JP2002237636A - Solid-state laser - Google Patents

Solid-state laser

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JP2002237636A
JP2002237636A JP2001033473A JP2001033473A JP2002237636A JP 2002237636 A JP2002237636 A JP 2002237636A JP 2001033473 A JP2001033473 A JP 2001033473A JP 2001033473 A JP2001033473 A JP 2001033473A JP 2002237636 A JP2002237636 A JP 2002237636A
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JP
Japan
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solid
pulse
excitation
oscillation
state laser
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JP2001033473A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Kojima
実 小島
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state laser which can superimpose two laser beams, resulting from a continuous oscillation and a pulse oscillation and is capable of laser-oscillation at a high efficiency, with the laser beam quality kept at a high level, capable of changing the output ratio of the continuous oscillation to the pulse oscillation. SOLUTION: The laser comprises a lengthwise left part of a YAG rod 41, a pulse lamp 21 which faces the left part of the rod 41 and pulse-lights, a pulse exciter 12 having a reflective drum 22 enclosing the pulse lamp 21 and the left part of the rod 41, a CW lamp 23 which faces a lengthwise right part of the rod 41 and is continuously light, and a continuous excitation unit 13, having a reflective drum 24 enclosing the CW lamp 23 and the right part of the rod 41.

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、励起光源からの励
起光を反射筒により反射させて固体レーザー媒質に集光
し、この固体レーザー媒質からレーザー光を発振させる
固体レーザー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 solid-state laser device in which excitation light from an excitation light source is reflected by a reflecting tube and condensed on a solid-state laser medium, and laser light is oscillated from the solid-state laser medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザー光には、励起方式の違いによっ
て、連続発振(CW発振)によるものとパルス発振によ
るものとがある。励起ランプを連続的に点灯させる連続
発振では、そのレーザー光も連続的に出射され、一方励
起ランプを間欠的に点灯させるパルス発振では、レーザ
ー光も間欠的に出射される。この発振方式の違いは、例
えばレーザー溶接特性にも表れ、連続発振では溶け込み
は浅いが、溶接表面ビードが滑らかできれいになり、一
方パルス発振では溶け込みは深いが、溶接表面は荒く汚
くなる。
2. Description of the Related Art There are two types of laser light: continuous oscillation (CW oscillation) and pulse oscillation. In continuous oscillation in which the excitation lamp is continuously turned on, the laser light is also emitted continuously, while in pulse oscillation in which the excitation lamp is turned on intermittently, the laser light is also emitted intermittently. This difference in oscillation method is manifested in, for example, laser welding characteristics. In continuous oscillation, the penetration is shallow, but the weld surface bead is smooth and clean, while in pulse oscillation, the penetration is deep, but the welding surface is rough and dirty.

【0003】このような2つの発振方式の特性を相補う
目的で、連続発振とパルス発振とを重ね合わせたレーザ
ー光を用いると、材料特性の異なる様々な材料の溶接に
も対応できるようになる。例えば、アルミニウムのよう
に、レーザー光に対して高い反射率を有する材料を溶接
する場合には、高いピーク出力のレーザー光が得られる
パルス発振のレーザー光が一般に用いられる。ところ
が、アルミニウムの熱伝導率が高いので、吸収した熱の
拡散が早いため溶融池が急冷され、そのため溶接部に割
れが発生するという問題がある。そこで、ピークの高い
パルス発振のレーザー光に連続発振によるレーザー光を
重ね合わせることにより、パルスの間に溶接部が急冷さ
れないようにして、溶接割れを回避することができる。
このため、連続発振とパルス発振による2つのレーザー
光を重ね合わせることができる固体レーザー装置が種々
提案されている。
If laser light obtained by superposing continuous oscillation and pulse oscillation is used for the purpose of complementing the characteristics of the two oscillation systems, it is possible to cope with welding of various materials having different material characteristics. . For example, when welding a material having a high reflectance to laser light, such as aluminum, pulsed laser light capable of obtaining high peak output laser light is generally used. However, since the thermal conductivity of aluminum is high, the diffusion of absorbed heat is rapid, so that the molten pool is rapidly cooled, and thus there is a problem that cracks occur in the welded portion. Therefore, by superimposing the laser beam of continuous oscillation on the laser beam of pulse oscillation having a high peak, it is possible to prevent the welding portion from being rapidly cooled during the pulse and to avoid welding cracks.
For this reason, various solid-state laser devices capable of superposing two laser beams by continuous oscillation and pulse oscillation have been proposed.

