JP2002050813A - Solid laser device - Google Patents

Solid laser device

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JP2002050813A
JP2002050813A JP2000238013A JP2000238013A JP2002050813A JP 2002050813 A JP2002050813 A JP 2002050813A JP 2000238013 A JP2000238013 A JP 2000238013A JP 2000238013 A JP2000238013 A JP 2000238013A JP 2002050813 A JP2002050813 A JP 2002050813A
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excitation
laser device
medium
solid
lens effect
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JP2000238013A
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Japanese (ja)
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Tomohiro Takase
智裕 高瀬
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Toshiba Corp
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    • H01S3/08072Thermal lensing or thermally induced birefringence; Compensation thereof

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid laser device that can obtain a high-output laser beam and at the same time has less fluctuation in heat lens effect being generated by each stimulation medium. SOLUTION: The level of the heat lens effect being generated in each stimulation medium is measured with a current being supplied to an LD stack as a parameter, and a current value to be supplied based on the measurement result is set and adjusted for each LD stack.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の励起媒質を
直列に並べて構成する固体レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state laser device comprising a plurality of excitation media arranged in series.

【0002】[0002]

【従来の技術】高出力のレーザ光を得るために、複数の
励起媒質を備える固体レーザ装置が開発されている。し
かしながら複数の励起媒質を備えた固体レーザ装置の場
合、各励起媒質で発生する熱レンズ効果の大きさにばら
つきが生じるため、安定した発振モードを得ることおよ
び良好なビーム品質を得ることが困難となる。熱レンズ
効果とは、励起媒質を励起した際に媒質のレーザ光軸に
対して垂直な面内に、レーザの光軸をピークとした温度
分布が発生する結果、レーザの光軸をピークとした屈折
率分布が生じ、光学的には肉厚レンズと同等のふるまい
をする現象である。熱レンズ効果の大きさのばらつきを
軽減するためには、個々の励起媒質を励起する構成を全
く同様にしかつ個々の励起源への電力注入を等しくする
ことが考えられる。しかしながら、例えば励起源にラン
プを使用している場合、個々のランプ毎に劣化の進行状
況が異なるため、発光スペクトルや発光効率が変化して
始めは等しく保たれていた熱レンズ効果の大きさにばら
つきが生じてしまう。また、励起源として半導体レーザ
を用いた場合、励起光パワーや中心波長の個体差が大き
いため、励起媒質ごとの構成を等しくしてもやはり熱レ
ンズ効果の大きさにばらつきが生じてしまう。これによ
り安定した発振モードが得られなくなる。したがって、
安定した発振モードを得るためには、頻繁にランプ交換
をしたり、同程度の性能を有する半導体レーザを調達し
たりする必要があった。
2. Description of the Related Art In order to obtain a high-power laser beam, a solid-state laser device having a plurality of excitation media has been developed. However, in the case of a solid-state laser device having a plurality of pumping media, since the magnitude of the thermal lens effect generated in each pumping media varies, it is difficult to obtain a stable oscillation mode and obtain good beam quality. Become. The thermal lens effect means that when the excitation medium is excited, a temperature distribution with the laser optical axis as a peak occurs in a plane perpendicular to the laser optical axis of the medium, and the laser optical axis is peaked. This is a phenomenon in which a refractive index distribution occurs and behaves optically equivalent to a thick lens. In order to reduce the variation in the magnitude of the thermal lens effect, it is conceivable to make the configurations for exciting the individual excitation media exactly the same and to make the power injection to the individual excitation sources equal. However, when a lamp is used as an excitation source, for example, the progress of deterioration differs for each lamp, so that the magnitude of the thermal lens effect, which was initially kept equal when the emission spectrum and luminous efficiency changed, was changed. Variations occur. Further, when a semiconductor laser is used as an excitation source, individual differences in excitation light power and center wavelength are large, so that even if the configuration for each excitation medium is equal, the magnitude of the thermal lens effect still varies. As a result, a stable oscillation mode cannot be obtained. Therefore,
In order to obtain a stable oscillation mode, it is necessary to frequently replace the lamp or to procure a semiconductor laser having the same performance.

