be used instead of these. In particular,
An acousto-optic device can be used as the Q switch device.
Wear. The polarization beam splitters 6 and 11 convert the P-polarized light.
The one that transmits and reflects S-polarized light was used.
There is no need to limit. Reflects P-polarized light and transmits S-polarized light
May be something. In short, the Q switch oscillation and the key following it
It would be good if it was configured to realize the activity dump operation
No. The present invention has been described in detail with the embodiments.
As described above, the invention described in [Claim 1] uses an excitation light source.
Light that excites the laser medium and radiates from this laser medium
Pulse laser to obtain pulsed laser light by reciprocally amplifying
In the laser oscillation method, the high reflectance mirror on both sides of the laser medium
Q switch with laser light completely confined between
Oscillation is performed and the peak of the pulse light accumulated in the resonator
Cavity dump is performed continuously near the level, and resonance occurs
Instantly extract energy stored inside the vessel to the outside
The pulse laser light is obtained by performing
Laser light is large enough in the space (cavity) between
Instantly light trapped in the cavity
Can be taken out. As a result, the pulse width becomes narrow.
Ablation processing,
Output pulse laser light suitable for wavelength conversion can be obtained.
You. The invention described in [Claim 2] is based on [Claim 2]
In the pulse laser oscillation method described in [1], the output laser
Seed light of continuous wave laser light narrower than the spectral width of laser light
Since this kind of light is incident on the resonator,
Take out by switch oscillation and cavity dump
The output laser can be laser light with a narrow spectral width.
Wear. As a result, the effect of the invention described in [Claim 1] is obtained.
In addition, a narrow spectrum width output laser light is required.
It is useful for wavelength conversion and exposure. According to a third aspect of the present invention, a laser medium is provided.
Quality, the excitation light source and the laser medium that excite it
Pulsed laser light with a resonator for reciprocating amplification of reflected light
In a pulsed laser oscillation device,
The Q switch is placed between the resonators with the high reflectance mirrors.
A switch element and a cavity dump element
Q-switch oscillation with light completely confined in resonator
The pulse laser light accumulated in the resonator.
Close the cavity level, operate the cavity dump element, and
And a cavity dump is performed.
Is configured to take out the energy
Therefore, it oscillates due to Q-switch oscillation and is sandwiched between resonators.
Cavity while being amplified in a reciprocating space (cavity)
The laser light confined in the
Instantaneously, this laser light is
Can be taken out to the outside. As a result, the pulse width becomes
Ablation processing is narrow and the peak value is large
Or to obtain an output pulse laser beam suitable for wavelength conversion.
it can. The invention described in [Claim 4] is based on [Claim 4
3] In the pulse laser oscillation device described in
Switch element and cavity dump element on both sides of the laser medium
While distributing and distributing, Q switch element and cavity
A polarizing beam splitter is placed adjacent to each of the dump elements.
A laser that has been amplified by Q-switch oscillation
Light can be cavity dumped and output to the outside
The Q switch is not operating
Is the transmission of laser light between the resonators by the polarization beam splitter.
While the Q switch operates, the
Reciprocal amplification of the laser beam at the
The laser light confined in Viti becomes large enough
To operate the cavity dump element
Pump out the laser light inside the cavity at once
be able to. As a result, the apparatus described in [Claim 3]
It has the same effect as. The invention described in [Claim 5]
4]. In the pulse laser oscillator described in
Switch element and cavity dump element
Q-switch oscillation and cavity damping
Are generated in proportion to the voltage applied to the electro-optic crystal.
Through the phase difference that occurs in the X-axis and Y-axis components of the laser light
To change the polarization state.
Wear. As a result, the predetermined Q switch oscillation function and
Tide dump function can be realized by solid crystal, and device configuration is easy
become. The invention described in [Claim 6] is based on [Claim 6
4]. In the pulse laser oscillator described in
Switch element is made of acousto-optic crystal.
The vibration is caused by refracting the optical axis with an acousto-optic crystal.
