JP2002158387A - Laser device - Google Patents

Laser device

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JP2002158387A
JP2002158387A JP2000349488A JP2000349488A JP2002158387A JP 2002158387 A JP2002158387 A JP 2002158387A JP 2000349488 A JP2000349488 A JP 2000349488A JP 2000349488 A JP2000349488 A JP 2000349488A JP 2002158387 A JP2002158387 A JP 2002158387A
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laser
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser device capable of high-output operation at a high efficiency with a simple configuration. SOLUTION: The laser device comprises a pair of polarization selecting elements, a first optical path comprising an optical amplification part arranged between the pair of polarization selecting elements and a polarization rotator, and a second optical path in which the laser beam reflected on one polarization selecting element or transmitted is made incident on the other polarization selecting element by a plurality of total reflection mirrors, allowing it to round to the first optical path. Thus, the polarized/rotated laser beam rounds to the first optical path under the effect of double refraction at the optical amplification part.

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】この発明は、特に高出力の直
線偏光レーザビームを発生するレーザ装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser device for generating a high-power linearly polarized laser beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、例えばW.Koechner著の”Solid-
State Laser Engineering ”第5版、172〜173ペ
ージに示された従来のレーザ装置を示す構成図である。
図4中、1は直線偏光レーザビーム2aを発生するレー
ザビーム発生装置、3はビーム径補正用光学系、5a、
5b、5c、5dは全反射ミラー、6は偏光選択素子、
7a、7b、7c、7dはNd:YAGのようなレーザ
活性媒質と、例えば、レーザダイオードやランプのよう
なレーザ活性媒質励起装置を備えた光増幅部、8は90
度偏光方向回転素子、10は垂直入射全反射ミラー、1
1は1/2波長板とファラデー回転子を備えたアイソレ
ータ、12は1/4波長板、をそれぞれ示す。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is, for example, “Solid-
1 is a block diagram showing a conventional laser device shown in "State Laser Engineering" 5th edition, pp. 172-173.
In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a laser beam generator for generating a linearly polarized laser beam 2a, 3 denotes a beam diameter correcting optical system, 5a,
5b, 5c, 5d are total reflection mirrors, 6 is a polarization selection element,
Reference numerals 7a, 7b, 7c and 7d denote a laser active medium such as Nd: YAG and an optical amplifying unit provided with a laser active medium exciting device such as a laser diode or a lamp.
Polarization direction rotating element, 10 is a vertical incidence total reflection mirror, 1
Reference numeral 1 denotes an isolator having a half-wave plate and a Faraday rotator, and 12 denotes a quarter-wave plate.

【0003】次に、従来のレーザ装置の動作について図
4,5に基づき説明する。レーザビーム発生装置1から
発生したレーザビーム2aはビーム径補正光学素子3に
よってビーム径を変更され、全反射ミラー5a、5b、
5c、5dを経て偏光選択素子6へ入射する。レーザビ
ーム2aは図4、図5に示すように偏光方向4aを有す
るため、偏光選択素子6を通過して光増幅部7a、7b
に入射して光増幅され、レーザビーム2bとなる。
Next, the operation of the conventional laser device will be described with reference to FIGS. The beam diameter of the laser beam 2a generated from the laser beam generator 1 is changed by the beam diameter correction optical element 3, and the total reflection mirrors 5a, 5b,
The light enters the polarization selection element 6 through 5c and 5d. Since the laser beam 2a has the polarization direction 4a as shown in FIGS. 4 and 5, the laser beam 2a passes through the polarization selection element 6 and passes through the optical amplifiers 7a and 7b.
And is optically amplified to become a laser beam 2b.

【0004】レーザビーム2bは90度偏光方向回転素
子8によってその偏光方向を90度回転され、レーザビ
ーム2cとなる。レーザビーム2cは光増幅部7c、7
dを通過する際に光増幅され、全反射ミラー10によっ
てビーム方向を反転するとともに、1/4波長板12を
往復することによってその偏光方向を90度回転され、
レーザビーム2dとなる。
The polarization direction of the laser beam 2b is rotated by 90 degrees by the 90-degree polarization direction rotating element 8 to form a laser beam 2c. The laser beam 2c is applied to the optical amplifiers 7c and 7c.
The light is amplified when passing through d, the beam direction is inverted by the total reflection mirror 10, and the polarization direction is rotated by 90 degrees by reciprocating the quarter-wave plate 12,
It becomes a laser beam 2d.