【0004】図4および図5は、従来の固体レーザー装
置を示す図であって、図4はその全体構成を示す図であ
り、図5は図4のB−B線に沿う拡大断面図である。こ
の固体レーザー装置は、リアミラー31と出力ミラー3
2との間に配設された励起部33と、ビームエキスパン
ダー34と、光ファイバー入射レンズ35と、光ファイ
バー36とを備えている。励起部33は、YAGロッド
41と、このYAGロッド41の両側にそれぞれYAG
ロッド41と平行に配設された連続発振用の励起ランプ
42およびパルス発振用の励起ランプ43と、これらの
YAGロッド41、励起ランプ42および励起ランプ4
3の外周を包囲する反射筒44とを備えている(図4で
は理解し易くするため、励起ランプは上下に配置してい
る)。反射筒44は、その内側の空間の横断面形状が一
部が重複する2個の楕円で構成されるいわゆる2重楕円
となっている、筒状に形成されている。
FIGS. 4 and 5 are views showing a conventional solid-state laser device. FIG. 4 is a view showing the entire structure thereof, and FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line BB of FIG. is there. This solid-state laser device includes a rear mirror 31 and an output mirror 3
2, an excitation unit 33, a beam expander 34, an optical fiber incident lens 35, and an optical fiber 36 are provided. The excitation unit 33 includes a YAG rod 41 and YAG rods on both sides of the YAG rod 41.
A continuous oscillation excitation lamp 42 and a pulse oscillation excitation lamp 43 disposed in parallel with the rod 41, and the YAG rod 41, the excitation lamp 42, and the excitation lamp 4
And a reflection tube 44 surrounding the outer periphery of the excitation lamp 3 (in FIG. 4, the excitation lamps are arranged vertically for easy understanding). The reflection cylinder 44 is formed in a tubular shape in which the cross-sectional shape of the inner space is a so-called double ellipse composed of two ellipses partly overlapping with each other.

【0005】図6は、従来の他の固体レーザー装置を示
す図である。この固体レーザー装置は、YAGロッド4
1の両側に連続発振用の励起ランプ42,42を備えた
連続励起部51が設けられた連続発振専用のレーザー発
振器52と、YAGロッド41の両側にパルス発振用の
励起ランプ43,43を備えたパルス励起部53が設け
られたパルス発振専用のレーザー発振器54とが並設さ
れて構成されている。レーザー発振器54からのパルス
発振によるレーザー光が、2つのミラー55,56によ
り、レーザー発振器52からの連続発振によるレーザー
光と光ファイバー入射レンズ35の前で平行にされ、こ
れらの2つのレーザー光が合成されてから光ファイバー
入射レンズ35に入り、光ファイバー入射レンズ35に
よって光ファイバー36の入射端に集光されるようにな
っている。
FIG. 6 is a diagram showing another conventional solid-state laser device. This solid-state laser device has a YAG rod 4
A laser oscillator 52 dedicated to continuous oscillation provided with a continuous excitation section 51 provided with excitation lamps 42, 42 for continuous oscillation on both sides of 1 and excitation lamps 43, 43 for pulse oscillation on both sides of the YAG rod 41. And a laser oscillator 54 dedicated to pulse oscillation provided with a pulse excitation unit 53. The laser light generated by the pulse oscillation from the laser oscillator 54 is collimated by the two mirrors 55 and 56 with the laser light emitted by the continuous oscillation from the laser oscillator 52 in front of the optical fiber incident lens 35, and these two laser lights are combined. After that, the light enters the optical fiber incident lens 35 and is condensed on the incident end of the optical fiber 36 by the optical fiber incident lens 35.

【0006】図7は、従来のさらに他の固体レーザー装
置を示す図である。この固体レーザー装置は、図6の固
体レーザー装置を改良したものである。すなわち、この
固体レーザー装置では、パルス発振専用のレーザー発振
器54からのレーザー光が、コーン型のビームエキスパ
ンダー61で横断面形状がリング状のレーザー光に整形
され、入射角45°の孔明き全反射ミラー62により直
角方向に反射される。また、連続発振専用のレーザー発
振器52からのレーザー光が、孔明き全反射ミラー62
の中心部の貫通孔62aを通過する。このようにして、
レーザー発振器54からのパルス発振によるレーザー光
と、レーザー発振器52からの連続発振によるレーザー
光とが、光ファイバー入射レンズ35の前で合成されて
から光ファイバー入射レンズ35に入り、光ファイバー
入射レンズ35によって光ファイバー36の入射端に集
光されるようになっている。
FIG. 7 is a diagram showing still another conventional solid-state laser device. This solid-state laser device is an improvement of the solid-state laser device of FIG. That is, in this solid-state laser device, the laser beam from the laser oscillator 54 dedicated to pulse oscillation is shaped into a ring-shaped laser beam by the cone-shaped beam expander 61, and a perforated total reflection at an incident angle of 45 ° is performed. The light is reflected at right angles by the mirror 62. A laser beam from a laser oscillator 52 dedicated to continuous oscillation is transmitted to a perforated total reflection mirror 62.
Pass through the through-hole 62a at the center portion. In this way,
The laser light generated by the pulse oscillation from the laser oscillator 54 and the laser light generated by the continuous oscillation from the laser oscillator 52 are combined in front of the optical fiber incident lens 35 and then enter the optical fiber incident lens 35. Is condensed at the incident end of the.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図4および
図5に示す固体レーザー装置においては、連続発振用の
励起ランプ42およびパルス発振用の励起ランプ43の
2つの励起ランプからの励起光が、反射筒44の反射面
44aによって反射され、1つのYAGロッド41に集
光されるので、連続発振とパルス発振による2つのレー
ザー光を重ね合わせることができる。
In the solid-state laser device shown in FIGS. 4 and 5, the excitation light from the two excitation lamps, that is, the excitation lamp 42 for continuous oscillation and the excitation lamp 43 for pulse oscillation, Since the light is reflected by the reflecting surface 44a of the reflecting cylinder 44 and is condensed on one YAG rod 41, two laser beams by continuous oscillation and pulse oscillation can be superposed.