【0003】また、良好なビーム品質を得るためには、
個々の励起媒質間隔を可能な限り長くすることが好まし
い。しかし、励起媒質の間隔を長くすると、個々の励起
媒質におけるわずかな熱レンズ効果のばらつきが発振モ
ードを不安定にする。したがって、安定した発振モード
を得るために励起媒質間隔をある程度短くし、その代わ
りにビーム品質を犠牲にしていた。以上述べたように安
定した発振モードおよび良好なビーム品質を得るために
は各励起媒質で発生する熱レンズ効果のばらつきをなく
すことが前提となる。各励起媒質で発生する熱レンズ効
果のばらつきを軽減する方法として、特許第27380
38号公報に掲載されているように、少なくとも一つの
固体素子を励起するフラッシュランプ光源を、平均投入
電力が一定になるようにして点灯し、他の固体素子を励
起するフラッシュランプ光源を、所望のレーザ出力が得
られるように投入する電力を変化して点灯させ、さらに
上記のように少なくとも一つの固体素子の熱レンズ値を
補償するようにした固体レーザ装置が提案されている。
In order to obtain good beam quality,
It is preferred that the spacing between the individual excitation media be as long as possible. However, when the interval between the excitation media is increased, a slight variation in the thermal lens effect in each excitation medium makes the oscillation mode unstable. Therefore, in order to obtain a stable oscillation mode, the interval between the excitation media is shortened to some extent, and the beam quality is sacrificed instead. As described above, in order to obtain a stable oscillation mode and good beam quality, it is assumed that variations in the thermal lens effect generated in each excitation medium are eliminated. Japanese Patent No. 27380 describes a method for reducing the variation of the thermal lens effect generated in each excitation medium.
As disclosed in JP-A-38, a flash lamp light source that excites at least one solid state element is turned on so that the average input power is constant, and a flash lamp light source that excites other solid state elements is desired. There has been proposed a solid-state laser device in which the input power is changed so that the laser output is obtained so as to be turned on, and the thermal lens value of at least one solid-state element is compensated as described above.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法の場合少なくとも一つのフラッシュランプ光源の平均
投入電力が一定になるようにして点灯する必要があるた
め、高出力のレーザ光を得るという複数の励起媒質を備
えるレーザ装置本来の目的を達成することができない。
本願発明はこのような課題を解決すべくなされたもので
あり、高出力のレーザ光を得ることが可能であるととも
に各励起媒質で発生する熱レンズ効果のばらつきが小さ
な固体レーザ装置を提供することを目的としている。
However, in the case of this method, it is necessary to turn on at least one of the flash lamp light sources so that the average input power thereof is constant. The original purpose of a laser device having a medium cannot be achieved.
The present invention has been made in order to solve such a problem, and provides a solid-state laser device capable of obtaining high-power laser light and having a small variation in a thermal lens effect generated in each excitation medium. It is an object.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、光路上
に直列に配置された複数の励起媒質と、前記励起媒質に
励起光を照射するための複数の半導体レーザ装置と、前
記半導体レーザ装置に電力を供給するための電源と、前
記励起媒質の励起により発生する光を共振させる共振器
と、を備える固体レーザ装置において、前記電源は、前
記各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値が等しくなる
ように前記半導体レーザ装置に供給する電力が調整され
ていることを特徴とする固体レーザ装置である。また、
光路上に直列に配置された複数の励起媒質と、前記励起
媒質に励起光を照射するための複数の励起光源と、前記
励起光源に電力を供給するための電源と、前記励起媒質
の励起により発生する光を共振させる共振器と、を備え
る固体レーザ装置において、前記各励起媒質で発生する
熱レンズ効果の値が等しくなるように、前記励起光源の
温度調整をおこなう温度調整手段を備えていることを特
徴とする固体レーザ装置である。また、前記励起光源は
半導体レーザ装置であることを特徴とする請求項2記載
の固体レーザ装置である。また、光路上に直列に配置さ
れた複数の励起媒質と、前記励起媒質に励起光を照射す
るための複数の励起光源と、前記励起光源に電力を供給
するための電源と、前記励起媒質の励起により発生する
光を共振させる共振器と、を備える固体レーザ装置にお
いて、前記各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値が等
しくなるように、前記励起媒質ごとに温度調整を行なう
ための温度調整手段を備えていることを特徴とする固体
レーザ装置である。
According to the present invention, there are provided a plurality of excitation media arranged in series on an optical path, a plurality of semiconductor laser devices for irradiating the excitation medium with excitation light, and the semiconductor laser. In a solid-state laser device including a power supply for supplying power to the device and a resonator that resonates light generated by excitation of the excitation medium, the power supply has a value of a thermal lens effect generated in each of the excitation media. Wherein the power supplied to the semiconductor laser device is adjusted so that the values are equal. Also,
A plurality of excitation media arranged in series on the optical path, a plurality of excitation light sources for irradiating the excitation medium with excitation light, a power supply for supplying power to the excitation light source, and excitation of the excitation medium A solid-state laser device comprising: a resonator that resonates generated light; and a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the excitation light source so that a value of a thermal lens effect generated in each of the excitation media is equal. A solid-state laser device characterized by the above-mentioned. 3. The solid-state laser device according to claim 2, wherein said excitation light source is a semiconductor laser device. Further, a plurality of excitation media arranged in series on the optical path, a plurality of excitation light sources for irradiating the excitation medium with excitation light, a power supply for supplying power to the excitation light source, and A resonator that resonates light generated by excitation, in a solid-state laser device, a temperature adjustment for performing temperature adjustment for each of the excitation media so that the value of the thermal lens effect generated in each of the excitation media is equal. A solid-state laser device characterized by comprising means.

