JP2001358394A - Qスイッチ固体レーザ発振方法及びその装置 - Google Patents

Qスイッチ固体レーザ発振方法及びその装置

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JP2001358394A
JP2001358394A JP2000180162A JP2000180162A JP2001358394A JP 2001358394 A JP2001358394 A JP 2001358394A JP 2000180162 A JP2000180162 A JP 2000180162A JP 2000180162 A JP2000180162 A JP 2000180162A JP 2001358394 A JP2001358394 A JP 2001358394A
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yag crystal
state laser
laser
oscillation
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JP2000180162A
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English (en)
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Junji Fujiwara
淳史 藤原
Michio Nakayama
通雄 中山
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】パルスレーザ光の発振タイミングが変動しない
こと。 【解決手段】光共振器3内に、Nd3+:YAG結晶4
とCr4+:YAG結晶5とを配置し、かつNd3+
YAG結晶4を光励起するためのレーザダイオード6を
配置したQスイッチ固体レーザ発振装置におけるCr
4+:YAG結晶5の横に、Cr4+:YAG結晶5に
対してNd3+:YAG結晶4の発振波長1.06μm
のレーザ光を照射するためのレーザダイオード10を配
置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体レーザ媒質と
過飽和吸収体とを光共振器内に配置し、固体レーザ媒質
を光励起することによりビーム広がり角が小さく、かつ
パルス幅が数十nsと短いいわゆるジャンアントパルス
レーザ光を発振させるQスイッチ固体レーザ発振方法及
びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5はQスイッチ固体レーザ装置の構成
図である。2枚のミラー1,2により光共振器3が構成
されている。この光共振器3内には、固体レーザ媒質と
してNd3+:YAG結晶4と過飽和吸収体としてCr
4+:YAG結晶5とが配置されている。又、光共振器
3の光軸方向すなわちNd3+:YAG結晶4と直列方
向となるところには、Nd3+:YAG結晶4を光励起
するためのレーザダイオード6が配置されている。な
お、このレーザダイオード6は、光共振器3の横に配置
してもよい。
【0003】このように構成された装置の動作について
図6を参照して説明する。
【0004】レーザダイオード6からレーザダイオード
光が出力されると、このレーザダイオード光はN
3+:YAG結晶4に照射され、このNd3+:YA
G結晶4は光励起される。この光励起によりNd3+
YAG結晶4への光励起量すなわち蛍光量が次第に増加
すると共に、Cr4+:YAG結晶5の損失が減少す
る。そして、Nd3+:YAG結晶4の蛍光量が所定の
量に達し、Cr4+:YAG結晶5の損失がなくなる
と、ビーム広がり角が小さく、かつパルス幅が数十ns
と短いいわゆるジャンアントパルスレーザ光が出力され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ダイオード6からレーザダイオード光の強度(レーザダ
イオード強度)が例えば強度a又はaのように変動
すると、これに対応してNd3+:YAG結晶4の蛍光
量もレーザダイオード強度aのときに蛍光量b 、レ
ーザダイオード強度aのときに蛍光量b2のようにそ
の増加する時間が変動し、かつCr4+:YAG結晶5
の損失もレーザダイオード強度aのときに損失c1、
レーザダイオード強度aのときに損失cのようにそ
の減少する時間が変動する。
【0006】このため、ジャンアントパルスレーザ光の
発振は、高いレーザダイオード強度aのときに時間的
に早く発生し(時刻t)、低いレーザダイオード強度
のときに時間的に遅く発生する(時刻t)。
【0007】このようにレーザダイオード6のレーザダ
イオード強度が変動すると、ジャンアントパルスレーザ