【0005】レーザビーム2dは光増幅部7d、7cを
通過することによって光増幅され、90度偏光方向回転
素子8によって偏光方向を90度回転され、レーザビー
ム2eとなる。レーザビーム2eは光増幅部7b、7a
を通過することによって光増幅された後、偏光選択素子
6に再度入射する。レーザビーム2eは偏光方向4bを
有するため、偏光選択素子6によって90度反射され、
レーザ装置外部へと出力される。
[0005] The laser beam 2d is optically amplified by passing through the optical amplifiers 7d and 7c, and the polarization direction is rotated by 90 degrees by the 90-degree polarization direction rotating element 8 to become the laser beam 2e. The laser beam 2e is applied to the optical amplifiers 7b and 7a.
Then, the light is amplified by passing through, and then enters the polarization selection element 6 again. Since the laser beam 2e has the polarization direction 4b, it is reflected by the polarization selection element 6 at 90 degrees,
Output to the outside of the laser device.

【0006】従来のレーザ装置の構成では、光増幅部7
a〜7dが有する複屈折によってレーザビームの偏光方
向が回転してしまい、レーザビーム2eの中に偏光方向
4aを有するレーザビームが一部混じり、偏光選択素子
6に対して透過光となってレーザビーム発生装置1側へ
戻ってしまう場合があった。そこで、かかる不具合を防
止すべく、図4に示すようにアイソレータ11を配置し
てレーザビームの逆行を防止していた。
In the configuration of the conventional laser device, the optical amplifier 7
The polarization direction of the laser beam is rotated by the birefringence of the laser beams a to 7d, and the laser beam having the polarization direction 4a is partially mixed in the laser beam 2e, and the laser beam is transmitted as light to the polarization selection element 6. In some cases, the beam returned to the beam generator 1 side. In order to prevent such a problem, an isolator 11 is arranged as shown in FIG. 4 to prevent the laser beam from moving backward.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図4,5に示した従来
のレーザ装置では、アイソレータ11、波長板12とい
った他の光学素子と比べて高価な光学素子を光路上に配
置する必要があったため、結果的にレーザ装置が高価な
ものとなっていた。
In the conventional laser device shown in FIGS. 4 and 5, it is necessary to dispose an optical element such as the isolator 11 and the wave plate 12 which is more expensive than other optical elements on the optical path. As a result, the laser device is expensive.

【0008】また、上記光学素子を通過する際に光学的
な損失が生じる問題があった。さらに、光増幅部7a〜
7dによって生じる複屈折により偏光方向が回転し、所
望の偏光方向以外の偏光成分が生じた場合には、光学的
な損失となってレーザ装置の出力の低下を招くという問
題があった。
Further, there is a problem that an optical loss occurs when the light passes through the optical element. Further, the optical amplifiers 7a to 7a
When the polarization direction is rotated by the birefringence generated by 7d and a polarization component other than the desired polarization direction is generated, there is a problem that an optical loss is caused and the output of the laser device is reduced.

【0009】この発明は、上記の諸問題を解決するため
になされたものであり、高効率でかつ高出力のレーザビ
ームを発生することができ、さらに構成が簡易で安価な
レーザ装置を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a laser device which can generate a high-efficiency and high-output laser beam, has a simpler structure, and is inexpensive. The purpose is to do so.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ装置
は、入射したレーザビームを光増幅するレーザ活性媒質
とレーザ活性媒質励起装置を具備した光増幅部及びレー
ザビームの偏光方向を回転させる偏光回転素子と、光増
幅部および偏光回転素子を挟むように前後に配置された
一対の偏光選択素子で構成された第1の光路と、一対の
偏光選択素子の一方によって反射もしくは透過されたレ
ーザビームを複数のレーザビーム反射手段によって一対
の偏光選択素子の他方に入射させることにより第1の光
路に周回させる第2の光路と、を備えたものである。
According to the present invention, there is provided a laser apparatus comprising: a laser active medium for optically amplifying an incident laser beam; an optical amplifier having a laser active medium exciting device; and a polarization unit for rotating the polarization direction of the laser beam. A rotation element, a first optical path composed of a pair of polarization selection elements disposed before and after so as to sandwich the optical amplification unit and the polarization rotation element, and a laser beam reflected or transmitted by one of the pair of polarization selection elements And a second optical path which is made to circulate around the first optical path by causing the laser beam to enter the other of the pair of polarization selecting elements by a plurality of laser beam reflecting means.

【0011】また、本発明に係るレーザ装置は、一対の
偏光選択素子を光路内部に含むように配置され、部分透
過ミラーおよび全反射ミラーを備えたものである。
Further, the laser device according to the present invention is arranged so as to include a pair of polarization selecting elements inside the optical path, and includes a partial transmission mirror and a total reflection mirror.

【0012】また、本発明に係るレーザ装置は、光増幅
部が少なくとも2以上で構成されたものである。
Further, in the laser device according to the present invention, the optical amplifying section is constituted by at least two or more.