【0008】しかしながら、YAGロッド41には、励
起光を吸収することによる加熱と、図示しない冷却水な
どによる冷却とにより、YAGロッド41の径方向に、
中心部が熱く、外周部が冷たいという温度分布が生じ
る。この温度分布は、YAGロッド41の屈折率が温度
に依存することから、YAGロッド41にレンズ(熱レ
ンズ)作用を生じさせる。このため、連続発振とパルス
発振による2つのレーザー光の重ね合わせが可能になっ
ても、連続発振用の励起ランプ42およびパルス発振用
の励起ランプ43の各励起ランプヘの入力電力を常に同
じにしておかないと、YAGロッド41の各励起ランプ
42、43側による励起が不均一になり、熱レンズが歪
んでしまい、その結果レーザー光のビーム品質が劣化し
てしまう。したがって、この固体レーザー装置では、レ
ーザー光の連続出力とパルス出力との比率を、1:1以
外には設定できないという問題がある。また、この固体
レーザー装置においては、YAGロッド41をこの両側
に配設された連続発振用の励起ランプ42およびパルス
発振用の励起ランプ43により励起するので、YAGロ
ッド41およびこれらの励起ランプ42,43を覆う反
射筒44は、横断面形状が2重楕円の反射筒となってい
る。この2重楕円の反射筒の場合、一方の励起光の一部
が他方のランプ側に漏れてしまうので、励起効率が悪く
なるという問題がある。
However, the YAG rod 41 is heated in a radial direction of the YAG rod 41 by heating by absorbing the excitation light and cooling by cooling water (not shown).
A temperature distribution occurs in which the center is hot and the outer periphery is cold. This temperature distribution causes the YAG rod 41 to act as a lens (thermal lens) because the refractive index of the YAG rod 41 depends on the temperature. For this reason, even if the superposition of two laser beams by continuous oscillation and pulse oscillation becomes possible, the input power to each of the excitation lamp 42 for continuous oscillation and the excitation lamp 43 for pulse oscillation is always kept the same. Otherwise, the excitation by the respective excitation lamps 42 and 43 of the YAG rod 41 will be non-uniform, and the thermal lens will be distorted, and as a result, the beam quality of the laser light will be degraded. Therefore, this solid-state laser device has a problem that the ratio between the continuous output of laser light and the pulse output cannot be set to other than 1: 1. Further, in this solid-state laser device, since the YAG rod 41 is excited by the excitation lamp 42 for continuous oscillation and the excitation lamp 43 for pulse oscillation disposed on both sides thereof, the YAG rod 41 and these excitation lamps 42, The reflecting tube 44 that covers 43 is a reflecting tube having a double elliptical cross section. In the case of this double elliptical reflecting cylinder, a part of one excitation light leaks to the other lamp side, so that there is a problem that the excitation efficiency is deteriorated.

【0009】一方、図6に示す固体レーザー装置におい
ては、レーザー発振器52およびレーザー発振器54か
らのレーザー光のビーム品質が同じ場合、光ファイバー
36の入射端への集光径が光ファイバー入射レンズ35
による集光角度で決まり、この集光角度が大きいほど集
光径が小さくなる。他方、光ファイバー36には最大許
容入射角度があり、通常その角度内でレーザー光を入射
させる必要がある。
On the other hand, in the solid-state laser device shown in FIG. 6, when the beam quality of the laser light from the laser oscillator 52 and the laser oscillator 54 is the same, the condensing diameter at the incident end of the optical fiber 36 becomes smaller.
The light collection diameter is determined by the light collection angle. On the other hand, the optical fiber 36 has a maximum allowable incident angle, and it is usually necessary to make the laser light incident within that angle.