【0006】また、前記励起光源は、半導体レーザ装置
であることを特徴とする請求項4記載のレーザ装置であ
る。
The laser device according to claim 4, wherein the excitation light source is a semiconductor laser device.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1に本発
明の第1の実施の形態に係る固体レーザ装置10の構成
図を示す。この固体レーザ装置10は、光共振器である
出力ミラー12aおよび高反射ミラー12bと、その間
隙に2つの励起モジュール20a,20bを備える2段
式の固体レーザ装置10である。各励起モジュールは、
YAGロッド21と、YAGロッド21を収納するため
のフローチューブ22と、YAGロッド21を冷却する
ための冷却器23と、YAGロッド21に励起光を照射
するための3つのLDスタック27,28,29と、L
Dスタック27,28,29を冷却するためのLD冷却
器25と、LDスタック27,28,29に内蔵される
レーザダイオードに電力を供給するための電源26とか
ら構成される。以下各構成要素について説明する。励起
媒質であるYAGロッド21は、Nd(ネオジウム)を
0.8at%ドープしたYAG(イットリウム-アルミ
ニウム-ガーネット)結晶からなる。このYAGロッド
21は直径10mm、長さ200mm程度の円柱形状を
しており、2本のYAGロッド21a,21bが光路上
に直列に配置される。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a configuration diagram of a solid-state laser device 10 according to a first embodiment of the present invention. This solid-state laser device 10 is a two-stage solid-state laser device 10 including an output mirror 12a and a high-reflection mirror 12b, which are optical resonators, and two pumping modules 20a and 20b in a gap therebetween. Each excitation module
A YAG rod 21, a flow tube 22 for storing the YAG rod 21, a cooler 23 for cooling the YAG rod 21, and three LD stacks 27, 28, for irradiating the YAG rod 21 with excitation light. 29 and L
An LD cooler 25 for cooling the D stacks 27, 28, and 29 and a power supply 26 for supplying power to the laser diodes incorporated in the LD stacks 27, 28, and 29 are provided. Hereinafter, each component will be described. The YAG rod 21 as an excitation medium is made of a YAG (yttrium-aluminum-garnet) crystal doped with 0.8 at% of Nd (neodymium). The YAG rod 21 has a cylindrical shape with a diameter of about 10 mm and a length of about 200 mm, and two YAG rods 21a and 21b are arranged in series on an optical path.

【0008】フローチューブ22は、YAGロッド21
を収納する。このフローチューブ22の外側面には、後
述するLDスタックから出射されたレーザ光の反射を防
止するための反射防止膜が形成されている。またフロー
チューブ22の内面には、レーザ光が高効率でYAGロ
ッド21に吸収されるように、高反射コートが施されて
いる。また、冷却器23はYAGロッド21を冷却する
ための冷却水をフローチューブ22内部に循環させる。
励起源であるLDスタック27,28,29は、主波長
807nmの励起光をYAGロッド21に照射する。こ
のLDスタック27,28,29は、図2に示されるよ
うにレーザダイオードを行列状に配列してスタックした
ものであり、YAGロッド21の側面をp偏光で照射す
るように配設されている。また、YAGロッド21内の
励起分布に偏りが生じないように、図3に示されるよう
に1つのYAGロッド21の周囲に3つのLDスタック
27,28,29が120度ごとに等配置されている。
また、LDスタック27,28,29とYAGロッド2
1の間には励起光をコリメートするためのコリメータレ
ンズ31,32,33が配置されている。また、LDス
タック27,28,29を冷却するために、各LDスタ
ックに内蔵されている放熱板内部に冷却水を循環させる
機能をLD冷却器25は有する。
The flow tube 22 is a YAG rod 21
To store. On the outer surface of the flow tube 22, an anti-reflection film for preventing reflection of laser light emitted from the LD stack described later is formed. The inner surface of the flow tube 22 is provided with a high reflection coating so that the laser light is absorbed by the YAG rod 21 with high efficiency. The cooler 23 circulates cooling water for cooling the YAG rod 21 inside the flow tube 22.
The LD stacks 27, 28, and 29 serving as excitation sources irradiate the YAG rod 21 with excitation light having a main wavelength of 807 nm. As shown in FIG. 2, the LD stacks 27, 28 and 29 are formed by arranging laser diodes in a matrix and stacking them, and are arranged so as to irradiate the side surface of the YAG rod 21 with p-polarized light. . As shown in FIG. 3, three LD stacks 27, 28, and 29 are equally arranged every 120 degrees around one YAG rod 21 so that the excitation distribution in the YAG rod 21 is not biased. I have.
In addition, LD stack 27, 28, 29 and YAG rod 2
Collimator lenses 31, 32, 33 for collimating the excitation light are disposed between the two. In addition, the LD cooler 25 has a function of circulating cooling water inside a heat sink built in each LD stack in order to cool the LD stacks 27, 28, and 29.