【0013】また、本発明に係るレーザ装置は、第2の
光路にビーム径補正光学素子を配置させたものである。
Further, in the laser device according to the present invention, a beam diameter correcting optical element is disposed in the second optical path.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この発明
を実施するための実施の形態1によるレーザ装置を説明
するための概略図である。図1中、1は直線偏光ビーム
2aを出射するレーザビーム発生装置、3a、3bはレ
ーザビームのビーム径を補正するためのビーム径補正光
学系、5a、5b、5c、5dはレーザビーム全反射ミ
ラー、6a、6bは一対の偏光選択素子、7a、7bは
一対の偏光選択素子6a、6b間に挟まるよう設けられ
たNd:YAG等のレーザ活性媒質とレーザ活性媒質励
起装置を含む光増幅部、8は光増幅部7a、7b間に設
けられた90度偏光方向回転素子、をそれぞれ示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a laser device according to a first embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser beam generator for emitting a linearly polarized beam 2a, 3a and 3b denote beam diameter correcting optical systems for correcting the beam diameter of the laser beam, and 5a, 5b, 5c and 5d denote total reflection of the laser beam. Mirrors, 6a and 6b are a pair of polarization selection elements, and 7a and 7b are optical amplification units including a laser activation medium such as Nd: YAG and a laser activation medium excitation device provided between the pair of polarization selection elements 6a and 6b. Numeral 8 denotes a 90-degree polarization direction rotating element provided between the optical amplifiers 7a and 7b.

【0015】図1のように構成されたレーザ装置の動作
を説明する。直線偏光レーザビームを発生するレーザビ
ーム発生装置1より発生した直線偏光レーザビーム2a
は、紙面に平行でレーザビーム進行方向に対して垂直な
偏光方向4aを有しており、まずビーム径補正光学素子
3aによってビーム径が変更される。全反射ミラー5
a、5bを通過したレーザビーム2aは第1の偏光選択
素子6aへと入射する。第1および第2の偏光選択素子
6a、6bは紙面に垂直な偏光方向を有するレーザビー
ムに対しては全反射し、紙面に平行な偏光方向を有する
レーザビームに対しては全透過である特性を具備するた
め、レーザビーム発生装置1から出射したレーザビーム
2aは、第1の偏光選択素子6aを透過して、光増幅部
7a、7bの方向へ進行する。
The operation of the laser device configured as shown in FIG. 1 will be described. A linearly polarized laser beam 2a generated by a laser beam generator 1 that generates a linearly polarized laser beam
Has a polarization direction 4a parallel to the plane of the drawing and perpendicular to the direction of travel of the laser beam. The beam diameter is first changed by the beam diameter correction optical element 3a. Total reflection mirror 5
The laser beam 2a having passed through the first and second polarization selection elements 6a and 5b enters the first polarization selection element 6a. The first and second polarization selection elements 6a and 6b are totally reflected with respect to a laser beam having a polarization direction perpendicular to the plane of the drawing and totally transmitted with respect to a laser beam having a polarization direction parallel to the plane of the drawing. Therefore, the laser beam 2a emitted from the laser beam generator 1 passes through the first polarization selection element 6a and travels in the direction of the optical amplifiers 7a and 7b.

【0016】光増幅部7a、7bを通過することによっ
てレーザビーム2aは光増幅され、さらに、90度偏光
方向回転素子8の作用によって偏光方向を4bに変更さ
れて、第2の偏光選択素子6bへ入射する。以上、第1
の偏光選択素子6aから光増幅部7a、7bおよび90
度偏光方向回転素子8を経て第2の偏光選択素子6bに
至る光路を第1の光路と呼ぶ。第2の偏光選択素子6b
に入射するレーザビームの偏光方向4bは紙面に対して
垂直であるため、第2の偏光選択素子6bによって90
度方向を変えて反射されるレーザビーム2bとなる。か
かるレーザビーム2bは、全反射ミラー5c、5dで構
成される第2の光路を経由して、第1の偏光選択素子6
aへと導光される。レーザビーム2bは、第2の光路を
通過中にビーム径補正光学系3bによってビーム径を補
正され、偏光方向4dを有しながら第1の偏光選択素子
6aへと入射する。
The laser beam 2a is optically amplified by passing through the optical amplifiers 7a and 7b, and the polarization direction is changed to 4b by the action of the 90-degree polarization direction rotating element 8, so that the second polarization selecting element 6b Incident on. Above, the first
From the polarization selection element 6a to the optical amplification units 7a, 7b and 90
The optical path reaching the second polarization selecting element 6b via the polarization direction rotating element 8 is referred to as a first optical path. Second polarization selection element 6b
Since the polarization direction 4b of the laser beam incident on the second polarization selection element 6b is perpendicular to the paper surface,
The laser beam 2b is reflected by changing the degree direction. The laser beam 2b passes through a second optical path composed of total reflection mirrors 5c and 5d, and passes through a first polarization selection element 6
The light is guided to a. The laser beam 2b is corrected in beam diameter by the beam diameter correction optical system 3b while passing through the second optical path, and enters the first polarization selection element 6a while having a polarization direction 4d.