【0010】しかしながら、この固体レーザー装置で
は、レーザー発振器52およびレーザー発振器54から
の2つのレーザー光が、光ファイバー入射レンズ35に
入射するので、各レーザー光は、光ファイバー36の本
来の最大許容入射角度の半分以下の角度で、光ファイバ
ー36の入射端に入射せざるを得ない。したがって、集
光径も、単独の各レーザー発振器52,54からレーザ
ー光を入射させる場合の2倍以上の大きさになってしま
い、このため光ファイバーのコア径も2倍以上の大きな
ものとなり、その結果ビーム品質が劣化するという問題
がある。
However, in this solid-state laser device, since the two laser beams from the laser oscillator 52 and the laser oscillator 54 are incident on the optical fiber incident lens 35, each laser beam has an original maximum allowable incident angle of the optical fiber 36. It must be incident on the incident end of the optical fiber 36 at an angle of less than half. Accordingly, the condensing diameter is twice or more as large as that when laser light is incident from each of the single laser oscillators 52 and 54, and the core diameter of the optical fiber is also twice as large. As a result, there is a problem that beam quality is degraded.

【0011】また、図7に示す固体レーザー装置におい
ては、連続発振専用のレーザー発振器52からのレーザ
ー光が、横断面形状がリング状のレーザー発振器54か
らのレーザー光の内側を通って、光ファイバー入射レン
ズ35に入射するので、光ファイバー36の本来の最大
許容入射角度よりも小さい角度で、光ファイバー36の
入射端に入射せざるを得ない。したがって、集光径も、
単独の各レーザー発振器51,52からレーザー光を入
射させる場合よりも大きさになってしまい、このため光
ファイバー36のコア径も大きくなり、その結果ビーム
品質が劣化するという問題がある。
In the solid-state laser device shown in FIG. 7, a laser beam from a laser oscillator 52 dedicated to continuous oscillation passes through the inside of a laser beam from a laser oscillator 54 having a ring-shaped cross section and enters an optical fiber. Since the light is incident on the lens 35, it must be incident on the incident end of the optical fiber 36 at an angle smaller than the original maximum allowable incident angle of the optical fiber 36. Therefore, the light collection diameter
The size becomes larger than a case where laser light is incident from the single laser oscillators 51 and 52 alone, so that the core diameter of the optical fiber 36 becomes large, and as a result, the beam quality deteriorates.

【0012】本発明は、上記事情に鑑みて為されたもの
で、連続発振とパルス発振による2つのレーザー光を重
ね合わせることができる固体レーザー装置において、高
効率でレーザー発振することができるとともに、レーザ
ー光のビーム品質を高品質に維持しつつ、連続発振とパ
ルス発振の出力比率を変化させることができる固体レー
ザー装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a solid-state laser device capable of superposing two laser beams by continuous oscillation and pulse oscillation, laser oscillation can be performed with high efficiency. An object of the present invention is to provide a solid-state laser device capable of changing the output ratio between continuous oscillation and pulse oscillation while maintaining high beam quality of laser light.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の固体レーザー装置は、固体レーザー媒質の
長手方向の一方側部分と、この固体レーザー媒質の一方
側部分と対向して配置されかつパルス点灯する第1の励
起光源と、この第1の励起光源および前記固体レーザー
媒質の一方側部分を包囲する第1の反射筒とを備えたパ
ルス励起部と、前記固体レーザー媒質の長手方向の他方
側部分と、この固体レーザー媒質の他方側部分と対向し
て配置されかつ連続点灯する第2の励起光源と、この第
2の励起光源および前記固体レーザー媒質の他方側部分
を包囲する第2の反射筒とを備えた連続励起部とを有す
ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a solid-state laser device according to the present invention comprises a solid-state laser medium having one longitudinal side portion and one side portion of the solid-state laser medium opposed to each other. A pulse excitation unit including a first excitation light source that is pulsed and lit, a first reflection tube surrounding the first excitation light source and one side of the solid-state laser medium, and a longitudinal section of the solid-state laser medium. Direction, a second excitation light source that is arranged opposite to the other side of the solid-state laser medium and is continuously lit, and surrounds the second excitation light source and the other side of the solid-state laser medium. A continuous excitation section provided with a second reflecting cylinder.

【0014】本発明の固体レーザー装置においては、パ
ルス点灯する第1の励起光源からの励起光は、第1の反
射筒の反射面で反射されて、固体レーザー媒質の一方側
部分に集光され、この一方側部分を励起し、これにより
パルス発振によるレーザー光がパルス励起部から発振さ
れる。一方、連続点灯する第2の励起光源からの励起光
は、第2の反射筒の反射面で反射されて、固体レーザー
媒質の他方側部分に集光され、この他方側部分を励起
し、これにより連続発振によるレーザー光が連続励起部
から発振される。そして、これらのパルス発振によるレ
ーザー光および連続発振によるレーザー光が重ね合わさ
れて発振される。
In the solid-state laser device according to the present invention, the excitation light from the first excitation light source that is pulse-lit is reflected by the reflection surface of the first reflection tube, and is condensed on one side of the solid-state laser medium. Then, the one side portion is excited, whereby the laser light by pulse oscillation is oscillated from the pulse excitation section. On the other hand, the excitation light from the second excitation light source that is continuously turned on is reflected by the reflection surface of the second reflection tube, and is condensed on the other side of the solid-state laser medium, and excites the other side. As a result, a laser beam due to continuous oscillation is oscillated from the continuous excitation unit. Then, the laser light by the pulse oscillation and the laser light by the continuous oscillation are superposed and oscillated.

