JP2003008118A - Solid-state laser - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、固体レーザ装置
に係り、詳しくは、レーザ光の輝度の向上と、レーザ光
の立ち上がり特性の改善を図ることのできる固体レーザ
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, and more particularly to a solid-state laser device capable of improving the brightness of laser light and improving the rising characteristics of laser light.
【0002】[0002]
【従来の技術】図11は、実開平6−44160号公報に
開示されている固体レーザ装置を示す一部断面図であ
る。この固体レーザ装置100は、同図に示すように、
ロッド状の固体レーザ媒質101と、励起用光源(図示
せず)と、該固体レーザ媒質101の両端に配置された
全反射鏡(図示せず)と部分反射鏡(図示せず)と、治
具本体筒体部102,102とから概略構成され、これ
ら治具本体筒体部102,102は固体レーザ媒質10
1の両端に取り付けられている。このような構成の固体
レーザ装置100は,水槽103内に収容されると共
に,上記固体レーザ媒質101の両端側を該水槽103
の支持孔104,104から外部へ突出させている。こ
れにより、固体レーザ装置100は,支持孔104,1
04によって安定的に支持されている。上記固体レーザ
装置100は、上記水槽103内を流れる水流105に
よって冷却される構成になっている。このような構成の
固体レーザ装置100を作業に用いる場合、上記励起用
光源により、上記固体レーザ媒質101を励起させ、励
起によって発生した蛍光を上記反射鏡間で共振させてレ
ーザ光として固体レーザ媒質101の出射端から出力さ
せる。そして、このように出射端から出射したレーザ光
は、光ファイバに通して被加工物に導かれ、被加工物の
切断、溶接、マーキング等に用いられる。2. Description of the Related Art FIG. 11 is a partial sectional view showing a solid-state laser device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-44160. This solid-state laser device 100, as shown in FIG.
A rod-shaped solid-state laser medium 101, a pumping light source (not shown), total reflection mirrors (not shown) and partial reflection mirrors (not shown) arranged at both ends of the solid-state laser medium 101, and The tool main body tubular portions 102 and 102 are roughly configured, and these jig main body tubular portions 102 and 102 are the solid-state laser medium 10.
It is attached to both ends of 1. The solid-state laser device 100 having such a configuration is housed in the water tank 103, and both ends of the solid-state laser medium 101 are connected to the water tank 103.
Of the support holes 104, 104 are projected to the outside. As a result, the solid-state laser device 100 has the support holes 104, 1
It is supported stably by 04. The solid-state laser device 100 is configured to be cooled by a water flow 105 flowing in the water tank 103. When the solid-state laser device 100 having such a configuration is used for work, the solid-state laser medium 101 is excited by the excitation light source, and the fluorescence generated by the excitation is resonated between the reflecting mirrors to generate solid-state laser medium as laser light. Output from the emission end of 101. Then, the laser light emitted from the emission end in this way is guided to the workpiece through the optical fiber and used for cutting, welding, marking, etc. of the workpiece.
【0003】上記固体レーザ装置100を用いて、材料
の加工,溶接,切断をする際,先ず,立ち上がり時、ま
たは低出力時には、図12において、点線で示すよう
に,レーザ光110は,レーザ媒質101の出射端10
1aから直進して放射される。この際、レーザ光110
に変換されないエネルギーが熱として該レーザ媒質10
1内に発生し、その結果、レーザ媒質101の中心部か
ら、上述のように、冷却されているレーザ媒質101の
側面に向かって温度勾配が発生する。そして、媒質の屈
折率は,一般に,温度に対する依存性があるため,この
温度勾配によってレーザ媒質101内には所謂、熱レン
ズが発生する。ここで、屈折率の温度依存性が正の値を
有する場合には,上記レーザ媒質101は光に対して凸
レンズの特性を持つ。したがって、励起が高まると次第
に温度勾配が大きくなるため,レーザ光110は徐々に
収束する状態に推移し,図中,破線で示す状態になる。
そして、更に,高出力時には温度勾配が大きくなるた
め,レーザ光110は図中,実線で示すように,急速に
収束し、上述の各種作業に用いられる。When processing, welding, or cutting a material using the solid-state laser device 100, first, at the time of rising or at a low output, as shown by a dotted line in FIG. Output end 10 of 101
It is emitted straight from 1a. At this time, the laser light 110
The energy that is not converted into heat is heat as the laser medium 10
1 and, as a result, a temperature gradient is generated from the central portion of the laser medium 101 toward the side surface of the cooled laser medium 101 as described above. Since the refractive index of the medium generally depends on the temperature, a so-called thermal lens is generated in the laser medium 101 due to this temperature gradient. Here, when the temperature dependence of the refractive index has a positive value, the laser medium 101 has a characteristic of a convex lens with respect to light. Therefore, since the temperature gradient gradually increases as the excitation increases, the laser light 110 gradually shifts to the state shown by the broken line in the figure.
Further, since the temperature gradient becomes large at the time of high output, the laser beam 110 is rapidly converged as shown by the solid line in the figure, and is used for the above-mentioned various operations.
【0004】ところで、レーザ光110を用いて材料の
加工や溶接、切断をするには、レーザ光110が細く、
しかも細く保てる距離を長く維持できるような輝度の高
い固体レーザ装置が望まれている。この要望を満たすた
め、固体レーザ媒質101の径を細くした固体レーザ装
置、又は、一定のビーム径以上のレーザ光110を遮光
するためのアパーチャを光路に配置する構造の固体レー
ザ装置が用いられている。By the way, in order to process, weld or cut a material using the laser light 110, the laser light 110 is thin,
Moreover, there is a demand for a solid-state laser device with high brightness that can maintain a thin distance for a long time. To meet this demand, a solid-state laser device in which the diameter of the solid-state laser medium 101 is thin, or a solid-state laser device having a structure in which an aperture for blocking the laser light 110 having a certain beam diameter or more is arranged in the optical path is used. There is.