【0017】第2の光路におけるレーザビーム2bの偏
光方向4dは、紙面に対して垂直であるため、第1の偏
光選択素子6aによって90度方向を変えて反射され、
第1の光路に周回され、レーザビーム2cとなる。レー
ザビーム2cは第1の光路内部の光増幅部7a、7bを
通過する際に再度光増幅され、さらに、90度偏光方向
回転素子8の作用によって偏光方向を90度回転され、
偏光方向4cを有するレーザビームとなる。第2の偏光
選択素子6bは紙面に平行な偏光方向4cを有するレー
ザビームを透過する作用があるため、レーザビーム2c
はレーザ装置外部に出力される。
Since the polarization direction 4d of the laser beam 2b in the second optical path is perpendicular to the plane of the paper, the laser beam 2b is reflected by the first polarization selection element 6a by changing its direction by 90 degrees.
The laser beam goes around the first optical path and becomes a laser beam 2c. The laser beam 2c is optically amplified again when passing through the optical amplifiers 7a and 7b inside the first optical path, and further, the polarization direction is rotated 90 degrees by the action of the 90-degree polarization direction rotating element 8,
A laser beam having the polarization direction 4c is obtained. Since the second polarization selecting element 6b has a function of transmitting a laser beam having a polarization direction 4c parallel to the paper surface, the laser beam 2c
Is output outside the laser device.

【0018】光増幅部7a、7bをNd:YAG等の固
体レーザ活性媒質で構成すると、光励起に起因する発熱
等によってレーザ活性媒質が複屈折を有することがあ
る。この対策として、ほぼ同一の光増幅部7a、7bの
間に90度偏光方向回転素子8を配置し、レーザビーム
の偏光方向の上述の複屈折効果に起因する回転を小さく
している。また、レーザビームの偏光回転によって生じ
た偏光成分を有するレーザビームを、全反射ミラー5
c、全反射ミラー5d、で構成される第2の光路の内部
に導光させることにより、光増幅部7a、7bで生じた
複屈折によって偏光回転したレーザビーム成分を光学的
な損失とならないようにしている。よって、本装置構成
によると、レーザ装置全体として光学的な損失を最小限
とすることができる。
If the optical amplifiers 7a and 7b are made of a solid laser active medium such as Nd: YAG, the laser active medium may have birefringence due to heat generated by optical excitation. As a countermeasure, a 90-degree polarization direction rotating element 8 is disposed between substantially the same optical amplifiers 7a and 7b to reduce the rotation of the polarization direction of the laser beam due to the above-described birefringence effect. The laser beam having a polarization component generated by the rotation of the polarization of the laser beam is transmitted to the total reflection mirror 5.
c, by guiding the light inside the second optical path composed of the total reflection mirror 5d, the laser beam component that has been polarized and rotated by the birefringence generated in the optical amplifiers 7a and 7b does not become an optical loss. I have to. Therefore, according to the configuration of the present apparatus, optical loss of the entire laser apparatus can be minimized.

【0019】上記の実施の形態1では、光増幅部7a、
7bの間に90度偏光方向回転素子8を配置した場合に
ついて説明したが、単一の光増幅部を1個と90度偏光
方向回転素子を配置して同様のレーザ装置を構成しても
よい。
In the first embodiment, the optical amplifier 7a,
Although the case where the 90-degree polarization direction rotating element 8 is arranged between 7b has been described, a similar laser device may be configured by disposing one single optical amplification unit and the 90-degree polarization direction rotating element. .

【0020】さらに、レーザビーム発生装置1から発生
したレーザビームはパルスビームでも連続波ビームでも
よい。
Further, the laser beam generated from the laser beam generator 1 may be a pulse beam or a continuous wave beam.

【0021】なお、上述の説明では、一対の偏光選択素
子6a、6bとして45度入射方式の素子を使用した場
合を説明したが、かかる方式に限らず、任意の入射角度
の偏光選択素子を用いても同様な効果が得られるのは言
うまでもない。
In the above description, a case has been described in which a 45-degree incident type element is used as the pair of polarization selecting elements 6a and 6b. Needless to say, the same effect can be obtained.