【0015】本発明の固体レーザー装置によれば、パル
ス励起部が、固体レーザー媒質の長手方向の一方側部分
とパルス発振する第1の励起光源とこれらを包囲する第
1の反射筒とを備え、一方連続励起部が、固体レーザー
媒質の長手方向の他方側部分と連続点灯する第2の励起
光源とこれらを包囲する第2の反射筒とを備えているの
で、パルス励起部および連続励起部が1つの固体レーザ
ー媒質の長手方向の一方側部分および他方側部分に独立
して設けられている。ここで、固体レーザー媒質に発生
する熱レンズは、固体レーザー媒質の長手方向に積分し
たものであるから、本発明の固体レーザー装置のよう
に、固体レーザー媒質の長手方向の一方側部分および他
方側部分に独立したパルス励起部および連続励起部が形
成されていると、固体レーザー媒質の一方側部分および
他方側部分に独立した熱レンズを形成することができ
る。これにより、パルス励起部の第1の励起光源と連続
励起部の第2の励起光源とに供給する電力を変えても、
熱レンズが不均一になることがなく、レーザー光のビー
ム品質を高品質に維持することができる。よって、レー
ザー光のビーム品質を高品質に維持しつつ、連続発振と
パルス発振の出力比率を変化させることができる。
According to the solid-state laser device of the present invention, the pulse excitation section includes one longitudinal portion of the solid-state laser medium, the first excitation light source that oscillates the pulse, and the first reflection tube that surrounds these. On the other hand, the continuous excitation section includes the second excitation light source that is continuously lit on the other side in the longitudinal direction of the solid-state laser medium and the second reflection tube that surrounds them, so that the pulse excitation section and the continuous excitation section Are provided independently on one side and the other side in the longitudinal direction of one solid-state laser medium. Here, since the thermal lens generated in the solid-state laser medium is integrated in the longitudinal direction of the solid-state laser medium, one side portion and the other side in the longitudinal direction of the solid-state laser medium as in the solid-state laser device of the present invention. When the independent pulse excitation section and the continuous excitation section are formed in portions, independent thermal lenses can be formed in one side portion and the other side portion of the solid-state laser medium. Thereby, even if the power supplied to the first excitation light source of the pulse excitation unit and the second excitation light source of the continuous excitation unit is changed,
The thermal lens does not become non-uniform, and the beam quality of the laser beam can be maintained at high quality. Therefore, the output ratio between continuous oscillation and pulse oscillation can be changed while maintaining the beam quality of the laser light at high quality.

【0016】また、固体レーザー媒質の長手方向の一方
側部分を第1の励起光源により励起する一方、固体レー
ザー媒質の他方側部分を第2の励起光源により励起する
ので、パルス励起部の第1の反射筒および連続励起部の
第2の反射筒はそれぞれ、固体レーザー媒質の長手方向
の一方側部分と第1の励起光源、および固体レーザー媒
質の他方側部分と第2の励起光源を包囲すればよい。し
たがって、各第1の反射筒および第2の反射筒として,
横断面形状が単楕円の反射筒を用いることができるの
で、横断面形状が2重楕円の反射筒を用いる場合のよう
に、一方の励起光の一部が他方の励起光源側に漏れてし
まうことがないため、2重楕円の反射筒に比べて励起効
率を高い。
Further, since one side in the longitudinal direction of the solid-state laser medium is excited by the first excitation light source, and the other side of the solid-state laser medium is excited by the second excitation light source, the first excitation light source of the pulse excitation section is excited. Of the solid-state laser medium and the first excitation light source, and the other side of the solid-state laser medium and the second excitation light source, respectively. Just fine. Therefore, as each of the first reflecting tube and the second reflecting tube,
Since a reflection tube having a single elliptical cross section can be used, a part of one excitation light leaks to the other excitation light source side, as in the case of using a reflection tube having a double ellipse cross section. Because of this, the excitation efficiency is higher than that of a double elliptical reflecting cylinder.

