JP2002033534A - レーザ発振器 - Google Patents

レーザ発振器

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JP2002033534A
JP2002033534A JP2000213075A JP2000213075A JP2002033534A JP 2002033534 A JP2002033534 A JP 2002033534A JP 2000213075 A JP2000213075 A JP 2000213075A JP 2000213075 A JP2000213075 A JP 2000213075A JP 2002033534 A JP2002033534 A JP 2002033534A
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laser
rod
state laser
laser rod
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JP2000213075A
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English (en)
Inventor
Fumio Matsuzaka
文夫 松坂
Seiji Fukutomi
誠二 福冨
Akihiro Nishimi
昭浩 西見
Minoru Uehara
実 上原
Yoshihisa Yamauchi
淑久 山内
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強い入熱で生じた高出力のレーザ光をエネル
ギー効率良く発振させると共にビーム品質を良くする。 【解決手段】 レーザ媒質の固体レーザロッド5と、固
体レーザロッド5を励起する励起源6と、固体レーザロ
ッド5を冷却する冷却手段8と、固体レーザロッド5よ
り生じたレーザ光の光軸上に位置するレンズ10と、レ
ンズ10を介してレーザ光を導入し得る導入口12を備
え且つビーム品質の良いレーザ光のみを通す光ファイバ
ー11と、光ファイバー11の反レンズ側でレーザ光の
光軸上に位置する光ファイバー側共振器ミラー14と、
固体レーザロッド5の反レンズ側でレーザ光の光軸上に
位置する固体レーザロッド側共振器ミラー16とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を発振す
るレーザ発振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のレーザ発振器は、図4に示す如
く、レーザ媒質である固体レーザロッド1と、固体レー
ザロッド1と並列な複数の励起源の励起ランプ2とを備
え、固体レーザロッド1の軸線上の両側には、互いに対
峙する共振器ミラー3,3を備えている。
【0003】レーザ発振器によってレーザ光を発振する
際には、励起ランプ2より固体レーザロッド1に入熱を
加えて固体レーザロッド1から軸線方向へレーザ光を出
射し、二つの共振器ミラー3,3の間で、固体レーザロ
ッド1からのレーザ光の出射及び固体レーザロッド1へ
のレーザ光の入射を繰り返してレーザ光を共振させ、一
方の共振器ミラー3から外部へ特定のレーザ光を発振す
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高出力
のレーザ光を発振し得るよう固体レーザロッド1に強い
入熱を加える際には、図4に示す如く固体レーザロッド
1においてレンズ状の性質(レンズ効果)を生じること
により、光束の腹と節の部分を作って固体レーザロッド
1にレーザ光が通らない領域4を生じ、当該領域4に蓄
積されたエネルギーを有効に利用できないという問題が
あった。又、強い入熱により固体レーザロッド1にレン
ズ状の性質を生じた際には、レーザ光の発散角が大きく
なり、ビーム品質すなわちレーザ光の集光性が低下する
という問題があった。
【0005】本発明のレーザ発振器は上述した実情に鑑
みてなしたもので、強い入熱で生じた高出力のレーザ光
をエネルギー効率良く発振させると共にビーム品質を良
くすることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、レーザ媒質の固体レーザロッドと、該固体レーザロ
ッドを励起する励起源と、前記固体レーザロッドを冷却
する冷却手段と、前記固体レーザロッドより生じたレー
ザ光の光軸上に位置するレンズと、該レンズを介してレ