【0009】光共振器である高反射ミラー12bと出力
ミラー12aは、励起により発生した光を共振させるよ
う、直列に配置された2本のYAGロッド21a,21
bの両端側に配置されている。電源26はLDスタック
27,28,29に内蔵されているレーザダイオードに
電力を供給する。電源26は励起モジュール20a,2
0bごとに設けられており、YAGロッド21a,21
bで発生する熱レンズ効果のばらつきが軽減され、等し
くなるよう予め供給する電流値が調整されている。熱レ
ンズ効果の値の計測、および各電源26が供給する電流
の設定は以下のように行なわれる。熱レンズ効果とは、
励起媒質を励起した際に媒質のレーザ光軸に対して垂直
な面内に、レーザの光軸をピークとした屈折率分布が形
成され、光学的には肉厚レンズと同等のふるまいをする
現象である。本実施の形態に係る固体レーザ装置10で
は、YAGロッド21a,21bで発生する熱レンズ効
果の大きさを事前に計測し、YAGロッド21a,21
bで発生する熱レンズ効果のばらつきが軽減され、等し
くなるようにしたものである。熱レンズ効果の大きさは
以下のように計測される。
The high-reflection mirror 12b and the output mirror 12a, which are optical resonators, are provided with two YAG rods 21a, 21 arranged in series so as to resonate light generated by excitation.
b. The power supply 26 supplies power to the laser diodes contained in the LD stacks 27, 28, 29. The power supply 26 is connected to the excitation modules 20a, 2
0Yb, YAG rods 21a, 21a
The current value supplied in advance is adjusted so that the variation of the thermal lens effect generated in b is reduced and equalized. The measurement of the value of the thermal lens effect and the setting of the current supplied by each power supply 26 are performed as follows. What is the thermal lens effect?
A phenomenon in which, when the excitation medium is excited, a refractive index distribution with the laser optical axis as a peak is formed in a plane perpendicular to the laser optical axis of the medium, and behaves optically equivalent to a thick lens. It is. In the solid-state laser device 10 according to the present embodiment, the magnitude of the thermal lens effect generated in the YAG rods 21a and 21b is measured in advance, and the YAG rods 21a and 21b are measured.
The variation of the thermal lens effect generated in b is reduced and equalized. The magnitude of the thermal lens effect is measured as follows.

【0010】LDスタック27,28,29から励起光
を照射した状態で、プローブ光をYAGロッド21に入
射させる。励起光の照射によりYAGロッド21の内部
には屈折率分布が生じる。このためプローブ光は所定距
離はなれた位置に焦点を結ぶ。この後方焦点距離の値を
熱レンズ効果の値とここで定義する。図4に、各モジュ
ールに備わるレーザダイオードに供給する電流の合計を
横軸にとり、YAGロッド21a,21bごとの後方焦
点距離を縦軸にとったグラフを示す。電流値が大きいほ
ど後方焦点距離が短くなるのは、大きな電流を流して励
起光のエネルギ出力が大きくなるほど励起媒質内部の屈
折率分布の偏りが大きくなって発生する熱レンズ効果が
顕著になるためである。また、電流値が同じでも励起媒
質ごとに後方焦点距離が異なるのは、レーザダイオード
ごとに主波長が±3nmほどのばらつきを有すること
と、レーザダイオードごとに発光効率が10〜20%ほ
どのばらつきを有することが原因となっている。いま、
励起媒質の後方焦点距離が等しいときの電流の違いは約
2Aである。従って、励起モジュール20aに備わるレ
ーザダイオードに供給する電流を、励起モジュール20
bに備わるレーザダイオードに供給する電流より2A多
くなるように電源26a,26bは予め調整されてい
る。
The probe light is made incident on the YAG rod 21 in a state where the LD stacks 27, 28 and 29 are irradiated with the excitation light. Irradiation of the excitation light generates a refractive index distribution inside the YAG rod 21. Therefore, the probe light focuses on a position separated by a predetermined distance. This value of the back focal length is defined here as the value of the thermal lens effect. FIG. 4 shows a graph in which the horizontal axis represents the total current supplied to the laser diodes provided in each module, and the vertical axis represents the back focal length for each of the YAG rods 21a and 21b. The reason that the larger the current value is, the shorter the rear focal length is, because the larger the current output and the larger the energy output of the excitation light, the larger the bias of the refractive index distribution inside the excitation medium becomes, and the more the thermal lens effect occurs. It is. Also, the back focal length differs for each excitation medium even when the current value is the same because the main wavelength has a variation of about ± 3 nm for each laser diode, and the luminous efficiency has a variation of about 10 to 20% for each laser diode. It is caused by having. Now
The difference in current when the back focal lengths of the excitation media are equal is about 2A. Therefore, the current supplied to the laser diode provided in the excitation module 20a is supplied to the excitation module 20a.
The power supplies 26a and 26b are adjusted in advance so that the current supplied to the laser diode included in the laser diode b is increased by 2A.