Can be realized. As a result, using acousto-optic crystals
The above-mentioned apparatus is described in [Claim 3] and [Claim 4].
The effects of the invention can be achieved. The invention described in [Claim 7] is based on [Claim 7]
In the pulse laser oscillation device described in 4),
Continuous wave narrower than the spectral width of the output laser light of the vibration device
A seed light laser that emits laser light has been added.
Seed light output by the laser is directed to the resonator side by a polarizing beam splitter.
Because it is configured to reflect and take in,
It is possible to obtain an output pulse laser beam with a narrow spectrum width.
it can. As a result, laser light with a particularly narrow spectral width
Required applications, such as wavelength converters and illumination for exposure
This is useful as a lighting device. The invention described in [Claim 8] is based on [Claim 8]
The pulse laser oscillation device described in [4] is a semiconductor laser.
Because it is a pumped solid-state laser device, in the prior art,
In particular, it was difficult to obtain high peak level pulsed laser light
The output of a semiconductor laser pumped solid-state laser
Easily set pulse peak level to desired high peak level
can do. As a result, ease of handling, etc.
Has many advantages, but the excitation energy is small.
As a result, an output pulse having a high peak value can be obtained.
Take advantage of semiconductor laser-excited solid-state laser devices
Thus, the use can be further expanded. By the way
Suitable for ablation and wavelength conversion
Can be done. The invention described in [Claim 9] is based on [Claim 9]
3] In the pulse laser oscillation device described in
Switch element, cavity dump element and polarizing beam splitter
Is placed on one side of the laser medium while the Q switch
Laser light amplified by vibration
Section so that it can be output to the
The same function as the invention described in Item 4] is performed by one polarizing bead.
It can be realized by a musplitter. As a result,
The same effect as that of the device described in claim 4 can be obtained by one polarization
With a small number of elements
You. Therefore, the cost of the device is reduced accordingly.
be able to. The invention described in [Claim 10]
The pulse according to any one of [3] or [9].
In a laser oscillation device, a Q switch element and a cavity
Since all of the dump elements are made of electro-optic crystal, Q
Both switch oscillation and cavity dump are electro-optical
X-axis of laser light generated in proportion to the voltage applied to the crystal and
The polarization state is changed through the phase difference generated in the Y-axis direction component.
It can be realized by doing. As a result,
Solid state Q switch oscillation function and cavity dump function
It can be realized by a crystal, and the device configuration becomes easy. The invention described in [Claim 11] is based on [Claim
The pulse according to any one of [3] or [9].
In the laser oscillation device, the Q switch element is
Q-switch oscillation is generated by acousto-optic crystal
Can be realized by refracting the optical axis more.
You. As a result, even in an apparatus using an acousto-optic crystal,
The effects of the invention described in [3] to [5] are exhibited.
be able to. The invention described in claim 12 is based on claim
Item 3] In the pulse laser oscillation device described in [3],
Switch element and cavity dump element with one electric light
Pulsed electric current, which is formed by
Q switch oscillation is performed at the rise of pressure.
Make a cavity dump at the fall.
As a result, the same Q-square as the invention described in [Claim 3] is obtained.
Switch oscillation and the subsequent cavity dump
It can be performed with a gas-optic crystal. As a result,
Cavity dump oscillation function and cavity dump function
High quality square wave pulse voltage that can be realized with the minimum number of elements
Is required, but the cost of the equipment is the most
It will be cheaper. The invention described in [Claim 13] is based on [Claim 13]
Item 10].
The magnitude of the voltage applied to the
By making the rise time of the voltage variable,
Adjust the pulse width of the output laser light
So that the cavity dump element
The pulse laser light obtained by the above becomes elliptically polarized light,
Any one of the polarization components is selected and output.
As a result, the polarization component extracted to the outside is adjusted by the applied voltage.
To adjust the peak value of the output laser light,
A laser with the optimum peak value and pulse width for the application
The light can be easily obtained. By the way, for processing etc.