【0005】上記アパーチャを光路に配置した固体レー
ザ装置について、図12を参照して説明する。この方法
において、アパーチャ111をレーザ媒質101から離
間させて配置する場合,レーザ光110の高出力時にお
いて、指向性の高い、高輝度のレーザ光110を得るこ
とができるようにするためには、アパーチャ111の開
口径を小さくすることにより、レーザ光110を絞り込
む必要がある。A solid-state laser device having the above-mentioned aperture in the optical path will be described with reference to FIG. In this method, when the aperture 111 is arranged apart from the laser medium 101, in order to obtain the laser light 110 having high directivity and high brightness at the time of high output of the laser light 110, It is necessary to narrow the laser light 110 by reducing the aperture diameter of the aperture 111.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように、輝度の高いレーザ光110を得るために、レー
ザ媒質101の径を細くした場合以下の問題がある。即
ち、レーザ媒質101の体積が小さくなると、同じ励起
密度では取り出せるレーザ出力が低下する。また、レー
ザ媒質101の径が更に細くなると、励起光が透過する
厚みが短くなって吸収されずに通過してしまうために、
レーザ光の取り出し効率が低下する。また、レーザ媒質
101の径が細くなると熱レンズ効果が大きくなるた
め、レーザ光の最大出力が低くなるという問題がある。
また、上述のように、輝度の高いレーザ光110を得る
ために、アパーチャ111を用いると共に、アパーチャ
111の開口径を小さくした場合、以下の問題がある。
即ち、輝度の高いレーザ光を得るために、アパーチャ1
11の開口径を小さくすると,図12に示すように,低
出力、またはレーザ光110の立ち上がり時(図中、点
線で示す)にはレーザ光110がレーザ媒質101の出
射端101aから直進して放射するために、図13に示
すように、かなり量のレーザ光110aがアパーチャ1
11で遮光されてしまう。その結果、図14に示すよう
に、レーザ光110の立ち上がり時において、即座に大
きな出力を得ることができず、所定の高出力を得るまで
には、時間的な遅れが生じる。このことは、高速の加工
や短時間の繰り返しの加工等には大きな問題となる。即
ち,レーザ光110の立ち上がり時に,レーザ媒質10
1に対して冷えた状態から急激に励起を行った場合,レ
ーザ媒質101内に定常的な温度勾配が形成されるまで
数百ミリ秒から数秒まで時間を要するが,その間は、一
時的にレーザ出力としては高出力であっても上記熱レン
ズは発生していない状態にある。そのため、放射される
レーザ光110の径は太くなり,その大部分のレーザ光
110a(図13に示す)がアパーチャ111で遮断さ
れてしまい、高出力を得ることができない。この現象を
防止するためには,アパーチャ111で遮光される分の
レーザ光110aに相当する出力を、立ち上がり時に限
って余分に出力しなければならない、所謂,フィードバ
ック補正を行わなければならない。このため,上記フィ
ードバック補正のための専用の装置が必要であるだけで
なく、余分に出力させるために励起光源にも余分な負担
がかかり、光源の寿命が短くなると言う問題があった。However, as described above, when the diameter of the laser medium 101 is reduced in order to obtain the laser light 110 having high brightness, there are the following problems. That is, as the volume of the laser medium 101 becomes smaller, the laser output that can be taken out decreases with the same excitation density. Further, when the diameter of the laser medium 101 is further reduced, the thickness through which the excitation light is transmitted becomes short and the excitation light passes through without being absorbed.
The extraction efficiency of laser light is reduced. Further, when the diameter of the laser medium 101 is reduced, the thermal lens effect is increased, so that there is a problem that the maximum output of laser light is reduced.
Further, as described above, when the aperture 111 is used and the aperture diameter of the aperture 111 is reduced in order to obtain the laser light 110 having high brightness, there are the following problems.
That is, in order to obtain a laser beam with high brightness, the aperture 1
When the aperture diameter of 11 is reduced, as shown in FIG. 12, the laser light 110 travels straight from the emission end 101a of the laser medium 101 at low output or when the laser light 110 rises (indicated by a dotted line in the figure). In order to radiate, as shown in FIG.
The light is blocked at 11. As a result, as shown in FIG. 14, when the laser beam 110 rises, a large output cannot be immediately obtained, and a time delay occurs until a predetermined high output is obtained. This poses a serious problem in high-speed processing, short-time repeated processing, and the like. That is, when the laser light 110 rises, the laser medium 10
When abrupt excitation is performed on the laser medium 1 from a cold state, it takes several hundred milliseconds to several seconds until a steady temperature gradient is formed in the laser medium 101. Even if the output is high, the thermal lens is not generated. As a result, the diameter of the emitted laser light 110 becomes large, and most of the laser light 110a (shown in FIG. 13) is blocked by the aperture 111, and high output cannot be obtained. In order to prevent this phenomenon, so-called feedback correction must be performed, in which the output corresponding to the laser light 110a shielded by the aperture 111 must be additionally output only at the rising time. Therefore, there is a problem that not only a dedicated device for the above-mentioned feedback correction is required, but also an extra load is applied to the excitation light source to output the extra light, and the life of the light source is shortened.
【0007】この発明は,上述の事情に鑑みてなされた
もので、レーザ光の輝度の向上と、立ち上がり特性を改
善することができる固体レーザ装置を提供することを目
的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a solid-state laser device capable of improving the brightness of laser light and improving the rising characteristics.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に,請求項1に記載の発明は、励起光を吸収し所定の波
長のレーザ光を長手方向に発生又は増幅するロッド状の
固体レーザ媒質と、該固体レーザ媒質を保持する保持部
材とを備えてなる固体レーザ装置であって、上記保持部
材は、上記固体レーザ媒質と軸心を共通にする態様で配
設されて、上記固体レーザ媒質から出射される上記レー
ザ光を通過させるトンネル部を有すると共に、該トンネ
ル部には、該トンネル部内を通過する前記レーザ光を絞
り込むためのアパーチャが設けられていることを特徴と
している。In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is a rod-shaped solid-state laser which absorbs excitation light and generates or amplifies laser light of a predetermined wavelength in the longitudinal direction. A solid-state laser device comprising a medium and a holding member for holding the solid-state laser medium, wherein the holding member is arranged in such a manner as to have an axis common to the solid-state laser medium, It is characterized in that it has a tunnel portion for passing the laser light emitted from the medium, and that the tunnel portion is provided with an aperture for narrowing down the laser light passing through the tunnel portion.
【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の固体レーザ装置に係り、上記アパーチャの輪帯状の側
面であって、上記固体レーザ媒質に対向する側の側面
は、正又は負の傾斜面になっていることを特徴としてい
る。A second aspect of the present invention relates to the solid-state laser device according to the first aspect, wherein the side surface of the aperture is a ring-shaped side surface, the side surface facing the solid-state laser medium is positive or negative. The feature is that it is an inclined surface.
【0010】請求項3に記載の発明は、励起光を吸収し
所定の波長のレーザ光を長手方向に発生又は増幅するロ
ッド状の固体レーザ媒質と、該レーザ光を絞り込むアパ
ーチャとを備えてなる固体レーザ装置であって、上記固
体レーザ媒質の直径をD、上記アパーチャの開口径を
d、上記アパーチャと前記固体レーザ媒質との間隔をL
して表すと、上記アパーチャの開口径dは、D/2≦d≦
4D/5を具備する大きさに設定され、かつ、上記アパ
ーチャは、0≦L≦2Dを具備する位置に設定されてい
ることを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, there is provided a rod-shaped solid-state laser medium that absorbs pumping light and generates or amplifies laser light having a predetermined wavelength in the longitudinal direction, and an aperture that narrows down the laser light. In the solid-state laser device, the diameter of the solid-state laser medium is D, the aperture diameter of the aperture is d, and the distance between the aperture and the solid-state laser medium is L.
In other words, the aperture diameter d of the aperture is D / 2 ≦ d ≦
It is characterized in that it is set to a size having 4D / 5 and the aperture is set to a position having 0 ≦ L ≦ 2D.