光の発振タイミングが変動してしまい、例えばレーザ加
工を行うと、正確にレーザ加工できない。
【0008】そこで本発明は、パルスレーザ光の発振タ
イミングが変動することがないQスイッチ固体レーザ発
振方法及びその装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、固体レーザ媒
質と過飽和吸収体とを光共振器内に配置し、前記固体レ
ーザ媒質を光励起することによりパルスレーザ光を発振
させるQスイッチ固体レーザ発振方法において、前記過
飽和吸収体に対して前記固体レーザ媒質の発振波長の光
を照射することを特徴とするQスイッチ固体レーザ発振
方法である。
【0010】又、本発明は、上記Qスイッチ固体レーザ
発振方法において、前記固体レーザ媒質としてN
3+:YAG結晶を用い、前記過飽和吸収体としてC
4+:YAG結晶を用いた場合、前記Cr4+:YA
G結晶に対して前記Nd3+:YAG結晶の発振波長
1.06μmの光を照射することを特徴とするものであ
る。
【0011】又、本発明は、固体レーザ媒質と過飽和吸
収体とを光共振器内に配置し、かつ前記固体レーザ媒質
を光励起するための励起光源を備えたQスイッチ固体レ
ーザ発振装置において、前記過飽和吸収体に対して前記
固体レーザ媒質の発振波長の光を照射するための照射光
源を具備したことを特徴とするQスイッチ固体レーザ発
振装置である。
【0012】又、本発明は、上記Qスイッチ固体レーザ
発振装置において、前記光源は、前記光共振器の横又は
直列方向となるところに配置されることを特徴とするも
のである。
【0013】又、本発明は、上記Qスイッチ固体レーザ
発振装置において、前記固体レーザ媒質としてN
3+:YAG結晶を用い、前記過飽和吸収体としてC
4+:YAG結晶を用いた場合、前記光源は、前記C
4+:YAG結晶に対して前記Nd3+:YAG結晶
の発振波長1.06μmのレーザダイオード光を照射す
るレーザダイオードであることを特徴とするものであ
る。
【0014】又、本発明は、上記Qスイッチ固体レーザ
発振装置において、前記Nd3+:YAG結晶に照射す
る前記レーザダイオード光のビーム径を、前記光共振器
でのTEM00モードのビーム径又はこのビーム径より
も小さく集光することを特徴とするものである。
【0015】又、本発明は、上記Qスイッチ固体レーザ
発振装置において、前記レーザダイオードは、シングル
モードのレーザダイオード光を出力することを特徴とす
るものである。
【0016】
【発明の実施の形態】(1)以下、本発明の第1の実施の
形態について図面を参照して説明する。なお、図5と同
一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略す
る。
【0017】図1はQスイッチ固体レーザ発振装置の構
成図である。過飽和吸収体としてのCr4+:YAG結
晶5の横には、このCr4+:YAG結晶5に対してN
:YAG結晶4の発振波長の光を照射するための
レーザダイオード10が配置されている。このレーザダ
イオード10は、Nd3+:YAG結晶4の発振波長
1.06μmのレーザ光を出力するものとなっている。
【0018】次に、上記の如く構成された装置の動作に
ついて図2に示す動作タイミング図を参照して説明す
る。
【0019】レーザダイオード6から励起光が出力され
ると、この励起光はNd3+:YAG結晶4に照射さ
れ、このNd3+:YAG結晶4は光励起される。この
光励起によりNd3+:YAG結晶4への光励起量すな
わち蛍光量が次第に増加すると共に、Cr4+:YAG
結晶5の損失が減少する。
【0020】このとき、レーザダイオード6からの励起
光強度が例えば強度a又はaのように変動すると、
これに対応してNd3+:YAG結晶4の蛍光量も励起
光強度aのときに蛍光量b、励起光強度aのとき
に蛍光量bのようにその増加する時間が変動し、かつ
Cr4+:YAG結晶5の損失も励起光強度aのとき
に損失c、励起光強度aのときに損失cのように
その減少する時間が変動する。
【0021】ここで、レーザダイオード10からNd
3+:YAG結晶4の発振波長1.06μmのレーザ光
を出力すると、このレーザ光は、Cr4+:YAG結晶
5に照射される。
【0022】このレーザ光の照射によりCr4+:YA
G結晶5の損失は短い時間で引き下げられ、これによっ
てQスイッチ動作が起こる。この結果、ビーム広がり角
が小さく、かつパルス幅が数十nsと短いいわゆるジャ
ンアントパルスレーザ光が出力される。すなわち、レー
ザダイオード6の励起光強度の変動に関係なく、励起光
のCr4+:YAG結晶5への照射の直後に、ジャンア
ントパルスレーザ光が出力される。
【0023】このように上記第1の実施の形態において
は、Cr4+:YAG結晶5の横に、Cr4+:YAG
結晶5に対してNd3+:YAG結晶4の発振波長1.