【0022】また、第1回目の光増幅部通過レーザビー
ム2bと第2回目の光増幅部通過レーザビーム2cが精
度よく重複するよう光路を設定すれば、光増幅部通過時
の偏光方向回転によってレーザビームが2回以上第2の
光路を周回した場合にも実用上問題ない程度に同じ特性
を有するレーザビームが出射されるため、本発明の効果
をより大きく発揮できる。この実現方法として、例え
ば、レーザビーム発生装置1内の共振器内部の光路と光
増幅部への導光路、レーザ装置を構成した周回光路が、
同じようにビーム径の収束と発散を繰り返す、いわゆる
カスケード型の光路を構成するよう各光学素子を配置す
ることにより、より容易に上記の目的を達成できる。
Further, if the optical path is set so that the first laser beam 2b passing through the optical amplifier and the laser beam 2c passing through the second optical amplifier accurately overlap with each other, the rotation of the polarization direction when passing through the optical amplifier can be achieved. Even when the laser beam circulates the second optical path two or more times, a laser beam having the same characteristics is emitted to the extent that there is no practical problem, so that the effects of the present invention can be more exerted. As a method of realizing this, for example, an optical path inside a resonator in the laser beam generator 1 and a light guide path to an optical amplifier, a circuit light path constituting a laser device,
By arranging each optical element so as to form a so-called cascade-type optical path in which the beam diameter converges and diverges in the same manner, the above object can be achieved more easily.

【0023】実施の形態2.図2は本発明の別の実施の
形態を示す構成図である。図1と同様の部分は同一符号
で示す。図2中、9は所定の反射率を有する部分透過ミ
ラー、10は全反射ミラー、をそれぞれ示す。
Embodiment 2 FIG. FIG. 2 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention. 1 are denoted by the same reference numerals. 2, reference numeral 9 denotes a partially transmitting mirror having a predetermined reflectance, and reference numeral 10 denotes a total reflection mirror.

【0024】図2に示した本発明による実施の形態の構
成および動作について説明する。全反射ミラー10の位
置で偏光方向4aを有するレーザビーム2aは第1の偏
光選択素子6aへ入射する。第1の偏光選択素子6aは
偏光方向4aを有するレーザビームを全透過する性質を
具備するので、レーザビーム2aは光増幅部7a、7b
を通過する。また、90度偏光方向回転素子8aの作用
によって偏光方向を90度回転し、偏光方向4bを有す
るレーザビームとなって、第2の偏光選択素子6bへ入
射する。
The configuration and operation of the embodiment according to the present invention shown in FIG. 2 will be described. The laser beam 2a having the polarization direction 4a at the position of the total reflection mirror 10 is incident on the first polarization selection element 6a. Since the first polarization selection element 6a has a property of transmitting the laser beam having the polarization direction 4a, the laser beam 2a is transmitted to the optical amplifiers 7a and 7b.
Pass through. The polarization direction is rotated by 90 degrees by the action of the 90-degree polarization direction rotation element 8a, and the laser beam having the polarization direction 4b is incident on the second polarization selection element 6b.

【0025】第2の偏光選択素子6bは偏光方向4bを
有するレーザビームを反射する性質を具備するため、レ
ーザビーム2aは偏光方向4dを有するレーザビーム2
bとなり、全反射ミラー5c、5dで構成される第2の
光路へと導光される。また、レーザビーム2bはビーム
径変更光学素子3bによってそのビーム径を変更され、
再度第1の偏光選択素子6aへ入射する。第1の偏光選
択素子6aは偏光方向4dを有するレーザビームを全反
射する性質を具備するため、レーザビーム2bは光増幅
部7a、7bの方へレーザビーム2cとして導光され
る。レーザビーム2cは光増幅部7a、7bによって増
幅されるとともに偏光方向90度回転素子8aの作用に
よって偏光方向を4cのように回転され、第2の偏光選
択素子6bへ入射する。第2の偏光選択素子6bは偏光
方向4cを有するレーザビームを透過する性質を具備す
るため、レーザビーム2cは部分反射ミラー9へと導か
れる。部分透過ミラー9へ入射したレーザビーム2cの
一部は部分透過ミラー9の作用によって共振器外部へ出
力レーザビームとして取り出される。
Since the second polarization selecting element 6b has a property of reflecting a laser beam having the polarization direction 4b, the laser beam 2a is changed to the laser beam 2 having the polarization direction 4d.
b, and the light is guided to the second optical path including the total reflection mirrors 5c and 5d. The beam diameter of the laser beam 2b is changed by the beam diameter changing optical element 3b.
The light again enters the first polarization selection element 6a. Since the first polarization selection element 6a has a property of totally reflecting the laser beam having the polarization direction 4d, the laser beam 2b is guided as a laser beam 2c toward the optical amplifiers 7a and 7b. The laser beam 2c is amplified by the optical amplifiers 7a and 7b, and the polarization direction is rotated as shown by 4c by the action of the polarization direction rotation element 8a, and is incident on the second polarization selection element 6b. Since the second polarization selection element 6b has a property of transmitting a laser beam having the polarization direction 4c, the laser beam 2c is guided to the partial reflection mirror 9. A part of the laser beam 2c incident on the partially transmitting mirror 9 is extracted as an output laser beam to the outside of the resonator by the action of the partially transmitting mirror 9.