Depending on the application, when a high peak value laser beam is required
Even so, if this is too high it will damage the work
May need to be addressed.
You. The invention as set forth in claim 14 is based on the claim
Item 12. The pulse laser oscillation device according to item 12,
Fall of pulse voltage applied to the activity dump device
By changing the time, the applied pulse voltage
The pulse width of the output laser light can be adjusted accordingly
With a cavity dump element
The pulsed laser light becomes elliptically polarized light,
One of the polarization components is selected and output. The invention described in [Claim 15]
[Claim 3] or any one of [Claim 9] to [Claim 14]
In the pulse laser oscillation device described in
Continuous wave laser narrower than the spectrum width of the output laser light of the device
Seed laser that emits laser light is added.
Of the seed light output by the polarization beam splitter to the resonator side.
Because it is configured to capture and shoot,
It is possible to obtain an output pulse laser beam with a narrow spectrum width.
Wear. As a result, laser light with a particularly narrow spectral width is required.
Required applications, such as wavelength converters and illumination for exposure
This is useful as a device. The invention described in [Claim 16] is based on [Claim
Item 3] or any of [Claim 9] to [Claim 15]
The pulse laser oscillation device described in one is a semiconductor laser
Because it is a pumped solid-state laser device, in the prior art,
In particular, it was difficult to obtain high peak level pulsed laser light
The output of a semiconductor laser pumped solid-state laser
Easily set pulse peak level to desired high peak level
can do. As a result, ease of handling, etc.
Has many advantages, but the excitation energy is small.
As a result, an output pulse having a high peak value can be obtained.
Take advantage of semiconductor laser-excited solid-state laser devices
Thus, the use can be further expanded. By the way
Suitable for ablation and wavelength conversion
Can be done. The invention described in [Claim 17] is based on [Claim 17]
Item 3] or any of [Claim 9] to [Claim 16]
In the pulse laser oscillation device described in one,
Continuous wave narrower than the spectral width of the output laser light of the vibration device
Seed laser that emits laser light and this seed laser
Polarizing beam splitter that reflects the applied seed light to the resonator side
And the seed light reflected by this polarizing beam splitter
And the output laser light is
This output level is transmitted to the outside through the
The laser beam also has light rotating means for rotating the laser beam by a predetermined angle, and the output laser
Seed light enters the resonator through the same optical path as the laser light
So that they can face each other in opposite directions.
Each of the seed light and the output laser light is separated by a predetermined angle by the light rotating means.
Can rotate, and as a result of this rotation,
Make sure that the output laser beams do not interfere with each other on the same optical axis.
Can be As a result, the light path for seed light input and
The optical path for output of the output laser light can be shared,
Introducing seed light into the laser cavity with no device configuration
Can be. The invention described in [Claim 18] is based on [Claim 18]
Item 17].
Rotating means is formed by Faraday rotator and half-wave plate
Seed light and output laser light traveling in opposite directions
At a predetermined angle with a Faraday rotator and a half-wave plate
Can rotate each other, and as a result of this rotation
And output laser beams do not interfere with each other on the same optical axis.
can do. As a result, the optical path for seed light input
And the optical path for output of the output laser light.