【0011】請求項4に記載の発明は、励起光を吸収し
所定の波長のレーザ光を長手方向に発生又は増幅するロ
ッド状の固体レーザ媒質と、該レーザ光を絞り込むアパ
ーチャとを備えてなる固体レーザ装置であって、上記ア
パーチャの前記固体レーザ媒質と対向する輪帯状の側面
は、正又は負の傾斜面となっていることを特徴としてい
る。According to a fourth aspect of the present invention, a rod-shaped solid-state laser medium that absorbs excitation light and generates or amplifies laser light of a predetermined wavelength in the longitudinal direction, and an aperture that narrows down the laser light are provided. The solid-state laser device is characterized in that an annular side surface of the aperture facing the solid-state laser medium is a positive or negative inclined surface.
【0012】請求項5に記載の発明は、励起光を吸収し
所定の波長のレーザ光を長手方向に発生又は増幅するロ
ッド状の固体レーザ媒質を備えた固体レーザ装置であっ
て、上記固体レーザ媒質の上記レーザ光を射出させる端
面の周縁部が面取りされていることを特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a solid-state laser device including a rod-shaped solid-state laser medium that absorbs excitation light and generates or amplifies laser light having a predetermined wavelength in the longitudinal direction. It is characterized in that the peripheral portion of the end face of the medium for emitting the laser light is chamfered.
【0013】請求項6に記載の発明は、請求項5に記載
の固体レーザ装置であって、上記面取りされた端面の直
径をdとし,上記固体レーザ媒質の長手方向中央の直径
をDとするとき、D/2≦d≦4D/5に設定したことを
特徴としている。The invention according to claim 6 is the solid-state laser device according to claim 5, wherein the diameter of the chamfered end face is d, and the diameter of the center of the solid-state laser medium in the longitudinal direction is D. At this time, D / 2 ≦ d ≦ 4D / 5 is set.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下,図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は,実施例を用い
て具体的に行う。
◇第1実施例
図1は,この発明の第1実施例である固体レーザ装置の構
成を示す一部断面図、図2は、同固体レーザ装置の動作
を説明するための図、図3は、同固体レーザ装置の立ち
上がり時の動作を説明するための図、図4は、同固体レ
ーザ装置の立ち上がり特性を説明するための図、また、
図5は、同固体レーザ装置の動作を説明するための図で
ある。この例の固体レーザ装置1は,図1に示すよう
に、固体レーザ媒質2と、該固体レーザ媒質2を支持す
る保持部材3とから構成され、該保持部材3には、該保
持部材3内を通過するレーザ光を絞り込むためのアパー
チャ4が形成されている。該固体レーザ装置1は、従来
技術と同様に水槽(図示せず)内に収容され、冷却され
ている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The description will be specifically made using the embodiment. First Embodiment FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the structure of a solid-state laser device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the solid-state laser device, and FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining an operation of the solid-state laser device at the time of rising, FIG. 4 is a diagram for explaining a rising characteristic of the solid-state laser device,
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the solid-state laser device. As shown in FIG. 1, the solid-state laser device 1 of this example includes a solid-state laser medium 2 and a holding member 3 that supports the solid-state laser medium 2. An aperture 4 for narrowing down the laser light passing through is formed. The solid-state laser device 1 is housed and cooled in a water tank (not shown) as in the prior art.
【0015】上記固体レーザ媒質2はロッド状に形成さ
れ、一端がレーザ光の出射端5となり、他端がレーザ光
の反射端(図示せず)となっている。この固体レーザ媒
質2は、励起光を吸収し所定の波長のレーザ光を長手方
向に発生或いは増幅して上記出射端5から外部へ出射す
る。固体レーザ媒質2は,例えば、母材YAG(イットリ
ウム アルミニウム ガーネット)にレーザ発振元素N
d(ネオジム)を添加して形成され,励起光を吸収し所
定の波長のレーザ光を発生或いは増幅する。固体レーザ
媒質は、直径Dが約5mmで、長さが約100mmから
200mmである。The solid-state laser medium 2 is formed in a rod shape, one end of which serves as a laser light emitting end 5 and the other end of which serves as a laser light reflecting end (not shown). The solid-state laser medium 2 absorbs the excitation light and generates or amplifies the laser light of a predetermined wavelength in the longitudinal direction, and emits it from the emitting end 5 to the outside. The solid-state laser medium 2 is, for example, a base material YAG (yttrium aluminum garnet) and a laser oscillating element N.
It is formed by adding d (neodymium), absorbs excitation light, and generates or amplifies laser light of a predetermined wavelength. The solid-state laser medium has a diameter D of about 5 mm and a length of about 100 mm to 200 mm.
【0016】上記保持部材3は、円筒状に形成されるこ
とにより、トンネル部6を有している。この保持部材3
の外周面には螺子部7が形成されている。保持部材3
は、自己の軸心Lを上記レーザ媒質2の軸心と一致させ
た状態でレーザ媒質2の出射端5側を嵌入できる内径を
有している。保持部材3は、放熱性の高い銅を母材とし
て形成され、その表面は耐食性の高い金でメッキされて
いる。上記アパーチャ4は,上記保持部材3の内周面の
一部を保持部材3の軸心L方向へ突出させて形成され,
上記トンネル部6の口径より小径の開口径dを有してい
る。このアパーチャ4は,断面が長方形の輪帯状を成し
ている。これにより、アパーチャ4は、上記保持部材3
のトンネル部6内を通過するレーザ光のうちの上記開口
径d内に相当するレーザ光のみを通過させる、所謂、レ
ーザ光を絞り込む構成となっている。アパーチャ4は,
この実施例においては、上記固体レーザ媒質2の直径D
と同じ距離L(5mm)だけ、この固体レーザ媒質2の
出射端5から離間して設けられている。また,このアパ
ーチャ4の開口径dは、上記固体レーザ媒質2の直径D
の4/5、即ち、4mmに設定されている。上記保持部
材3は、保持キャップ8によって上記固体レーザ媒質2
の出射端5側に取りつけられる。この保持キャップ8の
内周面には,螺子部9が形成されている。そして、上記
保持部材3に上記レーザ媒質2の出射端5側を嵌入した
後,この保持部材3の螺子部7を上記保持キャップ8の
螺子部9に螺合させることによって,保持部材3はレー
ザ媒質2の出射端5側に取り付けられる。上記保持部材
3と保持キャップ8との間には、Oリング10が設けら
れ,保持部材3内が水密に保持されている。The holding member 3 is formed in a cylindrical shape and has a tunnel portion 6. This holding member 3
A screw portion 7 is formed on the outer peripheral surface of the. Holding member 3
Has an inner diameter capable of fitting the emission end 5 side of the laser medium 2 in a state where its own axis L coincides with the axis of the laser medium 2. The holding member 3 is formed using copper having high heat dissipation as a base material, and the surface thereof is plated with gold having high corrosion resistance. The aperture 4 is formed by protruding a part of the inner peripheral surface of the holding member 3 in the direction of the axis L of the holding member 3,
The opening diameter d is smaller than the diameter of the tunnel portion 6. This aperture 4 has a rectangular ring-shaped cross section. As a result, the aperture 4 is moved to the holding member 3
The so-called laser light is narrowed down so that only the laser light corresponding to the opening diameter d of the laser light passing through the tunnel portion 6 is passed. Aperture 4 is
In this embodiment, the diameter D of the solid-state laser medium 2 is
The same distance L (5 mm) from the emission end 5 of the solid-state laser medium 2 is provided. The aperture diameter d of the aperture 4 is the diameter D of the solid-state laser medium 2.
