JP2002057395A - レーザ発振増幅装置 - Google Patents

レーザ発振増幅装置

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JP2002057395A
JP2002057395A JP2000238590A JP2000238590A JP2002057395A JP 2002057395 A JP2002057395 A JP 2002057395A JP 2000238590 A JP2000238590 A JP 2000238590A JP 2000238590 A JP2000238590 A JP 2000238590A JP 2002057395 A JP2002057395 A JP 2002057395A
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JP
Japan
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laser
amplifier
yag laser
light
laser light
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JP2000238590A
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Shinji Okuma
慎治 大熊
Shinichi Imai
信一 今井
Atsushi Takada
淳 高田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】増幅されたレーザ光のほぼ全てを取り出すこと
ができる高効率で安定性を向上させる。 【解決手段】レーザ発振器1と増幅器6との間の光軸上
に、レーザ発振器1から出力されたYAGレーザ光pを
その直線偏光のまま増幅器6に伝播し、かつこの増幅器
6により増幅されたYAGレーザ光p’を直線偏光のま
ま取り出す作用を持ち、第1及び第2のプリズムビーム
スプリッタ21、22と、これらプリズムビームスプリ
ッタ21、22の間の光軸上に配置された45°回転の
ファラディーローテータ23及びλ/2波長板24とか
ら構成されるアイソレータ20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、レーザ発振器と増
幅器とからなるレーザ発振増幅装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ光を発振するレーザ発振器は、そ
の適用する技術分野によりパルス幅が短く、かつビーム
品質の高いレーザ光を要求されることがある。このよう
な場合、レーザ発振器においては、共振器長を短くし、
Qスイッチ等のスイッチング素子で短パルスを形成し、
かつ空間的にもビーム径を制限して発振モードを抑制す
るなどの制約条件がある。このため、レーザ発振器の単
体で、短パルスで、高ビーム品質、高エネルギー、高出
力のレーザ光を得るのは困難となっている。
【0003】このようなことから短パルスで、高ビーム
品質、高エネルギー、高出力のレーザ光を得るために、
レーザ発振器から出力されたレーザ光を増幅器を用いて
増幅する手法が用いられている。
【0004】図4はレーザ発振器と増幅器とからなるレ
ーザ発振増幅装置の構成図である。レーザ発振器1は、
レーザ媒質としてYAGレーザロッド2が用いられてい
る。このYAGレーザロッド2は、片側端面にYAGレ
ーザ光の光反射膜2aが形成されている。このYAGレ
ーザロッド2の軸方向の他の端面側には、YAGレーザ
出力ミラー3が配置されている。従って、YAGレーザ
ロッド2に形成された光反射膜2aとYAGレーザ出力
ミラー3とにより光共振器が形成されている。これらY
AGレーザロッド2とYAGレーザ出力ミラー3との間
の光軸上には、偏光素子4及びEO−Qスイッチ素子5
が配置されている。
【0005】このようなレーザ発振器1であれば、YA
Gレーザロッド2を励起し、EO−Qスイッチ素子5を
スイッチング動作することで、短パルスで、高ビーム品
質のYAGレーザ光pが出力される。なお、このYAG
レーザ光pは、直線偏光となっている。
【0006】一方、増幅器6は、片側端面にYAGレー
ザ光pの光反射膜7aが形成された増幅器YAGレーザ
ロッド7と、レーザ光入射側にYAGレーザ光pを透過
し、かつ励起光qを反射する45°ミラー8とから構成
されている。この45°ミラー8により増幅器YAGレ
ーザロッド7は、両端面側からそれぞれ励起光qが入射
されることにより励起される。
【0007】このような増幅器6では、この増幅器6に
よりYAGレーザ光pを増幅する際に、増幅器YAGレ
ーザロッド7を励起してYAGレーザ光pを透過させて
いる。このとき、YAGレーザ光pを効率よく増幅する
ために、YAGレーザ光pを増幅器YAGレーザロッド
7内に往復させている。
【0008】この増幅器YAGレーザロッド7を励起す
る方法は、このレーザロッド7を横方向から励起する方
法と、増幅器YAGレーザロッド7の軸方向から励起す
る方法とが一般的である。YAGレーザ光pを効率よく
増幅するには、励起密度を高くするために、増幅器YA
Gレーザロッド7の軸方向から励起する方法が用いられ
る。
【0009】この増幅器YAGレーザロッド7の軸方向
から励起する方法では、増幅器YAGレーザロッド7に
多くの量の励起光qを入射させるために、増幅器YAG
レーザロッド7の前後両方向から励起光qを照射させ