【0011】レーザダイオードから出射されるレーザ光
は、スペクトル幅が数nmと狭くかつレーザダイオード
によって主波長が±3nm程度のばらつきを有する。ま
た、励起媒質であるYAGロッド21の吸収効率は数n
mの波長の差によって大きく異なる。さらにレーザダイ
オードの発光効率は10〜20%の個体差を生じる。こ
のため、同一の電流を供給して励起媒質を励起させたと
しても、励起媒質で発生する熱レンズ効果の大きさは異
なる。また、わずかな電流変化に対して熱レンズ効果は
大きく変化する。本発明はこのような、 (1)同一の電流を流しても各励起媒質で発生する熱レ
ンズ効果の大きさは異なること(2)熱レンズ効果の大
きさの変化は、電流の変化に対して大きいことを鑑みて
なされたものであり、各励起媒質で発生する熱レンズ効
果の値が等しくなるように、レーザダイオードに供給す
る電力を調整したものである。また、このような構成を
実現するために、予め励起媒質ごとに発生する熱レンズ
効果の値と供給する電流の関係を計測したものである。
このようにすることによって、熱レンズ効果のばらつき
が小さく、かつ高出力のレーザ装置を提供することがで
きる。
The laser light emitted from the laser diode has a narrow spectral width of several nm and has a variation in the main wavelength of about ± 3 nm depending on the laser diode. The absorption efficiency of the YAG rod 21 as the excitation medium is several n.
The difference greatly depends on the difference in the wavelength of m. Further, the luminous efficiency of the laser diode has an individual difference of 10 to 20%. For this reason, even if the same current is supplied to excite the excitation medium, the magnitude of the thermal lens effect generated in the excitation medium differs. In addition, the thermal lens effect changes greatly with a slight change in current. According to the present invention, (1) the magnitude of the thermal lens effect generated in each excitation medium is different even when the same current is applied. (2) The magnitude of the thermal lens effect varies with the variation of the current. The power supplied to the laser diode is adjusted so that the values of the thermal lens effect generated in each excitation medium become equal. In order to realize such a configuration, the relationship between the value of the thermal lens effect generated for each excitation medium and the supplied current is measured in advance.
By doing so, it is possible to provide a high-output laser device with small variations in the thermal lens effect.

【0012】なお、励起源は2次元LDアレイレーザ等
他の半導体レーザ光源でも良い。また、励起媒質はN
d:YAGに限られず他の物質でも適用可能である。ま
た、LDスタック27,28,29の数は3つに限られ
ない。例えばLDスタックとYAGロッドを一対一にし
ても良い。また、電源26はLDスタック27,28,
29ごとに配設して、LDスタック27,28,29ご
との出力効率の差異を加味して供給電流を調整しても良
い。また励起媒質は2つに限られず例えば4つのYAG
ロッド21を直列に配列しても良い。また、励起源は必
ずしも一つの励起媒質単位で配設する必要も無く、たと
えば2つの励起媒質に対して励起光を照射するようにし
ても良い。なお、本発明における「各励起媒質における
熱レンズ効果の値が等しくなるように」とは、各励起媒
質における熱レンズ効果の値の差が小さくなることをい
い、必ずしも各励起媒質における熱レンズ効果の値が同
一になることを意味するものではない。また、熱レンズ
効果の値は、本実施の形態に示された方法に限られず、
例えば所定距離離れた位置におけるプローブ光のビーム
径を測定し、そのビーム径の値を熱レンズ効果の値とし
ても良い。その他本実施の形態は同様の趣旨において種
々変形可能である。
The excitation source may be another semiconductor laser light source such as a two-dimensional LD array laser. The excitation medium is N
d: Not only YAG but also other substances can be applied. The number of LD stacks 27, 28, 29 is not limited to three. For example, the LD stack and the YAG rod may be one-to-one. Also, the power supply 26 is an LD stack 27, 28,
29, and the supply current may be adjusted in consideration of the difference in output efficiency between the LD stacks 27, 28, and 29. Also, the number of excitation media is not limited to two, and for example, four YAG
The rods 21 may be arranged in series. Further, the excitation source does not necessarily need to be provided in one excitation medium unit, and for example, two excitation media may be irradiated with excitation light. In the present invention, “so that the value of the thermal lens effect in each excitation medium is equal” means that the difference in the value of the thermal lens effect in each excitation medium is small, and it is not necessarily the case that the thermal lens effect in each excitation medium is small. Does not mean that the values of Further, the value of the thermal lens effect is not limited to the method described in the present embodiment,
For example, the beam diameter of the probe light at a position separated by a predetermined distance may be measured, and the value of the beam diameter may be used as the value of the thermal lens effect. In addition, the present embodiment can be variously modified for the same purpose.