4/5, that is, 4 mm. The holding member 3 is attached to the solid-state laser medium 2 by the holding cap 8.
Is attached to the output end 5 side of. A screw portion 9 is formed on the inner peripheral surface of the holding cap 8. Then, after the emitting end 5 side of the laser medium 2 is fitted into the holding member 3, the screw portion 7 of the holding member 3 is screwed into the screw portion 9 of the holding cap 8 so that the holding member 3 is laser-driven. It is attached to the emitting end 5 side of the medium 2. An O-ring 10 is provided between the holding member 3 and the holding cap 8 to keep the inside of the holding member 3 watertight.
【0017】次に,図2乃至図5を参照して、この例の
固体レーザ装置1の動作について説明する。まず、固体
レーザ媒質2は,励起光を吸収し所定の波長のレーザ光
11を長手方向へ発生或いは増幅して、出射端5から外
方へ出射する。レーザ光11の低出力時、または立ち上
がり時には、レーザ光11は、図2中、点線で示すよう
に、該レーザ媒質2の出射端5から直進状態で外部へ放
射される。その際,レーザ光11は、アパーチャ4によ
って、絞り込まれる。即ち、図3に示すように、アパー
チャ4の開口に相当する部分のレーザ光11aは,アパ
ーチャ4を透過することができるが、この開口より外側
のレーザ光11bは、アパーチャ4によって遮光され
る。ところで、このアパーチャ4は、図2に示すよう
に、従来技術のアパーチャ111に比較して、レーザ媒
質2の出射端5側に接近して配設され、その開口は、従
来のアパーチャ111の開口径と比較して充分に大径で
ある。このため、この例のアパーチャ4は、図3に示す
ように、レーザ光11の立ち上がり時において、多量の
レーザ光11aを透過させることができる。したがっ
て、図14に示す従来技術のものと比較した場合、この
例の固体レーザ装置1は、図4に示すように、レーザ光
11の立ち上がり時において、即座に充分に大きな出力
を確保できる。このため、仮に,固体レーザ装置1を,
高速の加工や短時間の繰り返し加工などのようにON,
OFF動作の多い作業に使用しても、従来のようにフィ
ードバック補正を行う必要がないか、又は、僅かの補正
によってON,OFF動作の多い作業にも対応できる。
その後,固体レーザ媒質2の励起が進行すると,レーザ
光11の出力が高まると同時に、レーザ光11に変換さ
れないエネルギも高まる。レーザ光11に変換されない
エネルギは、レーザ媒質2の中心から、上述のように冷
却されている側面側に向かって温度勾配を発生させ、凸
レンズ効果を発生させる。すると、図2中、実線で示す
ように、レーザ光11は収束して輝度が高まるため、加
工等の作業に用いられる。Next, the operation of the solid-state laser device 1 of this example will be described with reference to FIGS. First, the solid-state laser medium 2 absorbs the excitation light, generates or amplifies the laser light 11 having a predetermined wavelength in the longitudinal direction, and emits it from the emitting end 5 to the outside. When the output power of the laser light 11 is low or when it rises, the laser light 11 is radiated to the outside from the emitting end 5 of the laser medium 2 in a straight traveling state as shown by a dotted line in FIG. At that time, the laser light 11 is narrowed down by the aperture 4. That is, as shown in FIG. 3, the laser light 11 a in a portion corresponding to the opening of the aperture 4 can pass through the aperture 4, but the laser light 11 b outside the opening is blocked by the aperture 4. By the way, as shown in FIG. 2, the aperture 4 is arranged closer to the emission end 5 side of the laser medium 2 than the aperture 111 of the conventional technique, and the opening thereof is the opening of the conventional aperture 111. The diameter is sufficiently larger than the diameter. Therefore, as shown in FIG. 3, the aperture 4 of this example can transmit a large amount of the laser light 11a when the laser light 11 rises. Therefore, when compared with the conventional technique shown in FIG. 14, the solid-state laser device 1 of this example can immediately secure a sufficiently large output when the laser beam 11 rises, as shown in FIG. Therefore, if the solid-state laser device 1 is
ON such as high-speed machining and short-time repetitive machining
Even if it is used for work with many OFF operations, it is not necessary to perform feedback correction as in the conventional case, or it is possible to cope with work with many ON and OFF operations with slight correction.
After that, when the excitation of the solid-state laser medium 2 progresses, the output of the laser light 11 increases and at the same time, the energy not converted into the laser light 11 increases. The energy that is not converted to the laser light 11 causes a temperature gradient from the center of the laser medium 2 toward the side surface that is cooled as described above, and causes a convex lens effect. Then, as shown by the solid line in FIG. 2, the laser light 11 converges and the brightness is increased, so that it is used for work such as processing.
【0018】ここで、上記アパーチャ4の開口径dを、
上記値よりさらに若干狭めれば、レーザ光11の輝度を
更に向上させることができる一方、該開口径dは従来の
アパーチャ111の開口径と比較して充分に大径のた
め、レーザ光11の立ち上がり時における出力の低下を
極力低く抑えることができる。なお、この際、上記アパ
ーチャ4の側面12(図1に示す)で反射されたレーザ
光は、保持部材3内で反射を繰り返して熱として消滅す
るが、その際の熱は、放熱性の高い銅材で形成されてい
る保持部材3を介して保持部材3外へ放出される。ま
た、レーザ光11の反射等に基づく、保持部材3の腐食
は、該保持部材3の表面の金メッキによって防止され
る。また、このように保持部材3とアパーチャ4とを一
体に形成する構成とすることにより、アパーチャ4によ
って遮光されたレーザ光11b(図3に示す)に基づく
発熱は、固体レーザ装置1が、設置されている水槽内に
おいて効率良く消滅するため、従来のように、アパーチ
ャ専用の廃熱装置を設ける必要がない。Here, the opening diameter d of the aperture 4 is
The brightness of the laser beam 11 can be further improved by narrowing the value a little more than the above value, while the aperture diameter d is sufficiently larger than the aperture diameter of the conventional aperture 111. It is possible to suppress the decrease in the output at the time of rising as low as possible. At this time, the laser light reflected by the side surface 12 (shown in FIG. 1) of the aperture 4 is repeatedly reflected in the holding member 3 and disappears as heat, but the heat at that time has high heat dissipation. It is discharged to the outside of the holding member 3 through the holding member 3 formed of a copper material. Corrosion of the holding member 3 due to reflection of the laser light 11 or the like is prevented by gold plating on the surface of the holding member 3. In addition, the holding member 3 and the aperture 4 are integrally formed in this manner, so that the solid-state laser device 1 installs heat generated by the laser beam 11b (shown in FIG. 3) shielded by the aperture 4. Since it disappears efficiently in the existing water tank, it is not necessary to provide a waste heat device dedicated to the aperture as in the conventional case.