【0026】上記のような順序で共振器内部を全反射ミ
ラー10から部分反射ミラー9へと導光されたレーザビ
ームは、逆方向の偏光方向回転を伴う逆方向の光路通過
を経て、部分透過ミラー9から全反射ミラー10へと導
光される。このように共振器内光路内の往復の繰り返し
によって一定のビーム強度分布、強度を有するまで増幅
され、共振器内部定在波ビームとなる。
The laser beam guided inside the resonator from the total reflection mirror 10 to the partial reflection mirror 9 in the above order passes through the optical path in the reverse direction with the rotation of the polarization direction in the reverse direction, and is partially transmitted. The light is guided from the mirror 9 to the total reflection mirror 10. As described above, the beam is amplified until it has a constant beam intensity distribution and intensity by repeating reciprocation in the optical path in the resonator, and becomes a standing wave beam inside the resonator.

【0027】図2のように構成されたレーザ装置では、
光源を兼ねた光増幅部7a、7bで生じた複屈折によっ
て内部を通過するレーザビーム2a、2cの偏光が回転
した場合でも、回転偏光成分が一対の偏光選択素子6
a、6bを用いて構成された第1の光路の作用によって
第1および第2からなる光共振器内部に閉じ込められる
ため、実施の形態1と同様、複屈折に起因する偏光方向
回転による光学的な損失を小さく押さえることが可能と
なる。
In the laser device configured as shown in FIG.
Even when the polarization of the laser beams 2a and 2c passing therethrough is rotated by the birefringence generated in the optical amplifiers 7a and 7b also serving as the light source, the rotational polarization component is a pair of the polarization selecting element 6
Since the optical path is confined inside the first and second optical resonators by the action of the first optical path formed by using the first and second optical paths 6a and 6b, the optical rotation is caused by the rotation of the polarization direction caused by the birefringence, as in the first embodiment. Loss can be kept small.

【0028】また、図2に示した光共振器構成に加え
て、光共振器内部にQスイッチ素子等の共振器Q値変調
素子を設置してもよい。
Further, in addition to the optical resonator configuration shown in FIG. 2, a resonator Q value modulation element such as a Q switch element may be provided inside the optical resonator.

【0029】また、図2に示した実施の形態においては
光増幅部7a、7bの2台と90度偏光方向回転素子8
を第1の光路内部に配置した場合について示したが、光
増幅部1台と偏光方向90度回転素子だけを使用して同
様の装置を構成しても同一の効果を奏することは言うま
でもない。
In the embodiment shown in FIG. 2, two optical amplifiers 7a and 7b and a 90-degree polarization direction rotating element 8 are used.
Is shown inside the first optical path, but it goes without saying that the same effect can be obtained even if a similar device is configured using only one optical amplifying unit and a polarization direction 90 ° rotation element.

【0030】実施の形態3.図3は、この発明を実施す
るための別の実施の形態によるレーザ装置を説明するた
めの構成図である。図1と同様の部分は同一符号で示
す。
Embodiment 3 FIG. 3 is a configuration diagram for explaining a laser device according to another embodiment for carrying out the present invention. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0031】図3のように構成されたレーザ装置の動作
について説明する。レーザビーム発生装置1で発生した
直線偏光レーザビーム2aは紙面に平行でビーム進行方
向に対して直角な偏光方向4bを有しており、まずビー
ム径補正光学素子3aによってビーム径を変更される。
全反射ミラー5aを通過したレーザビーム2aは第1の
偏光選択素子6aへと入射する。一対の偏光選択素子6
a、6bは紙面に垂直な偏光方向を有するレーザビーム
に対して全反射であり、紙面に平行な偏光を有するレー
ザビームに対しては全透過である特性を具備するため、
レーザビーム発生装置1から入射したレーザビーム2a
は、光増幅部7aに向かって進行する。
The operation of the laser device configured as shown in FIG. 3 will be described. The linearly polarized laser beam 2a generated by the laser beam generator 1 has a polarization direction 4b parallel to the paper and perpendicular to the beam traveling direction, and the beam diameter is first changed by the beam diameter correction optical element 3a.
The laser beam 2a that has passed through the total reflection mirror 5a enters the first polarization selection element 6a. A pair of polarization selection elements 6
Since a and 6b have characteristics of being totally reflected with respect to a laser beam having a polarization direction perpendicular to the paper surface and being totally transmitted with respect to a laser beam having a polarization direction parallel to the paper surface,
Laser beam 2a incident from laser beam generator 1
Proceeds toward the optical amplifier 7a.