ーザ光を導入し得る導入口を備え且つビーム品質の良い
レーザ光のみを通す光ファイバーと、該光ファイバーの
反レンズ側でレーザ光の光軸上に位置する光ファイバー
側共振器ミラーと、前記固体レーザロッドの反レンズ側
でレーザ光の光軸上に位置する固体レーザロッド側共振
器ミラーとを備えたことを特徴とするレーザ発振器、に
係るものである。
【0007】請求項2に記載の発明は、レーザ媒質の固
体レーザロッドと、該固体レーザロッドを励起する励起
源と、前記固体レーザロッドを冷却する冷却手段と、前
記固体レーザロッドより生じたレーザ光の光軸上に位置
するレンズと、該レンズを介してレーザ光を導入し得る
導入口とミラーコーティングされた反導入口側の端部と
を備え且つビーム品質の良いレーザ光のみを通す光ファ
イバーと、前記固体レーザロッドの反レンズ側でレーザ
光の光軸上に位置する固体レーザロッド側共振器ミラー
とを備えたことを特徴とするレーザ発振器、に係るもの
である。
【0008】請求項1又は請求項2に記載の発明におい
て、請求項3に示す如く、冷却手段が、固体レーザロッ
ドの周囲に設けられて水冷し得る流路であってもよい。
【0009】請求項1に記載された発明によれば、高出
力のレーザ光を発振する際には、励起源より固体レーザ
ロッドへ強い入熱を加えて固体レーザロッドよりレーザ
光を出射し、次にレーザ光をレンズにより集光して光フ
ァイバーの導入口より入射させ、光ファイバー内で発散
角の大きいレーザ光をフィルタリングしながら通し、更
に光ファイバー側共振器ミラーと固体レーザロッド側共
振器ミラーとの間で固体レーザロッドと光ファイバーに
対しレーザ光の出射及び入射を繰り返してレーザ光を共
振させ、光ファイバー側共振器ミラーと固体レーザロッ
ド側共振器ミラーのどちらか一方から外部へ大出力のレ
ーザ光を発振する。又、同時に固体レーザロッドを冷却
手段により冷却する。
【0010】請求項2に記載された発明によれば、高出
力のレーザ光を発振する際には、励起源より固体レーザ
ロッドへ強い入熱を加えて固体レーザロッドよりレーザ
光を出射し、次にレーザ光をレンズにより集光して光フ
ァイバーの導入口より入射させ、光ファイバー内で発散
角の大きいレーザ光をフィルタリングしながら通し、更
に光ファイバーのミラーコーティングの端部と固体レー
ザロッド側共振器ミラーとの間で固体レーザロッドと光
ファイバーに対しレーザ光の出射及び入射を繰り返して
レーザ光を共振させ、光ファイバーのミラーコーティン
グの端部と固体レーザロッド側共振器ミラーのどちらか
一方から外部へ大出力のレーザ光を発振する。又、同時
に固体レーザロッドを冷却手段により冷却する。
【0011】このように、固体レーザロッドと光ファイ
バーを組み合わせることにより、固体レーザロッドは、
導波路型の共振器として光束の腹と節の部分を分散する
ので、レーザ光が通らない固体レーザロッドの領域を無
くすようレーザ光は一定のビーム径を保って伝搬し、固
体レーザロッドに蓄積されたエネルギーを有効に利用す
ることができる。同時に光ファイバーは、発散角の大き
いレーザ光を外部に抜けさせるので、発散角の小さいレ
ーザ光のみを伝搬し、大出力のレーザ光であってもビー
ム品質すなわちレーザ光の集光性を向上させることがで
きる。
【0012】請求項3に記載の発明に示す如く、請求項
1又は請求項2の冷却手段が固体レーザロッドの周囲に
設けられて水冷し得る流路であると、固体レーザロッド
へ強い入熱を加えたことによる固体レーザロッドの異常
な温度上昇を抑制するので、適切に高出力のレーザ光を
発振することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。
【0014】図1、図2は本発明のレーザ発振器を実施
する形態の第一例である。
【0015】レーザ発振器は、レーザ媒質である固体レ
ーザロッド5と、固体レーザロッド5に並列な複数の励
起源の励起ランプ6とを備えており、固体レーザロッド
5と励起ランプ6の間には、固体レーザロッド5をOリ
ング7を介して支持すると共に固体レーザロッド5の周
囲を囲む冷却手段の流路8を設け、流路8には水が流れ
るように構成されている。
【0016】ここで、固体レーザロッド5の周囲面は、
レーザ光が反射しないよう粗面にすることなく、レーザ
光を積極的に反射させるよう平滑面にしている。
【0017】固体レーザロッド5の端部9側方には、レ
ンズ10を介して、コア径が小さく且つ拡散角の小さい
光ファイバー11を備えており、光ファイバー11は、