【0019】特に、この例においては、アパーチャ4が
レーザ媒質2の出射端5側に接近して設けられるため、
以下の効果を発揮する。即ち、図5に示すように、図
中、aからbにレーザ光11を絞り込むことにより、輝
度を改善するに際して、アパーチャ4の開口径を僅かm
からnに小径にするだけで足りる。このように、レーザ
光11をaからbに絞り込むに際して、アパーチャ4の
開口径は僅かmからnに小径にするだけで足りるため、
レーザ光11の立ち上がり時においては、アパーチャ4
による遮光量は少なくて済み、したがって、当該レーザ
光11の立ち上がり時における出力の低下を極力抑える
ことができる。このように、アパーチャ4をレーザ媒質
2に接近して設けるため、該アパーチャ4の開口径を大
径にすることができ、したがって、レーザ光11の立ち
上がり時における出力を充分に大きく確保したままで、
レーザ光11の輝度を効率良く改善することができる。Particularly, in this example, since the aperture 4 is provided close to the emission end 5 side of the laser medium 2,
It has the following effects. That is, as shown in FIG. 5, in order to improve the brightness by narrowing the laser beam 11 from a to b in the figure, the aperture diameter of the aperture 4 is set to be only m.
It is sufficient to reduce the diameter from to n. In this way, when narrowing the laser beam 11 from a to b, it is sufficient to reduce the aperture diameter of the aperture 4 from only m to n.
When the laser beam 11 rises, the aperture 4
The amount of light shielded by is small, and therefore, it is possible to suppress the decrease in output at the time of rising of the laser beam 11 as much as possible. As described above, since the aperture 4 is provided close to the laser medium 2, the aperture diameter of the aperture 4 can be made large, and therefore, the output at the time of rising of the laser beam 11 can be kept sufficiently large. ,
The brightness of the laser light 11 can be efficiently improved.
【0020】第2実施例
図6は、この発明の第2実施例である固体レーザ装置の
構成を示す一部断面図、また、図7は、同構成の動作を
説明するための図である。この例においては、レーザ媒
質2の出射端5と対向する、アパーチャ21の側面22
は保持部材3の軸心Lに対して鋭角に傾斜している(鋭
角側へ傾斜する傾斜面を、正側への傾斜面とする)。こ
のように構成することによって、図7に示すように、レ
ーザ媒質2の出射端5から放射されて前記アパーチャ2
1の側面22で反射された反射光23は、レーザ媒質2
の出射端5側にそのまま戻る割合が少ない。即ち、上記
側面22からの反射光23は、保持部材3内で反射を繰
り返すことによって徐々にそのエネルギを低下させる。
このように、上記側面22からの反射光23は、大きな
エネルギを保持したままの状態でレーザ媒質2の出射端
5側に戻ることが少ないため、固体レーザ媒質2の励起
動作を阻害しないだけでなく、Oリング10の光学的な
損傷を抑制できる。特に、図7に示すように、上記アパ
ーチャ21の側面22と軸心Lとの傾斜角を45°以下
にすれば、この側面22で反射された反射光23は上記
レーザ媒質2側に直接戻る割合が極力低下するため、戻
り光によるレーザ出力の不安定化やOリング10の光学
的な損傷を一層効果的に避けることができ、固体レーザ
装置1を高信頼化することができる。Second Embodiment FIG. 6 is a partial sectional view showing the structure of a solid-state laser device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the same structure. . In this example, the side surface 22 of the aperture 21 facing the emitting end 5 of the laser medium 2 is shown.
Is inclined at an acute angle with respect to the axis L of the holding member 3 (the inclined surface inclined toward the acute angle is defined as the inclined surface toward the positive side). With such a configuration, as shown in FIG. 7, the aperture 2 is radiated from the emitting end 5 of the laser medium 2.
The reflected light 23 reflected by the side surface 22 of the laser
There is a small percentage that the light directly returns to the emission end 5 side. That is, the reflected light 23 from the side surface 22 is repeatedly reflected in the holding member 3 to gradually reduce its energy.
As described above, the reflected light 23 from the side surface 22 rarely returns to the emitting end 5 side of the laser medium 2 while holding a large amount of energy, so that the pumping operation of the solid laser medium 2 is not hindered. Therefore, the optical damage of the O-ring 10 can be suppressed. In particular, as shown in FIG. 7, if the tilt angle between the side surface 22 of the aperture 21 and the axis L is 45 ° or less, the reflected light 23 reflected by the side surface 22 returns directly to the laser medium 2 side. Since the ratio is reduced as much as possible, the destabilization of the laser output due to the returning light and the optical damage of the O-ring 10 can be more effectively avoided, and the solid-state laser device 1 can be highly reliable.
【0021】この例においては、アパーチャ21の側面
22からの戻り光は固体レーザ媒質2の出射端5側への
戻りが少ないため、上記第1実施例に比較して、アパー
チャ21を更に、レーザ媒質2の出射端5側へ接近して
設けたとしても、上記アパーチャ21の側面22からの
戻り光による弊害を極力低く抑えることができる。した
がって、上述の第1実施例に比較して、アパーチャ21
の開口径を更に大径に設定できるため、レーザ光の立ち
上がり時の特性と、輝度との双方を更に改善することが
できる。なお、第1実施例と同一構成要素には、同一符
号を付してその説明を省略している。In this example, the return light from the side surface 22 of the aperture 21 does not return to the emission end 5 side of the solid-state laser medium 2 so much. Therefore, as compared with the first embodiment, the aperture 21 is further provided with a laser beam. Even if it is provided close to the exit end 5 side of the medium 2, it is possible to suppress the adverse effect of the return light from the side surface 22 of the aperture 21 as low as possible. Therefore, as compared with the first embodiment described above, the aperture 21
Since the opening diameter of can be set to a larger diameter, both the characteristics at the time of rising of the laser light and the brightness can be further improved. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
【0022】◇第3実施例
図8は,本発明の第3実施例である固体レーザ装置の構
成を示す一部断面図である。この例のアパーチャ31
は、その側面32と保持部材3の軸心Lとの傾斜角が鈍
角に設定されている。ここで、鈍角側への傾斜面を負側
への傾斜面とする。このように構成した場合には,該側
面32で反射されたレーザ光は、固体レーザ媒質2の出
射端5側に直接戻ることがない。即ち、この側面32か
らの反射光は、該保持部材3の内周面で反射を繰り返す
ことによって徐々にそのエネルギを低下させる。このよ
うに、上記側面32からの反射光は、大きなエネルギを
保持したままの状態でレーザ媒質2の出射端5側に戻る
ことが少ないため、該固体レーザ媒質2の励起動作を阻
害しないだけでなく、Oリング10の光学的な損傷を抑
制できる。なお、第1実施例と同一構成要素には、同一
符号を付してその説明を省略している。Third Embodiment FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing the structure of a solid-state laser device according to the third embodiment of the present invention. Aperture 31 in this example
Has an obtuse angle between the side surface 32 and the axis L of the holding member 3. Here, the inclined surface to the obtuse side is defined as the inclined surface to the negative side. With this structure, the laser light reflected by the side surface 32 does not directly return to the emitting end 5 side of the solid-state laser medium 2. That is, the energy of the reflected light from the side surface 32 is gradually reduced by being repeatedly reflected on the inner peripheral surface of the holding member 3. As described above, the reflected light from the side surface 32 rarely returns to the emission end 5 side of the laser medium 2 while holding a large amount of energy, so that the pumping operation of the solid laser medium 2 is not hindered. Therefore, the optical damage of the O-ring 10 can be suppressed. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
【0023】◇第4実施例
図9は,この発明の第4実施例である固体レーザ装置の
構成を示す一部断面図、図10は、同構成の動作を説明す
るための図である。この例の固体レーザ媒質41は、図
9に示すように、ロッド状に形成されると共に、側面4
2と出射端43との間の周縁部を面取りされて面取り部
44が形成されている。この面取り部44は,上記側面
42側から上記出射端43側へ向けて小径になってい
る。上記出射端43の直径dは、該レーザ媒質41の長
手方向中央の直径Dの4/5に設定されている。Fourth Embodiment FIG. 9 is a partial sectional view showing the structure of a solid-state laser device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the same structure. The solid-state laser medium 41 of this example is
As shown in FIG. 9, the side surface 4
A chamfered portion 44 is formed by chamfering the peripheral edge portion between 2 and the emission end 43. The chamfered portion 44 has a smaller diameter from the side surface 42 side toward the emission end 43 side. The diameter d of the emitting end 43 is set to 4/5 of the diameter D of the laser medium 41 at the center in the longitudinal direction.