る。これにより、増幅器YAGレーザロッド7の片側
は、YAGレーザ光pと励起光qとの両方を同軸に入力
するので、増幅器YAGレーザロッド7の片側には、Y
AGレーザ光pを透過し、かつ励起光qを反射させるた
めに、YAGレーザ光軸に対して45°の角度で設置す
る上記45°ミラー8を用いるのが一般的となってい
る。
【0010】又、増幅器YAGレーザロッド7内を往復
するYAGレーザ光pが重なるため、それらYAGレー
ザ光pを分離する方法として、レーザ光路中にλ/4波
長板9及び偏光子として例えばプリズムビームスプリッ
タ10が挿入されている。
【0011】従って、レーザ発振器1から出力された直
線偏光のYAGレーザ光pは、プリズムビームスプリッ
タ10を透過した後、λ/4波長板9を透過することに
より円偏光となり、45°ミラー8を透過して増幅器Y
AGレーザロッド7に入射する。
【0012】YAGレーザ光pは、増幅器YAGレーザ
ロッド7の光反射膜7aで反射することにより増幅器Y
AGレーザロッド7内を往復して増幅される。この増幅
された円偏光のYAGレーザ光pは、再びλ/4波長板
9を透過することにより、入力時とは位相90°ずれた
偏光のYAGレーザ光p’となってプリズムビームスプ
リッタ10により取り出される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記レ
ーザ発振増幅装置では、λ/4波長板9により円偏光に
したYAGレーザ光pが45°ミラー8を透過する際
に、S偏光とP偏光とに位相差が生じる。このため、Y
AGレーザ光pの円偏光が維持されずにみだれ、楕円偏
光に変化してしまう。
【0014】この結果、楕円偏光のYAGレーザ光pが
再度λ/4波長板9を透過するので、この透過後のYA
Gレーザ光pは、90°から角度のずれた直線偏光又は
楕円偏光となる。このため、増幅されたYAGレーザ光
p’が全てプリズムビームスプリッタ10で取り出され
ず、増幅の効率が低下する。
【0015】これと共に、プリズムビームスプリッタ1
0で取り出せないYAGレーザ光p”がレーザ発振器1
に戻ってしまい、このYAGレーザ光p”とレーザ発振
器1から出力されたYAGレーザ光pとで干渉が発生
し、パルス毎のYAGレーザ光pの安定度を悪くする。
【0016】そこで本発明は、増幅されたレーザ光のほ
ぼ全てを取り出すことができる高効率で安定性のよいレ
ーザ発振増幅装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1記載による本発
明は、レーザ発振器から出力された前記レーザ光を増幅
器により増幅するレーザ発振増幅装置において、前記レ
ーザ発振器と前記増幅器との間に、前記レーザ発振器か
ら出力された前記レーザ光を直線偏光のまま前記増幅器
に伝播し、前記増幅器により増幅されたレーザ光を直線
偏光のまま取り出す光学系を配置したことを特徴とする
レーザ発振増幅装置である。
【0018】請求項2記載による本発明は、請求項1記
載のレーザ発振増幅装置において、前記光学系は、2つ
のプリズムビームスプリッタと、これらプリズムビーム
スプリッタの間に配置されたファラディーローテータ
と、前記各プリズムビームスプリッタの間に配置された
λ/2波長板とからなるアイソレータであることを特徴
とする。
【0019】請求項3記載による本発明は、請求項1記
載のレーザ発振増幅装置において、前記レーザ発振器
は、短パルスで高ビーム品質の前記レーザ光を発振出力
することを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図4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。
【0021】図1はレーザ発振増幅装置の構成図であ
る。レーザ発振器1と増幅器6との間の光軸上には、ア
イソレータ20が配置されている。このアイソレータ2
0は、レーザ発振器1から出力されたYAGレーザ光p
をその直線偏光のまま増幅器6に伝播し、かつこの増幅
器6により増幅されたYAGレーザ光p’を直線偏光の
まま取り出す作用を持っている。
【0022】具体的にアイソレータ20は、第1及び第
2のプリズムビームスプリッタ21、22と、これらプ
リズムビームスプリッタ21、22の間の光軸上に配置
された45°回転のファラディーローテータ23及びλ
/2波長板24とから構成されている。
【0023】ファラディーローテータ23は、YAGレ
ーザ光pの偏光角度を45°回転させるもので、図2に
示すように、例えば入射したYAGレーザ光pの偏光
方向を45°回転したYAGレーザ光pとして出射
し、かつ同YAGレーザ光pを再び透過させることに
より偏光方向を同一方向に45°回転させたYAGレー
ザ光pとして出射するものとなっている。
【0024】λ/2波長板24は、図3に示すように、
例えば入射したYAGレーザ光pの偏光方向を45°
回転したYAGレーザ光pとして出射し、かつ同YA
Gレーザ光pを再び透過させることにより偏光方向を
逆方向に45°回転させて戻したYAGレーザ光p
して出射するものとなっている。
【0025】次に、上記の如く構成された装置の作用に
ついて説明する。
【0026】レーザ発振器1は、YAGレーザロッド2
を励起し、EO−Qスイッチ素子5をスイッチング動作
することで、短パルスで、高ビーム品質の直線偏光であ
るYAGレーザ光pを出力する。
【0027】このYAGレーザ光pは、第1のプリズム
ビームスプリッタ21を透過し、ファラディーローテー
タ23に入射する。このファラディーローテータ23を