【0017】さらに、連続発振とパルス発振による2つ
のレーザー光を励起部内で重ね合わせることができるの
で、連続発振とパルス発振による2つのレーザー光を光
ファイバー入射レンズ35の前で合成する場合のよう
に、集光径が大きくなることがなく、その結果ビーム品
質を劣化させることがない。
Furthermore, since two laser beams generated by continuous oscillation and pulse oscillation can be superposed in the excitation section, two laser beams generated by continuous oscillation and pulse oscillation are combined in front of the optical fiber incident lens 35, as in the case of combining the two laser beams. The beam diameter does not increase, and as a result, the beam quality does not deteriorate.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、各図において、図4乃至図
7と同一構成要素には同一符号を付してその説明を簡略
化する。図1乃至図3は、本発明の実施の形態に係る固
体レーザー装置を示す図であって、図1はその全体構成
を示す図、図2は図1の励起部の拡大図、図3は図2の
A−A線に沿う断面図である。本実施の形態に係る固体
レーザー装置は、リアミラー31と出力ミラー32との
間に配設された励起部11と、ビームエキスパンダー3
4と、光ファイバー入射レンズ35と、光ファイバー3
6とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing, the same components as those in FIGS. 4 to 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be simplified. 1 to 3 are views showing a solid-state laser device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a view showing the entire configuration, FIG. 2 is an enlarged view of an excitation section in FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2. The solid-state laser device according to the present embodiment includes an excitation unit 11 disposed between a rear mirror 31 and an output mirror 32 and a beam expander 3.
4, the optical fiber input lens 35, and the optical fiber 3
6 is provided.

【0019】励起部11は、パルス励起部12と連続励
起部13とを備えている。パルス励起部12は、図1お
よび図2において、棒状のYAGロッド(固体レーザー
媒質)41の長手方向(軸線に沿う方向)の左側部分
(一方側部分)と、このYAGロッド41の左側部分と
対向して平行に配置され、かつパルス点灯するパルスラ
ンプ(第1の励起光源)21と、このパルスランプ21
およびYAGロッド41の左側部分を包囲する反射筒
(第1の反射筒)22とを備えている。一方、連続励起
部13は、YAGロッド41の長手方向の右側部分(他
方側部分)と、YAGロッド41を挟んだ反対側にYA
Gロッド41の右側部分と対向して平行に配置され、か
つ連続点灯するCWランプ(第2の励起光源)23と、
このCWランプ23およびYAGロッド41の右側部分
を包囲する反射筒(第2の反射筒)24とを備えてい
る。
The excitation section 11 includes a pulse excitation section 12 and a continuous excitation section 13. In FIGS. 1 and 2, the pulse excitation unit 12 includes a left portion (one side portion) of a rod-shaped YAG rod (solid laser medium) 41 in the longitudinal direction (direction along the axis) and a left portion of the YAG rod 41. A pulse lamp (first excitation light source) 21 which is arranged in parallel to face each other and which emits a pulse;
And a reflecting tube (first reflecting tube) 22 surrounding the left portion of the YAG rod 41. On the other hand, the continuous excitation section 13 has the YA on the right side (the other side) in the longitudinal direction of the YAG rod 41 and the YA on the opposite side of the YAG rod 41.
A CW lamp (second excitation light source) 23 that is arranged in parallel to the right side of the G rod 41 and is continuously lit, and
The CW lamp 23 and a reflecting tube (second reflecting tube) 24 surrounding the right side portion of the YAG rod 41 are provided.

【0020】反射筒22および反射筒24はそれぞれ、
その内側の空間の横断面形状が単楕円となっている筒状
に形成されている、これらの反射筒22および反射筒2
4は、各内側空間の各単楕円の2つの焦点の内の一方の
焦点の位置が一致するように配置され、これらの焦点の
位置を貫通するようにYAGロッド41が挿入されてい
る。各反射筒22,24の他方の焦点の位置にはそれぞ
れ、パルスランプ21およびCWランプ23が挿入され
ている。
The reflecting tube 22 and the reflecting tube 24 are respectively
The reflection tube 22 and the reflection tube 2 are formed in a cylindrical shape in which the cross-sectional shape of the space inside is a single ellipse.
Numeral 4 is arranged such that the position of one focal point of the two focal points of each single ellipse in each inner space coincides with each other, and the YAG rod 41 is inserted so as to penetrate these focal point positions. A pulse lamp 21 and a CW lamp 23 are inserted at the positions of the other focal points of the reflection tubes 22 and 24, respectively.