【0024】次に、図10を参照して、この実施例の動
作について説明する。まず、レーザ光の低出力時、また
は立ち上がり時においては、図10に破線で示すよう
に、レーザ媒質41内から出射端43に到達したレーザ
光は、該出射端43から直進する。一方、レーザ媒質4
1内から面取り部44に到達したレーザ光は、外方へ放
出される。次に、レーザ光の高出力時においては、レー
ザ媒質41には、熱レンズが形成されているため、該レ
ーザ媒質41内から該出射端43に到達したレーザ光
は、同図中、実線で示すように、収束する。一方、レー
ザ媒質41内から面取り部44に到達したレーザ光は図
中実線で示すように、外方へ放出される。即ち、レーザ
媒質41内から面取り部44に到達したレーザ光は、該
レーザ光の低出力時及び高出力時の双方において外方へ
放出され、材料の加工、溶接、切断には利用されないた
め、該出射端43の直径dと同じ開口径のアパーチャ
を、該出射端43に接触して設けた場合と同様の作用効
果を発揮する。ところで、ロッド状のレーザ媒質41に
おいては,レーザ光に変換されない熱エネルギが、熱と
してレーザ媒質41内に発生すると共に,この際の熱膨
張によって側面42と出射端43との間の周縁部に応力
が集中し易い。この応力によって、上記周縁部に所謂ひ
び割れが発生し易いと共に,このひび割れは内部に進行
し易い。しかし、この例においては、上記面取り部44
によってこのようなひび割れの現象は発生しない。又,
この例のようにレーザ媒質41に面取り部44を設けた
場合には,アパーチャを別途設ける必要がないため、構
造が簡単になり,アパーチャの取り付け位置の高精度の
調整が不要になるだけでなく,装置全体が小型化する。
なお、第1実施例と同一構成要素には、同一符号を付し
てその説明を省略している。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. First, when the laser light output is low or rising, the laser light that has reached the emission end 43 from within the laser medium 41 travels straight from the emission end 43, as indicated by the broken line in FIG. On the other hand, laser medium 4
The laser light that has reached the chamfered portion 44 from inside 1 is emitted to the outside. Next, at the time of high output of the laser light, since the thermal lens is formed in the laser medium 41, the laser light reaching the emitting end 43 from within the laser medium 41 is indicated by a solid line in the figure. It converges as shown. On the other hand, the laser light that has reached the chamfered portion 44 from inside the laser medium 41 is emitted outward as indicated by the solid line in the figure. That is, the laser light that has reached the chamfered portion 44 from the inside of the laser medium 41 is emitted outward at both the low output and the high output of the laser light, and is not used for processing, welding, and cutting of the material, The same action and effect as in the case where an aperture having the same opening diameter as the diameter d of the emission end 43 is provided in contact with the emission end 43 is exhibited. By the way, in the rod-shaped laser medium 41, thermal energy that is not converted into laser light is generated in the laser medium 41 as heat, and due to thermal expansion at this time, the thermal energy is generated in the peripheral portion between the side surface 42 and the emission end 43. Stress tends to concentrate. Due to this stress, so-called cracks are likely to occur in the peripheral portion, and the cracks are likely to progress inside. However, in this example, the chamfered portion 44 is
Therefore, such a crack phenomenon does not occur. or,
When the chamfered portion 44 is provided on the laser medium 41 as in this example, it is not necessary to separately provide an aperture, so that the structure is simplified and not only the adjustment of the mounting position of the aperture with high accuracy becomes unnecessary. , The entire device is downsized.
The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
【0025】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の実施例では、アパーチャ4,21,31の開口dがレ
ーザ媒質2の直径Dの4/5の場合について説明した。
ところで、アパーチャ4,21,31の開口dをこの値
以下に大きく減少させると、レーザ光の立ち上がり時に
おいてレーザ光に対する遮光の割合が高まるため、該ア
パーチャ4,21,31の開口の寸法dは、レーザ媒質
2の直径Dの1/2以上4/5以下に設定することが好ま
しい。また、第4実施例において、出射端43の直径d
を、レーザ媒質41の長手方向中央の直径Dの4/5に
設定したが、上記と同様の理由によって、出射端43の
直径dは、該直径Dの1/2以上4/5以下に設定するこ
とが可能である。The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings. However, the specific structure is not limited to this embodiment, and the design change and the like without departing from the gist of the present invention. Even this is included in this invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the aperture d of the apertures 4, 21, 31 is 4/5 of the diameter D of the laser medium 2 has been described.
By the way, if the aperture d of the apertures 4, 21, 31 is greatly reduced to this value or less, the ratio of the light shielding to the laser light at the time of rising of the laser light increases, so that the dimension d of the apertures of the apertures 4, 21, 31 becomes It is preferable to set the diameter D of the laser medium 2 to 1/2 or more and 4/5 or less. Further, in the fourth embodiment, the diameter d of the emitting end 43 is
Was set to 4/5 of the diameter D at the center in the longitudinal direction of the laser medium 41, but for the same reason as above, the diameter d of the emitting end 43 is set to 1/2 or more and 4/5 or less of the diameter D. It is possible to
【0026】また、以上の説明では、アパーチャ4,2
1,31は、レーザ媒質2の出射端5から該レーザ媒質
2の直径Dと同じだけ離間した位置、即ち、L=Dの位
置に形成した場合について説明したが、0≦L≦2Dの
位置に形成しても同様の効果を発揮する。なお、上記ア
パーチャ4,21,31の側面12,22,32の上記
軸心Lに対する傾斜角を45°以上90°以下に設定し
た場合には,上記アパーチャ4,21,31の側面1
2,22,32で反射したレーザ光は保持部材3内で反
射を繰り返し、結果として,該保持部材3内で熱として
消滅するため,該固体レーザ装置の周辺の光学機器に対
して悪影響を与えることはない。また、上記保持部材3
の内周面及び上記側面12,22,32にレーザ光吸収
材を設けることによって保持部材3内でのレーザ光が繰
り返して反射する現象が防止され、延いては、戻り光に
よってレーザ出力が阻害され、さらには、Oリング10
が光学的に損傷する事態も防止される。Further, in the above description, the apertures 4, 2
1 and 31 have been described in the case where they are formed at the same distance as the diameter D of the laser medium 2 from the emitting end 5 of the laser medium 2, that is, at the position of L = D, but the positions of 0 ≦ L ≦ 2D Even if formed, the same effect is exhibited. When the inclination angle of the side surfaces 12, 22, 32 of the apertures 4, 21, 31 with respect to the axis L is set to 45 ° or more and 90 ° or less, the side surface 1 of the apertures 4, 21, 31 is set.