【0032】光増幅部7a、7bを通過することによっ
てレーザビーム2aは光増幅され、さらに、90度偏光
方向回転素子8の作用によって偏光方向4cに変更さ
れ、第2の偏光選択素子6bへ入射する。第2の偏光選
択素子6bに入射したレーザビーム2bの偏光方向4c
は紙面に対して平行であるため、第2の偏光選択素子6
bを通過して、全反射ミラー5b、5c、5d、5eで
構成される第2の光路へと導光される。レーザビームは
ビーム径補正光学系3bによってビーム径を補正され、
4cの偏光方向を保持しながら、第1の偏光選択素子6
aへと周回する。
The laser beam 2a is optically amplified by passing through the optical amplifiers 7a and 7b, is further changed to the polarization direction 4c by the action of the 90-degree polarization direction rotating element 8, and is incident on the second polarization selecting element 6b. I do. Polarization direction 4c of laser beam 2b incident on second polarization selection element 6b
Is parallel to the plane of the paper, the second polarization selection element 6
b, the light is guided to the second optical path including the total reflection mirrors 5b, 5c, 5d, and 5e. The beam diameter of the laser beam is corrected by the beam diameter correction optical system 3b,
4c while maintaining the polarization direction of the first polarization selection element 6c.
orbit to a.

【0033】レーザビーム2bの偏光方向4cは紙面に
対して平行であるため、第1の光路内、すなわち第1の
偏光選択素子6aを通過し、レーザビーム2cとなっ
て、再度光増幅部7a、7bへ入射する。光増幅部7
a、7bを通過することによって、レーザビーム2cは
再び光増幅され、90度偏光方向回転素子8の作用によ
って偏光方向が90度回転され、偏光方向4dを有する
レーザビームとなる。第2の偏光選択素子6bは紙面に
平行な偏光方向を有するレーザビームを透過するため、
レーザビーム2cは全反射ミラー5fを経て、レーザ装
置から出力される。
Since the polarization direction 4c of the laser beam 2b is parallel to the plane of the drawing, the laser beam 2b passes through the first optical path, that is, passes through the first polarization selection element 6a, becomes the laser beam 2c, and becomes the optical amplifier 7a again. , 7b. Optical amplifier 7
The laser beam 2c is again optically amplified by passing through a and 7b, and the polarization direction is rotated by 90 degrees by the action of the 90-degree polarization direction rotating element 8, thereby becoming a laser beam having a polarization direction 4d. Since the second polarization selection element 6b transmits a laser beam having a polarization direction parallel to the paper surface,
The laser beam 2c is output from the laser device via the total reflection mirror 5f.

【0034】図3のように構成されたレーザ装置では、
上述の実施の形態1と同様、光増幅部7a、7bで生じ
た複屈折によって内部を通過するレーザビーム2a、2
cの偏光が回転した場合でも、回転偏光成分が一対の偏
光選択素子6a、6bを用いて構成された第1の光路の
作用によって第1および第2からなる光共振器内部に閉
じ込められるため、複屈折に起因する偏光方向回転によ
る光学的な損失を小さく押さえることが可能となる。
In the laser device configured as shown in FIG.
As in the first embodiment, the laser beams 2a, 2a, 2b,
Even when the polarized light of c is rotated, the rotated polarized light component is confined inside the first and second optical resonators by the action of the first optical path formed by using the pair of polarization selecting elements 6a and 6b. Optical loss due to rotation of the polarization direction due to birefringence can be kept small.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明に係るレーザ装置では、入射した
レーザビームを光増幅するレーザ活性媒質とレーザ活性
媒質励起装置を具備した光増幅部及びレーザビームの偏
光方向を回転させる偏光回転素子と、光増幅部および偏
光回転素子を挟むように前後に配置された一対の偏光選
択素子で構成された第1の光路と、一対の偏光選択素子
の一方によって反射もしくは透過されたレーザビームを
複数のレーザビーム反射手段によって一対の偏光選択素
子の他方に入射させることにより第1の光路に周回させ
る第2の光路と、を備えたので、光増幅部で生じた複屈
折によって偏光回転したレーザビーム成分も光学的な損
失とならないため、レーザ装置全体として光学的な損失
を最小限とすることができる結果、簡易な装置構成で、
かつ高効率のレーザ装置を得ることができる。
According to the laser apparatus of the present invention, a laser active medium for optically amplifying an incident laser beam, an optical amplifying unit having a laser active medium exciting device, a polarization rotating element for rotating the polarization direction of the laser beam, A first optical path composed of a pair of polarization selection elements disposed before and after so as to sandwich the optical amplification unit and the polarization rotation element, and a laser beam reflected or transmitted by one of the polarization selection elements, And a second optical path that circulates around the first optical path by being incident on the other of the pair of polarization selecting elements by the beam reflecting means, so that the laser beam component that has been polarized and rotated by the birefringence generated in the optical amplification unit is also provided. Since optical loss does not occur, optical loss can be minimized as a whole laser device, resulting in a simple device configuration,
In addition, a highly efficient laser device can be obtained.