The fewest elements such as a ladder rotator and a half-wave plate
Configuration allows seed light to be introduced into the laser cavity
You.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1の実施の形態に係るパルスレーザ
発振装置を示すブロック線図である。 【図2】図1に示す装置の各部の波形を示す波形図であ
る。 【図3】本発明の第2の実施の形態に係るパルスレーザ
発振装置を示すブロック線図である。 【図4】本発明の第3の実施の形態に係るパルスレーザ
発振装置を示すブロック線図である。 【図5】図4に示す装置の各部の波形を示す波形図であ
る。 【図6】図1に示す装置のキャビティダンプ素子10
に、急峻に立ち上がる1/4λ電圧を印加した場合の各
部の波形を示す波形図である。 【図7】図1に示す装置のキャビティダンプ素子10
に、急峻に立ち上がる1/4λ電圧未満の電圧を印加し
た場合の各部の波形を示す波形図である。 【図8】図1に示す装置のキャビティダンプ素子10
に、緩やかに立ち上がる1/4λ電圧を印加した場合の
各部の波形を示す波形図である。 【図9】キャビティダンプ素子に対する印加電圧を図6
(a)、図7(a)及び図8(a)に示すようにした場
合のキャビティダンプ素子10及び偏光ビームスプリッ
タ11部分における偏光の態様を概念的に示す説明図で
ある。 【図10】本発明の第4の実施の形態に係るパルスレー
ザ発振装置を示すブロック線図である。 【図11】図11に示す装置におけるレーザ光の偏光の
態様を概念的に示しており、(a)はその種光レーザ、
(b)はその出力レーザ光の偏光を示す説明図である。 【図12】従来技術に係るパルスレーザ発振装置を示す
ブロック線図である。 【図13】図12の各部の波形を示す波形図である。 【符号の説明】 1 レーザ媒質 2 半導体レーザ 3 高反射率ミラー 5 Qスイッチ素子 6 偏光ビームスプリッタ 7 1/4λ板 8 駆動電源 9 高電圧パルサ 10 キャビティダンプ素子 11 偏光ビームスプリッタ 12 高電圧パルサ 13 マスタパルサ 14 高反射率ミラー 15 高電圧矩形波パルサ 16 種光レーザ 17 偏光ビームスプリッタ 18 ファラデローテータ 19 1/2λ板
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a pulse laser oscillation device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform chart showing waveforms at various parts of the apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a pulse laser oscillation device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing a pulse laser oscillation device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a waveform chart showing waveforms at various parts of the device shown in FIG. 4; FIG. 6 shows a cavity dump element 10 of the apparatus shown in FIG.
FIG. 6 is a waveform chart showing waveforms of various parts when a λλ voltage that rises steeply is applied. FIG. 7 shows a cavity dump element 10 of the apparatus shown in FIG.
FIG. 5 is a waveform diagram showing waveforms of various parts when a voltage of less than a λλ voltage that rises steeply is applied. FIG. 8 shows a cavity dump element 10 of the apparatus shown in FIG.
FIG. 6 is a waveform diagram showing waveforms of various parts when a 立 ち λ voltage that gradually rises is applied. FIG. 9 shows the voltage applied to the cavity dump element in FIG.
FIG. 9A is an explanatory view conceptually showing a polarization mode in the cavity dump element 10 and the polarization beam splitter 11 in the case shown in FIG. 7A and FIG. FIG. 10 is a block diagram showing a pulse laser oscillation device according to a fourth embodiment of the present invention. 11A and 11B conceptually show a mode of polarization of a laser beam in the apparatus shown in FIG. 11, wherein FIG.