【0013】(第2の実施の形態)第2の実施の形態に
係る固体レーザ装置40は、励起源の温度を制御するこ
とにより、各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値が等
しくなるようにしたものである。すなわち第1の実施の
形態との変更点は、各励起モジュール43に備わるレー
ザダイオードに供給する電流値を励起モジュールごとに
変化させなくするとともに、各LDスタック27,2
8,29を冷却するためのLD冷却器41a,41bの
温度設定を励起モジュールごとに調整設定することによ
り、励起媒質ごとの熱レンズ効果が等しくなる構成とし
たものである。なお第1の実施の形態にかかる固体レー
ザ装置40の構成と同じ機能を奏する構成要素について
は同じ番号を付し、説明を省略する。第2の実施の形態
においては、励起モジュール42a,42bごとに、L
Dスタック27,28,29の動作温度およびレーザダ
イオードに供給する電流をパラメータにとって、第1の
実施の形態と同様にYAGロッド21にプローブ光を入
射させてその焦点距離を計測する。図6にその計測結果
を示す。実線が励起モジュール42aについての後方焦
点距離を示し、破線が励起モジュール42bについての
後方焦点距離を示している。励起モジュール42aのL
Dスタックの動作温度が25度のときの後方焦点距離
と、励起モジュール42bのLDスタックの動作温度が
30度のときの後方焦点距離がほぼ一致することがわか
る。したがって、LDスタックを冷却するための冷却水
の温度を励起モジュール42aにあっては25度、励起
モジュール42bにあっては30度と各LD冷却器41
a,bを調整することによって、各励起媒質で発生する
熱レンズ効果の大きさを略等しくすることが可能とな
る。
(Second Embodiment) The solid-state laser device 40 according to the second embodiment controls the temperature of the excitation source so that the thermal lens effect generated in each excitation medium becomes equal. It was made. That is, the difference from the first embodiment is that the current value supplied to the laser diode provided in each excitation module 43 is not changed for each excitation module, and the LD stacks 27 and 2 are not changed.
The temperature setting of the LD coolers 41a and 41b for cooling the cooling units 8 and 29 is adjusted and set for each excitation module, so that the thermal lens effect for each excitation medium becomes equal. Components having the same functions as those of the configuration of the solid-state laser device 40 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the second embodiment, L is set for each of the excitation modules 42a and 42b.
Using the operating temperatures of the D stacks 27, 28, and 29 and the current supplied to the laser diodes as parameters, probe light is incident on the YAG rod 21 and the focal length is measured, as in the first embodiment. FIG. 6 shows the measurement results. The solid line indicates the back focal length for the excitation module 42a, and the dashed line indicates the back focal length for the excitation module 42b. L of the excitation module 42a
It can be seen that the rear focal length when the operating temperature of the D stack is 25 degrees and the rear focal length when the operating temperature of the LD stack of the excitation module 42b is 30 degrees. Therefore, the temperature of the cooling water for cooling the LD stack is set to 25 degrees in the excitation module 42a and 30 degrees in the excitation module 42b, and is set to 30 degrees.
By adjusting a and b, it is possible to make the magnitude of the thermal lens effect generated in each excitation medium substantially equal.