透過することによりYAGレーザ光pは、偏光角度が4
5°回転される。
【0028】次に、YAGレーザ光pは、λ/2波長板
24を透過することによりファラディーローテータ23
で回転された偏光角度が元に戻されて出射される。
【0029】次に、この直線偏光のYAGレーザ光p
は、第2のプリズムビームスプリッタ22を透過して増
幅器6に入射する。
【0030】この増幅器6では、直線偏光のYAGレー
ザ光pを、45°ミラー8の透過後に、増幅器YAGレ
ーザロッド7に透過させ、その端面に形成されている光
反射膜7aで反射させることにより増幅器YAGレーザ
ロッド7内を往復させて増幅する。
【0031】この増幅された直線偏光のYAGレーザ光
は、再び、第2のプリズムビームスプリッタ22、
λ/2波長板24、ファラディーローテータ23を透過
する。このとき、直線偏光のYAGレーザ光pは、λ
/2波長板24及びファラディーローテータ23を透過
することにより偏光方向が90°回転する。
【0032】従って、第1のプリズムビームスプリッタ
21は、偏光方向が90°回転された直線偏光のYAG
レーザ光pを反射し、増幅されたYAGレーザ光p
して取り出す。
【0033】このように上記一実施の形態においては、
レーザ発振器1と増幅器6との間の光軸上に、レーザ発
振器1から出力されたYAGレーザ光pをその直線偏光
のまま増幅器6に伝播し、かつこの増幅器6により増幅
されたYAGレーザ光p’を直線偏光のまま取り出す作
用を持ち、第1及び第2のプリズムビームスプリッタ2
1、22と、これらプリズムビームスプリッタ21、2
2の間の光軸上に配置された45°回転のファラディー
ローテータ23及びλ/2波長板24とから構成される
アイソレータ20を配置したので、増幅の過程でYAG
レーザ光pは、常に直線偏光を維持することができ、4
5°ミラー8を透過する際に、S偏光とP偏光との位相
差で楕円偏光となることはなく、増幅後のYAGレーザ
光pのほぼ全てを取り出すことができる。従って、短
パルスで、高ビーム品質、高エネルギー、高出力のレー
ザ光を得ることができ、このYAGレーザ光pの取り
出しも高効率できる。
【0034】又、取り出すことのできない増幅光がレー
ザ発振器1に戻ることにより発生するパルス毎の不安定
性の発生を抑制することができ安定性を向上させること
ができる。
【0035】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、増
幅されたレーザ光のほぼ全てを取り出すことができる高
効率で安定性のよいレーザ発振増幅装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるレーザ発振増幅装置の一実施の
形態を示す構成図。
【図2】本発明に係わるレーザ発振増幅装置の一実施の
形態におけるファラディーローテータの作用を示す摸式
図。
【図3】本発明に係わるレーザ発振増幅装置の一実施の
形態におけるλ/2波長板の作用を示す摸式図。
【図4】従来におけるレーザ発振増幅装置の構成図。
【符号の説明】
1:レーザ発振器 2:YAGレーザロッド 2a:光反射膜 3:YAGレーザ出力ミラー 4:偏光素子 5:EO−Qスイッチ素子 6:増幅器 7:増幅器YAGレーザロッド 7a:光反射膜 8:45°ミラー 20:アイソレータ 21:第1のプリズムビームスプリッタ 22:第2のプリズムビームスプリッタ 23:ファラディーローテータ 24:λ/2波長板
フロントページの続き (72)発明者 高田 淳 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 Fターム(参考) 5F072 AB01 AK01 JJ02 JJ05 KK15 KK30 SS06 YY17

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ発振器から出力された前記レーザ
    光を増幅器により増幅するレーザ発振増幅装置におい
    て、 前記レーザ発振器と前記増幅器との間に、前記レーザ発
    振器から出力された前記レーザ光を直線偏光のまま前記
    増幅器に伝播し、前記増幅器により増幅されたレーザ光
    を直線偏光のまま取り出す光学系を配置したことを特徴
    とするレーザ発振増幅装置。
  2. 【請求項2】 前記光学系は、2つのプリズムビームス
    プリッタと、これらプリズムビームスプリッタの間に配
    置されたファラディーローテータと、前記各プリズムビ
    ームスプリッタの間に配置されたλ/2波長板とからな
    るアイソレータであることを特徴とする請求項1記載の
    レーザ発振増幅装置。
  3. 【請求項3】 前記レーザ発振器は、短パルスで高ビー
    ム品質の前記レーザ光を発振出力することを特徴とする
    請求項1記載のレーザ発振増幅装置。
JP2000238590A 2000-08-07 2000-08-07 レーザ発振増幅装置 Pending JP2002057395A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016502288A (ja) * 2012-12-21 2016-01-21 アクサン・テクノロジーズ・インコーポレーテッドAxsun Technologies,Inc. 接合されたmems波長可変ミラーのvcsel掃引光源を備えたoctシステム
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