(B) is an explanatory view showing the polarization of the output laser light. FIG. 12 is a block diagram showing a pulse laser oscillation device according to the related art. FIG. 13 is a waveform chart showing waveforms at various parts in FIG. [Description of Signs] 1 Laser medium 2 Semiconductor laser 3 High reflectivity mirror 5 Q switch element 6 Polarization beam splitter 7 1 / 4λ plate 8 Drive power supply 9 High voltage pulser 10 Cavity dump element 11 Polarization beam splitter 12 High voltage pulser 13 Master pulser 14 High reflectivity mirror 15 High voltage rectangular wave pulser 16 Seed light laser 17 Polarizing beam splitter 18 Faraday rotator 19 1 / 2λ plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H079 AA02 AA04 BA01 BA02 CA24 DA02 KA06 KA14 KA17 KA18 5F072 HH07 KK15 PP07 SS06 SS08 YY06    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    F-term (reference) 2H079 AA02 AA04 BA01 BA02 CA24                       DA02 KA06 KA14 KA17 KA18                 5F072 HH07 KK15 PP07 SS06 SS08                       YY06

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 励起光源によりレーザ媒質を励起し、こ
のレーザ媒質から放射する光を共振器で往復増幅してパ
ルスレーザ光を得るパルスレーザ発振方法において、 レーザ媒質の両側の高反射率ミラー間にレーザ光を完全
に閉じ込めた状態でQスイッチ発振を行わせ、共振器内
に蓄積されたパルス光のピークレベル近傍で、続けてキ
ャビティダンプを行ない、共振器内部に蓄積されたエネ
ルギーを瞬間的に外部に取り出すことによりパルスレー
ザ光を得ることを特徴とするパルスレーザ光の発振方
法。 【請求項2】 〔請求項1〕に記載するパルスレーザ発
振方法において、 出力レーザ光のスペクトル幅よりも狭い連続波レーザ光
を種光とし、この種光を共振器内に入射させることを特
徴とするパルスレーザ発振方法。 【請求項3】 レーザ媒質、これを励起する励起用光源
及びレーザ媒質が放射した光を往復増幅する共振器を有
してパルスレーザ光を得るパルスレーザ発振装置におい
て、 レーザ媒質の両側に高反射率ミラーをそれぞれ配設して
なる共振器間にQスイッチ素子及びキャビティダンプ素
子を配設し、レーザ光を共振器内に完全に閉じ込めた状
態でQスイッチ発振を行わせ、共振器内に蓄積されたパ
ルスレーザ光のピークレベル近傍で、キャビティダンプ
素子を動作させ、続けてキャビティダンプを行なわせ、
共振器内部に蓄積されたエネルギーを瞬間的に外部に取
り出すように構成したことを特徴とするパルスレーザ発
振装置。 【請求項4】 〔請求項3〕に記載するパルスレーザ発
振装置において、 Qスイッチ素子とキャビティダンプ素子をレーザ媒質の
両側に振り分けて配設する一方、Qスイッチ素子とキャ
ビティダンプ素子とのそれぞれに隣接させて偏光ビーム
スプリッタを配設し、Qスイッチ発振により増幅された
レーザ光をキャビティダンプして外部に出力することが
できるように構成したことを特徴とするパルスレーザ発
振装置。 【請求項5】 〔請求項4〕に記載するパルスレーザ発
振装置において、 Qスイッチ素子とキャビティダンプ素子とは何れも電気
光学結晶で形成したことを特徴とするパルスレーザ発振
装置。 【請求項6】 〔請求項4〕に記載するパルスレーザ発
振装置において、 Qスイッチ素子を音響光学結晶で形成したことを特徴と
するパルスレーザ発振装置。 【請求項7】 〔請求項4〕に記載するパルスレーザ発
振装置において、 当該発振装置の出力レーザ光のスペクトル幅よりも狭い
連続波レーザ光を放射する種光レーザを追加し、この種
光レーザが出力する種光を偏光ビームスプリッタで共振
器側に反射して取り込むように構成したことを特徴とす
るパルスレーザ発振装置。 【請求項8】 〔請求項4〕に記載するパルスレーザ発
振装置は、半導体レーザ励起固体レーザ装置であること
を特徴とするパルスレーザ装置。 【請求項9】 〔請求項3〕に記載するパルスレーザ発
振装置において、 Qスイッチ素子、キャビティダンプ素子及び偏光ビーム
スプリッタをレーザ媒質の片側に配設する一方、Qスイ
ッチ発振により増幅されたレーザ光をキャビティダンプ
して外部に出力することができるように構成したことを
特徴とするパルスレーザ発振装置。 【請求項10】 〔請求項3〕又は〔請求項9〕の何れ
か一つに記載するパルスレーザ発振装置において、 Qスイッチ素子とキャビティダンプ素子とは何れも電気
光学結晶で形成したことを特徴とするパルスレーザ発振
装置。 【請求項11】 〔請求項3〕又は〔請求項9〕の何れ
か一つに記載するパルスレーザ発振装置において、 Qスイッチ素子を音響光学結晶で形成したことを特徴と
するパルスレーザ発振装置。 【請求項12】 〔請求項3〕に記載するパルスレーザ