The laser beams reflected by 2, 22, and 32 are repeatedly reflected in the holding member 3 and, as a result, disappear as heat in the holding member 3, which adversely affects optical equipment around the solid-state laser device. There is no such thing. Also, the holding member 3
By providing the laser light absorbing material on the inner peripheral surface and the side surfaces 12, 22, 32, it is possible to prevent the phenomenon in which the laser light is repeatedly reflected in the holding member 3 and to prevent the laser output from being hindered by the returning light. Also, the O-ring 10
It also prevents optical damage.
【0027】また、上記保持部材3の内周面及びアパー
チャ4、21,31の側面12,22,32を粗面に形
成することにより、レーザ光は、該保持部材3の内周面
及び該アパーチャ4,21,31の側面12,22,3
2で乱反射されることによって、多方面に広く拡散す
る。このため、反射光が部分的な個所に集中して当るこ
とはなく、上記保持部材3及びアパーチャ4,21,3
1に光学的な弊害が発生することが少ない。このよう
に、反射光による光学的な悪影響を防止できるため、こ
のような光学的な悪影響を無視してアパーチャを最適な
位置に設けることができる。また、レーザ媒質2の出射
端5の外表面に反射膜をコーティングすれば、上記アパ
ーチャ4,21,31の側面12、22,32からの戻
り光は上記レーザ媒質2内に進行することはなく、した
がって、該レーザ媒質2内における励起現象に悪影響を
与えることがない。また、上記レーザ媒質2,41は、
母材として、YLF(イットリウム リチウム フロラ
イド)、YVO4(イットリウム バナデイト)、GG
G(ガドリニウム ガリウム ガーネット)、GSGG
(ガトリニウム スカンジウム ガリウム ガーネッ
ト)、或いはガラス、セラミック等の非晶質を用い、レ
ーザ発振元素としてYb(イッテルビウム)、Ho(ホ
ルミウム)、Tm(ツリウム)、Cr(クロム)、Ti
(チタン)を用いることができる。さらに、上記実施例
では、保持部材3の部材として銅を用いたが、真鍮、黄
銅、ステンレス、アルミナ、または、セラミックを用い
ることが可能である。Further, by forming the inner peripheral surface of the holding member 3 and the side surfaces 12, 22, 32 of the apertures 4, 21, 31 to be rough surfaces, the laser light is applied to the inner peripheral surface of the holding member 3 and the laser light. Sides 12, 22, 3 of apertures 4, 21, 31
The diffuse reflection at 2 spreads widely in many directions. For this reason, the reflected light does not concentrate on a partial portion, and the holding member 3 and the apertures 4, 21, 3 are not affected.
1 is less likely to cause optical adverse effects. As described above, since the optical adverse effect due to the reflected light can be prevented, such an optical adverse effect can be ignored and the aperture can be provided at the optimum position. Further, if a reflection film is coated on the outer surface of the emission end 5 of the laser medium 2, the return light from the side surfaces 12, 22, 32 of the apertures 4, 21, 31 will not proceed into the laser medium 2. Therefore, the excitation phenomenon in the laser medium 2 is not adversely affected. The laser mediums 2 and 41 are
As base materials, YLF (yttrium lithium fluoride), YVO4 (yttrium vanadate), GG
G (gadolinium gallium garnet), GSGG
(Gatrinium scandium gallium garnet) or an amorphous material such as glass or ceramic, and Yb (ytterbium), Ho (holmium), Tm (thulium), Cr (chromium), Ti are used as laser oscillation elements.
(Titanium) can be used. Further, although copper is used as the member of the holding member 3 in the above-described embodiment, brass, brass, stainless steel, alumina, or ceramic can be used.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、レーザ光を絞り込むためのアパーチャを、レーザ媒
質を支持するための保持部材に設けたため、該アパーチ
ャをレーザ媒質側に接近して配置させることできる。し
たがって、アパーチャの開口径を大径にできるため、レ
ーザ光の立ち上がり時において大きな出力を確保できる
だけでなく、アパーチャの開口径を僅か小径にするだけ
で、レーザ光を高輝度にすることができる。特に、固体
レーザ媒質の直径をD、アパーチャの開口径をd、この
アパーチャと固体レーザ媒質との間隔をLとして表わす
と、アパーチャの開口径dは、D/2≦d≦4D/5を具
備する大きさに設定され、かつ、このアパーチャは、0
≦L≦2Dを具備する位置に設定されることにより、レ
ーザ光の立ち上がり時において大きな出力を確保できる
だけでなく、レーザ光を高輝度にすることができる。ま
た、この発明によれば、レーザ光を出射する端面の周縁
部を面取りする構成としたため、レーザ媒質自体にアパ
ーチャの効果を具備させることができる。したがって、
別途アパーチャを用意する必要がないだけでなく、取り
付け時の位置の調整が必要なく、極めて簡単な構造とな
る。また、固体レーザ媒質に対向する、アパーチャの側
面は、傾斜面となっているため、レーザ光の該側面から
の反射光は直接には、レーザ媒質側に戻ることは少な
い。このように、レーザ光は、大きな出力を維持したま
まレーザ媒質側に戻ることが少ないため、レーザ光の戻
り光に基づく、レーザ媒質の励起現象に対する弊害、並
びに、Oリング等の光学的な損傷を可及的に防止するこ
とができる。As described above, according to the present invention, since the aperture for narrowing the laser beam is provided in the holding member for supporting the laser medium, the aperture is arranged close to the laser medium side. Can be done. Therefore, since the aperture diameter of the aperture can be made large, not only a large output can be secured at the time of rising of the laser light, but also the laser light can be made to have a high brightness only by making the aperture diameter of the aperture slightly smaller. Particularly, when the diameter of the solid-state laser medium is D, the aperture diameter of the aperture is d, and the distance between the aperture and the solid-state laser medium is L, the aperture diameter d of the aperture is D / 2 ≦ d ≦ 4D / 5. Size, and this aperture is 0
By setting the position so as to satisfy ≦ L ≦ 2D, not only a large output can be secured at the time of rising of the laser light, but also the laser light can have high brightness. Further, according to the present invention, since the peripheral portion of the end face for emitting the laser light is chamfered, the laser medium itself can be provided with the effect of the aperture. Therefore,
Not only does it require no separate aperture, but there is no need to adjust the position during installation, resulting in an extremely simple structure. Moreover, since the side surface of the aperture facing the solid-state laser medium is an inclined surface, the reflected light of the laser light from the side surface rarely returns directly to the laser medium side. As described above, since the laser light rarely returns to the laser medium side while maintaining a large output, there is an adverse effect on the excitation phenomenon of the laser medium due to the return light of the laser light and optical damage such as an O-ring. Can be prevented as much as possible.