固体レーザロッド5より生じたレーザ光の光軸上に導入
口12を配置して、ビーム品質の良いレーザ光のみを通
すようになっている。
【0018】ここで、固体レーザロッド5の端部と光フ
ァイバー11の導入口12の間に位置するレンズ10
は、レーザ光の光束を固体レーザロッド5の外側及び光
ファイバー11の外側に当てないようレンズ10を調整
して配置されており、固体レーザロッド5の端部9の面
と光ファイバー11の導入口12の面が像転写されるよ
うな光学系が好ましい。
【0019】光ファイバー11の反レンズ側の端部13
近傍には、レーザ光の光軸上に位置するよう光ファイバ
ー側共振器ミラー14を備えている。
【0020】又、固体レーザロッド5の反レンズ側の端
部15近傍には、レーザ光の光軸上に位置する固体レー
ザロッド側共振器ミラー16を備えている。
【0021】以下、本発明を実施する形態の第一例の作
用を説明する。
【0022】高出力のレーザ光を発振する際には、励起
源より固体レーザロッド5へ強い入熱を加えて固体レー
ザロッド5よりレーザ光を出射し、次にレーザ光をレン
ズ10により集光して光ファイバー11の導入口12よ
り入射させ、光ファイバー11内で発散角の大きいレー
ザ光を外部に抜けさせるようフィルタリングしながら通
し、更に光ファイバー側共振器ミラー14と固体レーザ
ロッド側共振器ミラー16との間で固体レーザロッド5
と光ファイバー11に対しレーザ光の出射及び入射を繰
り返してレーザ光を共振させ、光ファイバー側共振器ミ
ラー14と固体レーザロッド側共振器ミラー16のどち
らか一方から外部へ大出力のレーザ光を発振する。又、
同時に冷却手段の流路8に水を流すことにより固体レー
ザロッド5を冷却する。
【0023】このように、固体レーザロッド5と光ファ
イバー11を組み合わせることにより、固体レーザロッ
ド5は、導波路型の共振器として光束の腹と節の部分を
分散するので、レーザ光が通らない固体レーザロッド5
の領域を無くすようレーザ光は一定のビーム径を保って
伝搬し、固体レーザロッド5に蓄積されたエネルギーを
有効に利用することができる。同時に光ファイバー11
は、発散角の大きいレーザ光を外部に抜けさせるので、
発散角の小さいレーザ光のみを伝搬し、大出力のレーザ
光であってもビーム品質すなわちレーザ光の集光性を向
上させることができる。更にレーザ光を高効率で動作さ
せると共に装置の小型化を図ることができる。
【0024】又、冷却手段を固体レーザロッド5の周囲
に設けられて水冷し得る流路8にすると、固体レーザロ
ッド5へ強い入熱を加えたことによる固体レーザロッド
5の異常な温度上昇を抑制するので、適切に高出力のレ
ーザ光を発振することができる。
【0025】図3は本発明のレーザ発振器を実施する形
態の第二例であって、光ファイバーと光ファイバー側共
振器ミラーの組み合わせを変えたものであり、図中、図
1、図2と同一の符号を付した部分は同一物を表わして
いる。
【0026】第二例は光ファイバーと光ファイバー側共
振器ミラーを除いて第一の例と略同じ構成をしており、
光ファイバー17は固体レーザロッド5の端部9側方に
位置されて、コア径が小さく且つ拡散角が小さく形成さ
れており、導入口18の端部を、固体レーザロッド5よ
り生じたレーザ光の光軸上に配置すると共に、反導入口
側の端部19を、第一例の光ファイバー側共振器ミラー
14と同じ作用を持つようミラーコーティングし、ビー
ム品質の良いレーザ光のみを通すようになっている。
【0027】以下、本発明を実施する形態の第二例の作
用を説明する。
【0028】高出力のレーザ光を発振する際には、励起
源より固体レーザロッド5へ強い入熱を加えて固体レー
ザロッド5よりレーザ光を出射し、次にレーザ光をレン
ズ10により集光して光ファイバー17の導入口18よ
り入射させ、光ファイバー17内で発散角の大きいレー
ザ光を外部に抜けさせるようフィルタリングしながら通
し、更に光ファイバー17のミラーコーティングの端部
19と固体レーザロッド側共振器ミラー16との間で固
体レーザロッド5と光ファイバー17に対しレーザ光の
出射及び入射を繰り返してレーザ光を共振させ、光ファ
イバー17のミラーコーティングの端部19と固体レー
ザロッド側共振器ミラー16のどちらか一方から外部へ
大出力のレーザ光を発振する。又、同時に固体レーザロ
ッド5を冷却手段により冷却する。
【0029】このように、第二例のレーザ発振器の作用
は、第一例と同様な作用効果を得ることができる。又、
光ファイバーと光ファイバー側共振器ミラーを組み合わ