発振装置において、 Qスイッチ素子及びキャビティダンプ素子を一個の電気
光学結晶で形成し、この電気光学結晶に供給するパルス
電圧の立ち上がりでQスイッチ発振を行わせるととも
に、その立ち下がりでキャビティダンプを行わせるよう
に構成したことを特徴とするパルスレーザ発振装置。 【請求項13】 〔請求項10〕に記載するパルスレー
ザ発振装置において、 キャビティダンプ素子に印加する電圧の大きさ、又はこ
の電圧の立ち上がり時間を可変とすることにより、印加
する電圧に対応して出力レーザ光のパルス幅を調節する
ことができるように構成したことを特徴とするパルスレ
ーザ発振装置。 【請求項14】 〔請求項12〕に記載するパルスレー
ザ発振装置において、 キャビティダンプ素子に印加す
るパルス電圧の立ち下がり時間を可変とすることによ
り、印加するパルス電圧に対応して出力レーザ光のパル
ス幅を調節することができるように構成したことを特徴
とするパルスレーザ発振装置。 【請求項15】 〔請求項3〕又は〔請求項9〕乃至
〔請求項14〕の何れか一つに記載するパルスレーザ発
振装置において、 当該発振装置の出力レーザ光のスペクトル幅よりも狭い
連続波レーザ光を放射する種光レーザを追加し、この種
光レーザが出力する種光を偏光ビームスプリッタで共振
器側に反射して取り込むように構成したことを特徴とす
るパルスレーザ発振装置。 【請求項16】 〔請求項3〕又は〔請求項9〕乃至
〔請求項15〕の何れかに一つに記載するパルスレーザ
発振装置は、半導体レーザ励起固体レーザ装置であるこ
とを特徴とするパルスレーザ装置。 【請求項17】 〔請求項3〕又は〔請求項9〕乃至
〔請求項16〕の何れかに一つに記載するパルスレーザ
発振装置において、 当該発振装置の出力レーザ光のスペクトル幅よりも狭い
連続波レーザ光を放射する種光レーザと、 この種光レーザが出力する種光を共振器側に反射する偏
光ビームスプリッタと、 この偏光ビームスプリッタで反射した種光を所定角度回
転するとともに、上記出力レーザ光が上記偏光ビームス
プリッタを介して外部に透過するようにこの出力レーザ
光も所定角度回転する光回転手段とを有し、 出力レーザ光と同一光路を介して種光を共振器内に入射
させることができるように構成したことを特徴とするパ
ルスレーザ発振装置。 【請求項18】 〔請求項17〕に記載するパルスレー
ザ発振装置において、 光回転手段はファラデローテータ及び1/2波長板で形
成したことを特徴とするパルスレーザ発振装置。
Claims: 1. A pulsed laser oscillation method in which a laser medium is excited by an excitation light source and light emitted from the laser medium is reciprocally amplified by a resonator to obtain pulsed laser light. Q-switch oscillation is performed with the laser light completely confined between the high-reflectance mirrors, and a cavity dump is continuously performed near the peak level of the pulse light accumulated in the resonator, and accumulated inside the resonator. A pulsed laser beam oscillation method, wherein a pulsed laser beam is obtained by instantaneously taking out the emitted energy to the outside. 2. The pulse laser oscillation method according to claim 1, wherein a continuous wave laser beam having a narrower spectral width than an output laser beam is used as a seed beam, and the seed beam is made to enter the resonator. Laser oscillation method. 3. A pulse laser oscillation device for obtaining a pulsed laser beam having a laser medium, an excitation light source for exciting the laser medium, and a resonator for reciprocally amplifying light emitted from the laser medium, wherein a high reflection is provided on both sides of the laser medium. A Q-switch element and a cavity dump element are arranged between the resonators with the ratio mirrors, respectively, and the laser light is completely confined in the resonator so that Q-switch oscillation is performed and accumulated in the resonator. In the vicinity of the peak level of the pulsed laser light, the cavity dump device is operated, and the cavity dump is continuously performed.