【0014】励起源に半導体レーザ光源を用いた場合、
半導体レーザ光源の動作温度によって半導体レーザ光源
からの励起光の中心波長を制御することが出来る。半導
体レーザ光源の波長は約807nmに励起媒質であるY
AGロッドへの吸収ピークがあり、このとき励起媒質の
熱レンズ効果が最大になる。本実施の形態に示された固
体レーザ装置おいては、予めLDスタックの動作温度ご
とに各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値を計測しこ
の計測結果に基づいて各LDスタックの温度調整をした
ため、各励起媒質で発生する熱レンズ効果の大きさのば
らつきを軽減し、等しくすることが可能となる。なお冷
却手段は本実施の形態に限られず、冷却媒体を用いた方
式や空冷の方式その他の冷却方式を用いることも可能で
ある。また、励起光源は半導体レーザ装置に限られず例
えばフラッシュランプ等の光源を用いても良い。その他
本実施の形態は第1の実施の形態で示されたのと同様に
種々変形可能である。 (第3の実施の形態)第3の実施の形態に係る固体レー
ザ装置は、励起媒質であるYAGロッドの温度調整を行
うことにより、各YAGロッドで発生する熱レンズ効果
の値のばらつきを軽減するためのものである。すなわ
ち、YAGロッドの冷却温度およびモジュールに備わる
レーザダイオードに流す電流をパラメータにとってプロ
ーブ光の後方焦点距離を計測し、この結果に基づいて各
励起媒質の温度調整を行う。具体的には、YAGロッド
を収納するフローチューブ内を循環する冷却水の温度を
調整することによりYAGロッドの温度調整が可能にな
る。励起媒質の温度が低下するほど熱レンズ効果の大き
さが小さくなることに着目し、事前に励起媒質の温度ご
との熱レンズ効果の大きさを計測してその計測結果に基
づいて温度調整をした。このため冷却水の温度調整をす
るだけで、各励起媒質で発生する熱レンズ効果の大きさ
のばらつきを軽減することができる。なお、本願発明は
本実施の形態に限られず、前記実施の形態で示されたの
と同様に種々変形可能である。また、前記実施の形態を
組み合わせることも可能である。たとえば、励起源に供
給する電力量、励起源の動作温度、励起媒質の冷却温度
をパラメータにとって、励起媒質で発生する熱レンズ効
果の大きさを計測し、この結果に基づいて各パラメータ
を決定することも可能である。
When a semiconductor laser light source is used as an excitation source,
The center wavelength of the excitation light from the semiconductor laser light source can be controlled by the operating temperature of the semiconductor laser light source. The wavelength of the semiconductor laser light source is about 807 nm and the excitation medium Y
There is an absorption peak on the AG rod, at which time the thermal lens effect of the excitation medium is maximized. In the solid-state laser device described in the present embodiment, the value of the thermal lens effect generated in each excitation medium is measured in advance for each operating temperature of the LD stack, and the temperature of each LD stack is adjusted based on the measurement result. Therefore, the variation in the magnitude of the thermal lens effect generated in each excitation medium can be reduced and made equal. Note that the cooling means is not limited to the present embodiment, and it is also possible to use a method using a cooling medium, an air cooling method, or another cooling method. The excitation light source is not limited to the semiconductor laser device, and a light source such as a flash lamp may be used. In addition, this embodiment can be variously modified in the same manner as shown in the first embodiment. (Third Embodiment) The solid-state laser device according to the third embodiment reduces the variation in the value of the thermal lens effect generated in each YAG rod by adjusting the temperature of the YAG rod as the excitation medium. It is for doing. That is, the back focal length of the probe light is measured using the cooling temperature of the YAG rod and the current flowing through the laser diode provided in the module as parameters, and the temperature of each excitation medium is adjusted based on the result. Specifically, the temperature of the YAG rod can be adjusted by adjusting the temperature of the cooling water circulating in the flow tube storing the YAG rod. Focusing on the fact that the magnitude of the thermal lens effect decreases as the temperature of the excitation medium decreases, the magnitude of the thermal lens effect for each temperature of the excitation medium was measured in advance, and the temperature was adjusted based on the measurement results. . Therefore, only by adjusting the temperature of the cooling water, variations in the magnitude of the thermal lens effect generated in each excitation medium can be reduced. Note that the present invention is not limited to the present embodiment, and can be variously modified in the same manner as shown in the above-described embodiment. Further, the above embodiments can be combined. For example, using the amount of power supplied to the excitation source, the operating temperature of the excitation source, and the cooling temperature of the excitation medium as parameters, the magnitude of the thermal lens effect generated in the excitation medium is measured, and each parameter is determined based on this result. It is also possible.

【0015】[0015]

【発明の効果】 各励起媒質で発生する熱レンズ効果の
大きさを各種パラメータごとに計測し、その計測結果に
基づいて固体レーザ装置を構成したので、高出力のレー
ザ光を得ることが可能であるとともに各励起媒質で発生
する熱レンズ効果が等しい固体レーザ装置を提供するこ
とができた。
According to the present invention, the magnitude of the thermal lens effect generated in each excitation medium is measured for each of various parameters, and the solid-state laser device is configured based on the measurement results, so that high-power laser light can be obtained. In addition, a solid-state laser device in which the thermal lens effect generated in each excitation medium is equal can be provided.