【0021】このように構成された固体レーザー装置に
おいては、パルスランプ21からの励起光は、反射筒2
2の反射面22aで反射されて、YAGロッド41の左
側部分に集光され、この左側部分を励起し、これにより
パルス発振によるレーザー光がパルス励起部12から発
振される。一方、CWランプ23からの励起光は、反射
筒24の反射面24aで反射されて、YAGロッド41
の右側部分に集光され、この右側部分を励起し、これに
より連続発振(CW発振)によるレーザー光が連続励起
部13から発振される。そして、これらのパルス発振に
よるレーザー光および連続発振によるレーザー光が重ね
合わされて、励起部11から発振される。
In the solid-state laser device configured as described above, the excitation light from the pulse lamp 21
The light is reflected by the second reflection surface 22a and is condensed on the left portion of the YAG rod 41 to excite the left portion. As a result, laser light generated by pulse oscillation is oscillated from the pulse excitation unit 12. On the other hand, the excitation light from the CW lamp 23 is reflected by the reflection surface 24a of the reflection tube 24, and the YAG rod 41
Is condensed on the right side portion, and the right side portion is excited. As a result, a continuous oscillation (CW oscillation) laser beam is oscillated from the continuous excitation section 13. Then, the laser light by the pulse oscillation and the laser light by the continuous oscillation are superimposed and oscillated from the excitation unit 11.

【0022】この固体レーザー装置にあっては、パルス
励起部12と連続励起部13とを備えているので、パル
ス発振によるレーザー光および連続発振によるレーザー
光を重ね合わせて、励起部11から発振することができ
る。その上、パルス励起部12が、YAGロッド41の
長手方向の左側部分とパルスランプ21とこれらを包囲
する反射筒22とから構成され、一方連続励起部13
が、YAGロッド41の長手方向の右側部分とCWラン
プ21とこれらを包囲する反射筒24とから構成されて
いるので、パルス励起部12および連続励起部13が1
つのYAGロッド41の長手方向の左側部分および右側
部分に独立して設けられている。YAGロッド41に発
生する熱レンズは、YAGロッド(固体レーザー媒質)
41の長さ方向に積分したものに他ならないので、この
固体レーザー装置のように、YAGロッド41の長手方
向(長さ方向)の左側部分および右側部分に独立したパ
ルス励起部12および連続励起部13が形成されている
と、YAGロッド41の左側部分および右側部分に独立
した熱レンズを形成することができる。このため、パル
ス励起部12のパルスランプ21と連続励起部13のC
Wランプ23とに供給する電力を変えても、熱レンズが
不均一になることがなく、レーザー光のビーム品質を高
品質に維持することができる。したがって、レーザー光
のビーム品質を高品質に維持しつつ、連続発振とパルス
発振の出力比率を変化させることができる。
Since this solid-state laser device includes the pulse excitation section 12 and the continuous excitation section 13, the laser light generated by the pulse oscillation and the laser light generated by the continuous oscillation are superimposed and oscillated from the excitation section 11. be able to. In addition, the pulse excitation section 12 is composed of a left portion of the YAG rod 41 in the longitudinal direction, a pulse lamp 21 and a reflection tube 22 surrounding them, while the continuous excitation section 13
Is composed of the right-hand portion of the YAG rod 41 in the longitudinal direction, the CW lamp 21 and the reflecting tube 24 surrounding them, so that the pulse excitation unit 12 and the continuous excitation unit 13
The YAG rods 41 are independently provided on the left and right portions in the longitudinal direction. The thermal lens generated in the YAG rod 41 is a YAG rod (solid laser medium)
Since this is nothing but the one integrated in the length direction of the YAG rod 41, the pulse excitation unit 12 and the continuous excitation unit independent on the left and right portions in the longitudinal direction (length direction) of the YAG rod 41 as in this solid-state laser device. When the 13 is formed, independent thermal lenses can be formed on the left and right portions of the YAG rod 41. Therefore, the pulse ramp 21 of the pulse excitation unit 12 and the C
Even if the power supplied to the W lamp 23 is changed, the thermal lens does not become non-uniform, and the beam quality of the laser light can be maintained at a high level. Therefore, it is possible to change the output ratio between continuous oscillation and pulse oscillation while maintaining high beam quality of the laser light.

【0023】また、YAGロッド41の長手方向の左側
部分をパルスランプ21により励起し、一方YAGロッ
ド41の右側部分をCWランプ23により励起するの
で、パルス励起部12の反射筒22および連続励起部1
3の反射筒24はそれぞれ、YAGロッド41の長手方
向の左側部分とパルスランプ21、およびYAGロッド
41の右側部分とCWランプ21を包囲すればよい。こ
のため、各反射筒22,24に横断面形状が単楕円の反
射筒を用いることができるので、横断面形状が2重楕円
の反射筒を用いる場合のように、一方の励起光の一部が
他方のランプ側に漏れてしまうことがないため、2重楕
円の反射筒に比べて励起効率が向上する。
Further, since the left portion of the YAG rod 41 in the longitudinal direction is excited by the pulse lamp 21 and the right portion of the YAG rod 41 is excited by the CW lamp 23, the reflection tube 22 of the pulse excitation unit 12 and the continuous excitation unit are excited. 1
The three reflecting cylinders 24 may surround the left portion in the longitudinal direction of the YAG rod 41 and the pulse lamp 21 and the right portion of the YAG rod 41 and the CW lamp 21 respectively. For this reason, since a reflecting cylinder having a single elliptical cross section can be used for each of the reflecting cylinders 22 and 24, a part of one excitation light is used as in the case of using a reflecting cylinder having a double elliptical cross section. Does not leak to the other lamp side, so that the excitation efficiency is improved as compared with the double elliptical reflecting cylinder.