06μmのレーザ光を照射するためのレーザダイオード
10を配置したので、レーザダイオード6の励起光強度
が変動したとしても、ジャンアントパルスレーザ光の発
振タイミングは、レーザダイオード10からCr4+
YAG結晶5へのレーザ光の入射タイミングで決定で
き、ジャンアントパルスレーザ光の発振タイミングを時
間的に前後に変動させずに、一定の発振タイミングでジ
ャンアントパルスレーザ光を出力できる。
【0024】従って、ジャンアントパルスレーザ光の発
振タイミングを一定のタイミングで発振でき、レーザ加
工に適用すれば、正確なレーザ加工ができる。なお、レ
ーザダイオード10からのレーザ光の出力タイミングを
制御すれば、所望のタイミングでジャンアントパルスレ
ーザ光を発振できる。
【0025】又、レーザダイオード10からの波長1.
06μmのレーザ光をCr4+:YAG結晶5に入射す
る際に、モードマッチングするように入射させるように
すれば、発振光のシード光となり、横モードを制御でき
る。
【0026】又、レーザダイオード10からCr4+
YAG結晶5に入射するレーザ光をシングルモードにす
ることで、縦モードもシングルモードにすることが可能
である。
【0027】(2)次に、本発明の第2の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図1と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【0028】図3はQスイッチ固体レーザ発振装置の構
成図である。このQスイッチ固体レーザ発振装置は、N
3+:YAG結晶4を光励起するためのレーザダイオ
ード6を、このNd3+:YAG結晶4の横に配置した
ものである。
【0029】このような構成であっても、Nd3+:Y
AG結晶4の光励起する励起光の入射方向が異なるだけ
で、上記第1の実施の形態と同様に、レーザダイオード
6の励起光強度が変動したとしても、ジャンアントパル
スレーザ光の発振タイミングは、レーザダイオード10
からCr4+:YAG結晶5へのレーザ光の入射タイミ
ングで決定でき、ジャンアントパルスレーザ光の発振タ
イミングを時間的に前後に変動させずに、一定の発振タ
イミングでジャンアントパルスレーザ光を出力できる。
【0030】(3)次に、本発明の第3の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図1と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【0031】図4はQスイッチ固体レーザ発振装置の構
成図である。このQスイッチ固体レーザ発振装置は、C
4+:YAG結晶5に対してNd3+:YAG結晶4
の発振波長1.06μmのレーザ光を照射するためのレ
ーザダイオード10を、光共振器3の直列方向となると
ころに配置したものである。
【0032】このような構成であっても、Cr4+:Y
AG結晶5に対して発振波長1.06μmのレーザ光を
照射する方向が異なるだけで、上記第1の実施の形態と
同様に、レーザダイオード6の励起光強度が変動したと
しても、ジャンアントパルスレーザ光の発振タイミング
は、レーザダイオード10からCr4+:YAG結晶5
へのレーザ光の入射タイミングで決定でき、ジャンアン
トパルスレーザ光の発振タイミングを時間的に前後に変
動させずに、一定の発振タイミングでジャンアントパル
スレーザ光を出力できる。
【0033】なお、本発明は、上記第1乃至第3の実施
の形態に限定されるものでなく次の通りに変形してもよ
い。
【0034】例えば、Nd3+:YAG結晶4に照射す
るレーザダイオード10のビーム径を、光共振器4での
TEM00モードのビーム径又はこのビーム径よりも小
さく集光してCr4+:YAG結晶5に照射してもよ
い。このようにすればCr4+:YAG結晶5の共振器