A pulse laser oscillation device characterized in that energy stored inside a resonator is instantaneously extracted to the outside. 4. The pulse laser oscillation device according to claim 3, wherein the Q switch element and the cavity dump element are separately arranged on both sides of the laser medium, and the Q switch element and the cavity dump element are respectively disposed. A pulse laser oscillation device, comprising: a polarizing beam splitter disposed adjacent to a laser beam amplified by a Q-switch oscillation so that a cavity beam can be dumped and output to the outside. 5. The pulse laser oscillation device according to claim 4, wherein each of the Q switch element and the cavity dump element is formed of an electro-optic crystal. 6. The pulse laser oscillation device according to claim 4, wherein the Q switch element is formed of an acousto-optic crystal. 7. The pulse laser oscillation device according to claim 4, further comprising a seed light laser that emits a continuous wave laser light having a narrower spectral width than an output laser light of the oscillation device. 1. A pulse laser oscillation device characterized in that the seed light output from the laser beam is reflected by a polarization beam splitter toward a resonator and is taken in. 8. A pulse laser device according to claim 4, wherein the pulse laser oscillation device is a semiconductor laser pumped solid-state laser device. 9. The pulse laser oscillation device according to claim 3, wherein the Q switch element, the cavity dump element, and the polarization beam splitter are disposed on one side of the laser medium, and the laser light amplified by the Q switch oscillation. Characterized in that it is configured to be able to cavity dump and output the same to the outside. 10. The pulse laser oscillation device according to claim 3, wherein both the Q switch element and the cavity dump element are formed of an electro-optic crystal. Pulse laser oscillation device. 11. The pulse laser oscillation device according to claim 3, wherein the Q switch element is formed of an acousto-optic crystal. 12. The pulse laser oscillation device according to claim 3, wherein the Q switch element and the cavity dump element are formed of one electro-optic crystal, and the Q switch is turned on at the rise of a pulse voltage supplied to the electro-optic crystal. A pulse laser oscillation device configured to cause oscillation and perform a cavity dump at the fall of the oscillation. 13. The pulse laser oscillation device according to claim 10, wherein the magnitude of the voltage applied to the cavity dump element or the rise time of this voltage is made variable to correspond to the applied voltage. A pulse laser oscillation device characterized in that the pulse width of output laser light can be adjusted. 14. The pulse laser oscillation device according to claim 12, wherein the fall time of the pulse voltage applied to the cavity dump element is made variable so that the output laser light can be changed in accordance with the applied pulse voltage. A pulse laser oscillation device characterized in that a pulse width can be adjusted. 15. The pulse laser oscillation device according to claim 3, wherein the continuous wave width is smaller than the spectrum width of the output laser light of the oscillation device. 1. A pulse laser oscillation device comprising: a seed light laser that emits a wave laser light; and a seed light output by the seed light laser is reflected by a polarization beam splitter toward a resonator side to be taken in. 16. A pulse laser oscillation device according to any one of [3] or [9] to [15] is a semiconductor laser pumped solid-state laser device. Pulse laser device. 17. The pulse laser oscillation device according to claim 3, wherein the spectrum width of the output laser light of the oscillation device is narrower. A seed light laser that emits continuous wave laser light; a polarizing beam splitter that reflects the seed light output by the seed light laser to the resonator side; and a seed light that is reflected by the polarizing beam splitter is rotated by a predetermined angle. Light rotating means for rotating the output laser light by a predetermined angle so that the output laser light is transmitted through the polarization beam splitter to the outside; and the seed light enters the resonator through the same optical path as the output laser light. A pulsed laser oscillation device characterized in that it can be made incident. 18. The pulse laser oscillation device according to claim 17, wherein the light rotating means is formed by a Faraday rotator and a half-wave plate.
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