【0024】さらに、連続発振とパルス発振による2つ
のレーザー光を励起部11内で重ね合わせることができ
るので、この励起部11から発振されたレーザー光を、
光ファイバー入射レンズ35によって、光ファイバー3
6の本来の最大許容入射角度でその光ファイバー36の
入射端に入射させることができる。したがって、この固
体レーザー装置にあっては、連続発振とパルス発振によ
る2つのレーザー光を光ファイバー入射レンズ35の前
で合成する場合のように、集光径が大きくなることがな
く、その結果ビーム品質を劣化させることがなく、高品
質を維持することができる。
Further, since two laser beams generated by continuous oscillation and pulse oscillation can be superposed in the excitation unit 11, the laser beam oscillated from the excitation unit 11
The optical fiber 3 is provided by the optical fiber incident lens 35.
6 at the incident end of the optical fiber 36 at the original maximum allowable incidence angle. Therefore, in this solid-state laser device, unlike the case where two laser beams of continuous oscillation and pulse oscillation are combined in front of the optical fiber incident lens 35, the condensing diameter does not become large, and as a result, the beam quality is reduced. , And high quality can be maintained.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
連続発振とパルス発振による2つのレーザー光を重ね合
わせることができる固体レーザー装置において、高効率
でレーザー発振することができるとともに、レーザー光
のビーム品質を高品質に維持しつつ、連続発振とパルス
発振の出力比率を変化させることができる。
As described above, according to the present invention,
In a solid-state laser device that can superpose two laser beams by continuous oscillation and pulse oscillation, laser oscillation can be performed with high efficiency, and continuous oscillation and pulse oscillation can be performed while maintaining high beam quality of the laser beam. Can be changed.

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

【図1】本発明の実施の形態に係る固体レーザー装置を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a solid-state laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の励起部の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of an excitation unit in FIG.

【図3】図2のA−A線に沿う断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図4】従来の固体レーザー装置を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a conventional solid-state laser device.

【図5】図4のB−B線に沿う拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line BB of FIG. 4;

【図6】従来の他の固体レーザー装置を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another conventional solid-state laser device.

【図7】従来のさらに他の固体レーザー装置を示す図で
ある。
FIG. 7 is a view showing still another conventional solid-state laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 励起部 12 パルス励起部 13 連続励起部 21 パルスランプ(第1の励起光源) 22 反射筒(第1の反射筒) 23 CWランプ(第2の励起光源) 24 反射筒(第2の反射筒) 31 リアミラー 32 出力ミラー 34 ビームエキスパンダー 35 光ファイバー入射レンズ 36 光ファイバー 41 YAGロッド(固体レーザー媒質) Reference Signs List 11 excitation unit 12 pulse excitation unit 13 continuous excitation unit 21 pulse lamp (first excitation light source) 22 reflection tube (first reflection tube) 23 CW lamp (second excitation light source) 24 reflection tube (second reflection tube) ) 31 rear mirror 32 output mirror 34 beam expander 35 optical fiber incident lens 36 optical fiber 41 YAG rod (solid laser medium)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体レーザー媒質の長手方向の一方側部
分と、この固体レーザー媒質の一方側部分と対向して配
置されかつパルス点灯する第1の励起光源と、この第1
の励起光源および前記固体レーザー媒質の一方側部分を
包囲する第1の反射筒とを備えたパルス励起部と、 前記固体レーザー媒質の長手方向の他方側部分と、この
固体レーザー媒質の他方側部分と対向して配置されかつ
連続点灯する第2の励起光源と、この第2の励起光源お
よび前記固体レーザー媒質の他方側部分を包囲する第2
の反射筒とを備えた連続励起部と、を有することを特徴
とする固体レーザー装置。
A first excitation light source which is arranged opposite to one side of the solid-state laser medium in a longitudinal direction, and which is disposed to face the one side of the solid-state laser medium and which is pulse-lit;
A pulse excitation unit comprising: a pumping light source and a first reflecting tube surrounding one side of the solid-state laser medium; the other side in the longitudinal direction of the solid-state laser medium; and the other side of the solid-state laser medium A second pumping light source which is disposed opposite to and is continuously lit, and a second pumping light source which surrounds the second pumping light source and the other side of the solid-state laser medium.
A solid-state laser device, comprising: a continuous excitation section having a reflecting cylinder.
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