せて両者の光軸調整を不要にするので設置の手間を減ら
すことができ、更に部品点数も減らすので製造コストを
低減することができる。
【0030】なお、本発明のレーザ発振器は上述した実
施の形態のみに限定されるものではなく、励起源は励起
ランプの代わりに半導体レーザを生じるレーザスタック
でもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0031】
【発明の効果】本発明のレーザ発振器によれば、下記の
如き種々の優れた効果を奏し得る。
【0032】I)固体レーザロッドと光ファイバーを組
み合わせることにより、固体レーザロッドは、導波路型
の共振器として光束の腹と節の部分を分散するので、レ
ーザ光が通らない固体レーザロッドの領域を無くすよう
レーザ光は一定のビーム径を保って伝搬し、固体レーザ
ロッドに蓄積されたエネルギーを有効に利用することが
できる。同時に光ファイバーは、発散角の大きいレーザ
光を外部に抜けさせるので、発散角の小さいレーザ光の
みを伝搬し、大出力のレーザ光であってもビーム品質す
なわちレーザ光の集光性を向上させることができる。
【0033】II)冷却手段が固体レーザロッドの周囲
に設けられて水冷し得る流路であると、固体レーザロッ
ドへ強い入熱を加えたことによる固体レーザロッドの異
常な温度上昇を抑制するので、適切に高出力のレーザ光
を発振することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザ発振器を実施する形態の第一例
を示す概略図である。
【図2】図1のII−II方向の矢視図である。
【図3】本発明のレーザ発振器を実施する形態の第二例
を示す概略図である。
【図4】従来のレーザ発振器の一例を示す概念図であ
る。
【符号の説明】
5 固体レーザロッド 6 励起ランプ(励起源) 8 流路(冷却手段) 10 レンズ 11 光ファイバー 12 導入口 14 光ファイバー側共振器ミラー 16 固体レーザロッド側共振器ミラー 17 光ファイバー 18 導入口 19 端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西見 昭浩 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 上原 実 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 山内 淑久 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Fターム(参考) 5F072 AK01 KK01 KK26 KK30 PP01 TT01 TT22

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ媒質の固体レーザロッドと、該固
    体レーザロッドを励起する励起源と、前記固体レーザロ
    ッドを冷却する冷却手段と、前記固体レーザロッドより
    生じたレーザ光の光軸上に位置するレンズと、該レンズ
    を介してレーザ光を導入し得る導入口を備え且つビーム
    品質の良いレーザ光のみを通す光ファイバーと、該光フ
    ァイバーの反レンズ側でレーザ光の光軸上に位置する光
    ファイバー側共振器ミラーと、前記固体レーザロッドの
    反レンズ側でレーザ光の光軸上に位置する固体レーザロ
    ッド側共振器ミラーとを備えたことを特徴とするレーザ
    発振器。
  2. 【請求項2】 レーザ媒質の固体レーザロッドと、該固
    体レーザロッドを励起する励起源と、前記固体レーザロ
    ッドを冷却する冷却手段と、前記固体レーザロッドより
    生じたレーザ光の光軸上に位置するレンズと、該レンズ
    を介してレーザ光を導入し得る導入口とミラーコーティ
    ングされた反導入口側の端部とを備え且つビーム品質の
    良いレーザ光のみを通す光ファイバーと、前記固体レー
    ザロッドの反レンズ側でレーザ光の光軸上に位置する固
    体レーザロッド側共振器ミラーとを備えたことを特徴と
    するレーザ発振器。
  3. 【請求項3】 冷却手段が、固体レーザロッドの周囲に
    設けられて水冷し得る流路である請求項1又は2記載の
    レーザ発振器。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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