損失は、励起光を照射した中心部分のみが低減され、高
次モードの発振が抑制され、基本モードのみのジャンア
ントパルスレーザ光を発振できる。これは、アパーチャ
を挿入したのと同様な作用が得られる。
【0035】又、上記第1乃至第3の実施の形態では、
固体レーザ媒質としてNd3+:YAG結晶4、過飽和
吸収体としてCr4+:YAG結晶5を用いた場合につ
いて説明したが、これに限らず他の物質を用いてもよ
い。
【0036】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、パ
ルスレーザ光の発振タイミングが変動することがないQ
スイッチ固体レーザ発振方法及びその装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるQスイッチ固体レーザ発振装置
の第1の実施の形態を示す構成図。
【図2】本発明に係わるQスイッチ固体レーザ発振装置
の第1の実施の形態の動作タイミング図。
【図3】本発明に係わるQスイッチ固体レーザ発振装置
の第2の実施の形態を示す構成図。
【図4】本発明に係わるQスイッチ固体レーザ発振装置
の第3の実施の形態を示す構成図。
【図5】従来のQスイッチ固体レーザ装置の構成図。
【図6】同装置の動作タイミング図。
【符号の説明】
1,2:ミラー 3:光共振器 4:Nd3+:YAG結晶 5:Cr4+:YAG結晶 6:レーザダイオード 10:レーザダイオード

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体レーザ媒質と過飽和吸収体とを光共
    振器内に配置し、前記固体レーザ媒質を光励起すること
    によりパルスレーザ光を発振させるQスイッチ固体レー
    ザ発振方法において、 前記過飽和吸収体に対して前記固体レーザ媒質の発振波
    長の光を照射することを特徴とするQスイッチ固体レー
    ザ発振方法。
  2. 【請求項2】 前記固体レーザ媒質としてNd3+:Y
    AG結晶を用い、前記過飽和吸収体としてCr4+:Y
    AG結晶を用いた場合、前記Cr4+:YAG結晶に対
    して前記Nd3+:YAG結晶の発振波長1.06μm
    の光を照射することを特徴とする請求項1記載のQスイ
    ッチ固体レーザ発振方法。
  3. 【請求項3】 固体レーザ媒質と過飽和吸収体とを光共
    振器内に配置し、かつ前記固体レーザ媒質を光励起する
    ための励起光源を備えたQスイッチ固体レーザ発振装置
    において、 前記過飽和吸収体に対して前記固体レーザ媒質の発振波
    長の光を照射するための照射光源、を具備したことを特
    徴とするQスイッチ固体レーザ発振装置。
  4. 【請求項4】 前記光源は、前記光共振器の横又は直列
    方向となるところに配置されることを特徴とする請求項
    3記載のQスイッチ固体レーザ発振装置。
  5. 【請求項5】 前記固体レーザ媒質としてNd3+:Y
    AG結晶を用い、前記過飽和吸収体としてCr4+:Y
    AG結晶を用いた場合、前記光源は、前記Cr4+:Y
    AG結晶に対して前記Nd3+:YAG結晶の発振波長
    1.06μmの光を照射するレーザダイオードであるこ
    とを特徴とする請求項3記載のQスイッチ固体レーザ発
    振装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102044836A (zh) * 2010-10-28 2011-05-04 福州高意通讯有限公司 一种可调谐输出脉宽的微片激光器
WO2016117870A1 (ko) * 2015-01-20 2016-07-28 김남성 고효율 레이저 점화장치
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