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

【図1】第1の実施の形態にかかる固体レーザ装置の構
成を模式的に示した図。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a solid-state laser device according to a first embodiment.

【図2】第1の実施の形態に係るLDスタックを模式的
に示した図。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an LD stack according to the first embodiment.

【図3】第1の実施の形態においてYAGロッドに励起
光が照射されていることを模式的に示した図。
FIG. 3 is a diagram schematically showing that a YAG rod is irradiated with excitation light in the first embodiment.

【図4】第1の実施の形態において励起媒質ごとの後方
焦点距離を励起モジュールに供給する電流ごとに計測し
て得られたグラフ。
FIG. 4 is a graph obtained by measuring the back focal length of each excitation medium for each current supplied to the excitation module in the first embodiment.

【図5】第2の実施の形態にかかる固体レーザ装置を模
式的に示した図。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a solid-state laser device according to a second embodiment.

【図6】第2の実施の形態において励起媒質ごとの後方
焦点距離を励起源の動作温度ごとに計測して得られたグ
ラフ。
FIG. 6 is a graph obtained by measuring a back focal length for each excitation medium for each operating temperature of an excitation source in the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 固体レーザ装置、 20a,20b 励起モジュール、 21a,21b YAGロッド、 25a,25b LD冷却器、 26a,26b 電源。 10 solid-state laser device, 20a, 20b excitation module, 21a, 21b YAG rod, 25a, 25b LD cooler, 26a, 26b power supply.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光路上に直列に配置された複数の励起媒
質と、 前記励起媒質に励起光を照射するための複数の半導体レ
ーザ装置と、 前記半導体レーザ装置に電力を供給するための電源と、 前記励起媒質の励起により発生する光を共振させる共振
器と、を備える固体レーザ装置において、 前記電源は、前記各励起媒質で発生する熱レンズ効果の
値が等しくなるように前記半導体レーザ装置に供給する
電力が調整されていることを特徴とする固体レーザ装
置。
1. A plurality of excitation media arranged in series on an optical path, a plurality of semiconductor laser devices for irradiating the excitation medium with excitation light, and a power supply for supplying power to the semiconductor laser device. A resonator configured to resonate light generated by excitation of the excitation medium, wherein the power supply controls the semiconductor laser device so that a value of a thermal lens effect generated in each of the excitation media is equal. A solid-state laser device in which supplied power is adjusted.
【請求項2】 光路上に直列に配置された複数の励起媒
質と、 前記励起媒質に励起光を照射するための複数の励起光源
と、 前記励起光源に電力を供給するための電源と、 前記励起媒質の励起により発生する光を共振させる共振
器と、を備える固体レーザ装置において、 前記各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値が等しくな
るように、前記励起光源の温度調整をおこなう温度調整
手段を備えていることを特徴とする固体レーザ装置。
2. A plurality of excitation media arranged in series on an optical path, a plurality of excitation light sources for irradiating the excitation medium with excitation light, a power supply for supplying power to the excitation light source, A resonator that resonates light generated by excitation of the excitation medium.In the solid-state laser device, the temperature adjustment is performed by adjusting the temperature of the excitation light source so that a value of a thermal lens effect generated in each of the excitation media becomes equal. A solid-state laser device characterized by comprising means.
【請求項3】 前記励起光源は半導体レーザ装置である
ことを特徴とする請求項2記載の固体レーザ装置。
3. The solid-state laser device according to claim 2, wherein said excitation light source is a semiconductor laser device.
【請求項4】 光路上に直列に配置された複数の励起媒
質と、 前記励起媒質に励起光を照射するための複数の励起光源
と、 前記励起光源に電力を供給するための電源と、 前記励起媒質の励起により発生する光を共振させる共振
器と、を備える固体レーザ装置において、 前記各励起媒質で発生する熱レンズ効果の値の値が等し
くなるように、前記励起媒質ごとに前記励起媒質の温度
調整を行なうための温度調整手段を備えていることを特
徴とする固体レーザ装置。
4. A plurality of excitation media arranged in series on an optical path, a plurality of excitation light sources for irradiating the excitation medium with excitation light, a power supply for supplying power to the excitation light source, A resonator that resonates light generated by excitation of the excitation medium, wherein the excitation medium is provided for each of the excitation media so that the value of the thermal lens effect generated in each of the excitation media is equal. A solid-state laser device comprising a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the solid-state laser.
【請求項5】 前記励起光源は、半導体レーザ装置であ
ることを特徴とする請求項4記載の固体レーザ装置。
5. The solid-state laser device according to claim 4, wherein said excitation light source is a semiconductor laser device.
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