【0036】また、本発明に係るレーザ装置では、一対
の偏光選択素子を光路内部に含むように配置された部分
透過ミラーおよび全反射ミラーを備えたので、簡易な構
成で、かつ高出力動作可能なレーザ装置が得られる。
Further, the laser device according to the present invention includes the partial transmission mirror and the total reflection mirror arranged so as to include the pair of polarization selecting elements inside the optical path, so that the laser device can be operated with a simple configuration and high output operation. Laser device can be obtained.

【0037】また、本発明に係るレーザ装置では、光増
幅部が少なくとも2以上で構成されたもので、簡易な構
成で、高出力のレーザビームが得られる。
Further, in the laser device according to the present invention, since the optical amplifier is constituted by at least two or more, a high-power laser beam can be obtained with a simple structure.

【0038】また、本発明に係るレーザ装置では、第2
の光路にビーム径補正光学素子を配置させたので、光路
内の光学的な損失を減少させることができる。
In the laser device according to the present invention, the second
Since the beam diameter correcting optical element is arranged in the optical path, the optical loss in the optical path can be reduced.

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

【図1】 実施の形態1のレーザ装置の構成を説明する
ための図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a laser device according to a first embodiment.

【図2】 実施の形態2のレーザ装置の構成を説明する
ための図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a laser device according to a second embodiment.

【図3】 実施の形態3のレーザ装置の構成を説明する
ための図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a laser device according to a third embodiment;

【図4】 従来のレーザ装置の構成を説明するための図
である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a conventional laser device.

【図5】 図4に示した従来のレーザ装置の動作を説明
するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the conventional laser device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザビーム発生装置、 2 レーザビーム、 3
ビーム径補正光学素子、 4 偏光方向を表す記号、
5 全反射ミラー、 6 偏光選択素子、7 レーザ
活性媒質とレーザ活性媒質励起装置を含む光増幅部、
8 90度偏光方向回転素子、 9 部分透過ミラー、
10 垂直入射全反射ミラー、 11 アイソレー
タ、 12 1/4波長板。
1 laser beam generator, 2 laser beam, 3
Beam diameter correcting optics, 4 symbol for polarization direction,
5 a total reflection mirror, 6 a polarization selector, 7 an optical amplifier including a laser active medium and a laser active medium pumping device,
8 90 degree polarization direction rotating element, 9 partial transmission mirror,
10 vertical incidence total reflection mirror, 11 isolator, 12 quarter wave plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 3/081 H01S 3/081 3/23 3/23 (72)発明者 藤川 周一 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 2H042 CA10 CA14 CA17 DB01 DD04 DE07 2H049 BA05 BA08 BA42 BA43 BC21 5F072 AB02 JJ04 KK05 KK30 LL09 PP01 PP07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01S 3/081 H01S 3/081 3/23 3/23 (72) Inventor Shuichi Fujikawa Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 2-3, Mitsubishi Electric Corporation 2H042 CA10 CA14 CA17 DB01 DD04 DE07 2H049 BA05 BA08 BA42 BA43 BC21 5F072 AB02 JJ04 KK05 KK30 LL09 PP01 PP07

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射したレーザビームを光増幅するレー
ザ活性媒質とレーザ活性媒質励起装置を具備した光増幅
部及び前記レーザビームの偏光方向を回転させる偏光回
転素子と、前記光増幅部および前記偏光回転素子を挟む
ように前後に配置された一対の偏光選択素子で構成され
た第1の光路と、前記一対の偏光選択素子の一方によっ
て反射もしくは透過された前記レーザビームを複数のレ
ーザビーム反射手段によって前記一対の偏光選択素子の
他方に入射させることにより前記第1の光路に周回させ
る第2の光路と、を備えたことを特徴とするレーザ装
置。
1. An optical amplification unit comprising a laser active medium for optically amplifying an incident laser beam and a laser active medium excitation device, a polarization rotating element for rotating the polarization direction of the laser beam, the optical amplification unit and the polarization A first optical path composed of a pair of polarization selection elements arranged before and after so as to sandwich the rotation element, and a plurality of laser beam reflection means for reflecting the laser beam reflected or transmitted by one of the pair of polarization selection elements. And a second optical path which is made to enter the other of the pair of polarization selecting elements and thereby circulates around the first optical path.
【請求項2】 前記一対の偏光選択素子を光路内部に含
むように配置された部分透過ミラーおよび全反射ミラー
を備えたことを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。
2. The laser device according to claim 1, further comprising a partial transmission mirror and a total reflection mirror arranged so as to include said pair of polarization selecting elements inside an optical path.
【請求項3】 前記光増幅部が少なくとも2以上で構成
されていることを特徴とする請求項1または2記載のレ
ーザ装置。
3. The laser device according to claim 1, wherein the optical amplification unit includes at least two or more.
【請求項4】 前記第2の光路にビーム径補正光学素子
を配置させたことを特徴とする請求項1ないし3のいず
れか1項記載のレーザ装置。
4. The laser device according to claim 1, wherein a beam diameter correcting optical element is arranged in the second optical path.
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