【図1】この発明の第1実施例である固体レーザ装置の構
成を示す一部断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the configuration of a solid-state laser device that is a first embodiment of the present invention.
【図2】同固体レーザ装置の動作を説明するための図で
ある。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the solid-state laser device.
【図3】同固体レーザ装置におけるレーザ光の立ち上が
り時の動作を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the solid-state laser device when the laser beam rises.
【図4】同固体レーザ装置におけるレーザ光の立ち上が
り特性を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a rising characteristic of laser light in the solid-state laser device.
【図5】同固体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 solid-state laser device.
【図6】この発明の第2実施例である固体レーザ装置の構
成を示す一部断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing the configuration of a solid-state laser device that is a second embodiment of the present invention.
【図7】同固体レーザ装置の動作を説明するための図で
ある。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the solid-state laser device.
【図8】この発明の第3実施例である固体レーザ装置の構
成を示す一部断面図である。FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing the configuration of a solid-state laser device that is a third embodiment of the present invention.
【図9】この発明の第4実施例である固体レーザ装置の構
成を示す一部断面図である。FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing the configuration of a solid-state laser device that is a fourth embodiment of the present invention.
【図10】同固体レーザ装置の動作を説明するための図で
ある。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the solid-state laser device.
【図11】従来例による固体レーザ装置の構成を示す一部
断面図である。FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing the configuration of a conventional solid-state laser device.
【図12】同固体レーザ装置の動作を説明するための図で
ある。FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the solid-state laser device.
【図13】同固体レーザ装置におけるレーザ光の立ち上
がり時の動作を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the solid-state laser device when the laser beam rises.
【図14】同固体レーザ装置の立ち上がり特性を示す特
性図である。FIG. 14 is a characteristic diagram showing a rising characteristic of the solid-state laser device.
2、41、101 レーザ媒質 3 保持部材 4,21,31 アパーチャ 12、22,32 アパーチャの側面 44 面取り部 D レーザ媒質の直径 d アパーチャの開口径 L レーザ媒質の出射端とアパーチャとの間隔 2, 41, 101 laser medium 3 holding member 4,21,31 aperture Side of 12, 22, 32 aperture 44 Chamfer D Diameter of laser medium d Aperture opening diameter L Distance between the emitting end of the laser medium and the aperture
Claims (6)
長手方向に発生又は増幅するロッド状の固体レーザ媒質
と、該固体レーザ媒質を保持する保持部材とを備えてな
る固体レーザ装置であって、 前記保持部材は、前記固体レーザ媒質と軸心を共通にす
る態様で配設されて、前記固体レーザ媒質から出射され
る前記レーザ光を通過させるトンネル部を有すると共
に、該トンネル部には、該トンネル部内を通過する前記
レーザ光を絞り込むためのアパーチャが設けられている
ことを特徴とする固体レーザ装置。1. A solid-state laser device comprising a rod-shaped solid-state laser medium that absorbs pumping light and generates or amplifies laser light of a predetermined wavelength in the longitudinal direction, and a holding member that holds the solid-state laser medium. The holding member has a tunnel portion that is arranged in a manner to have an axis common to the solid-state laser medium, and that allows the laser light emitted from the solid-state laser medium to pass therethrough. Is a solid-state laser device having an aperture for narrowing down the laser light passing through the tunnel portion.
て、前記固体レーザ媒質に対向する側の側面は、正又は
負の傾斜面になっていることを特徴とする請求項1記載
の固体レーザ装置。2. The solid-state laser according to claim 1, wherein a side surface of the aperture that is a ring-shaped surface and that is on a side facing the solid-state laser medium is a positive or negative inclined surface. apparatus.
長手方向に発生又は増幅するロッド状の固体レーザ媒質
と、該レーザ光を絞り込むアパーチャとを備えてなる固
体レーザ装置であって、 前記固体レーザ媒質の直径をD、前記アパーチャの開口
径をd、前記アパーチャと前記固体レーザ媒質との間隔
をLとして表わすと、 前記アパーチャの開口径は、D/2≦d≦4D/5を具備
する大きさに設定され、かつ、 前記アパーチャは、0≦L≦2Dを具備する位置に設定
されていることを特徴とする固体レーザ装置。3. A solid-state laser device comprising a rod-shaped solid-state laser medium that absorbs excitation light and generates or amplifies laser light of a predetermined wavelength in the longitudinal direction, and an aperture that narrows down the laser light. Letting D be the diameter of the solid-state laser medium, d be the aperture diameter of the aperture, and L be the distance between the aperture and the solid-state laser medium, the aperture diameter of the aperture is D / 2 ≦ d ≦ 4D / 5. The solid-state laser device is characterized in that it is set to a size to be provided and the aperture is set to a position to satisfy 0 ≦ L ≦ 2D.
長手方向に発生又は増幅するロッド状の固体レーザ媒質
と、該レーザ光を絞り込むアパーチャとを備えてなる固
体レーザ装置であって、 前記アパーチャの前記固体レーザ媒質と対向する輪帯状
の側面は、正又は負の傾斜面となっていることを特徴と
する請求項3記載の固体レーザ装置。4. A solid-state laser device comprising: a rod-shaped solid-state laser medium that absorbs excitation light and generates or amplifies laser light of a predetermined wavelength in the longitudinal direction; and an aperture that narrows down the laser light. The solid-state laser device according to claim 3, wherein an annular side surface of the aperture facing the solid-state laser medium is a positive or negative inclined surface.
長手方向に発生又は増幅するロッド状の固体レーザ媒質
を備えた固体レーザ装置であって、前記固体レーザ媒質
の前記レーザ光を射出させる端面の周縁部が、面取りさ
れていることを特徴とする固体レーザ装置。5. A solid-state laser device comprising a rod-shaped solid-state laser medium that absorbs excitation light and generates or amplifies laser light of a predetermined wavelength in the longitudinal direction, and emits the laser light of the solid-state laser medium. A solid-state laser device characterized in that a peripheral portion of an end face to be made chamfered.
前記固体レーザ媒質の長手方向中央の直径をDとすると
き、D/2≦d≦4D/5に設定されていることを特徴と
する請求項5記載の固体レーザ装置。6. The diameter of the chamfered end surface is d,
6. The solid-state laser device according to claim 5, wherein D / 2 ≦ d ≦ 4D / 5 is set, where D is the diameter of the center of the solid-state laser medium in the longitudinal direction.
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- 2001-06-26 JP JP2001193781A patent/JP2003008118A/en active Pending
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