JP2003258345A - High output laser light generator using slab-type laser medium - Google Patents

High output laser light generator using slab-type laser medium

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JP2003258345A
JP2003258345A JP2002053477A JP2002053477A JP2003258345A JP 2003258345 A JP2003258345 A JP 2003258345A JP 2002053477 A JP2002053477 A JP 2002053477A JP 2002053477 A JP2002053477 A JP 2002053477A JP 2003258345 A JP2003258345 A JP 2003258345A
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JP
Japan
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laser
laser light
slab
light
polarized
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Application number
JP2002053477A
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Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Fukugaki
啓介 福垣
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SAIFASHA YUGEN
Original Assignee
SAIFASHA YUGEN
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the economic efficiency of a generator. <P>SOLUTION: A beam expander (BE) 2 radiating a spot laser beam having a circular cross section, which is emitted from a laser beam main oscillator 1, to a first slab-type amplifier 3 has a function of only enlarging the laser beam in one direction in the width direction of a laser medium arranged in the slab-type amplifier 3. A polarized beam splitter (PBS) 6 totally reflects a high output laser beam 7 in the width direction of the laser medium, which is emitted from the slab-type amplifier 3 in the opposite direction, to the outside of the generator. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、スラブ型レーザ媒
体をレーザ光の増幅に用いて高出力を得るレーザ光発生
装置に関し、特に、出力を向上しかつ経済性および信頼
性の向上が期待できるレーザ光発生装置に関する。 【0002】 【従来の技術】まず、図2および図3を参照して高出力
レーザ光を生成するスラブ型増幅器に用いるスラブ型レ
ーザ媒体10について考察する。 【0003】図示されているスラブ型のレーザ媒体10
は、一般に採用される形状のものであり、Z軸である長
さ方向に対してY軸を厚さ方向、またX軸を幅方向とす
る板状体の光学的に透明な結晶体である。すなわち、レ
ーザ媒体10は、レーザ光の伝搬方向(Z軸方向)に対
し垂直に切断して得られる矩形断面が有する幅方向(X
軸方向)および厚さ方向(Y軸方向)に対し、X−Z平
面に平行な二つの平面を励起面13とし、また、Y−Z
平面に平行な幅方向における二つの端面を側面14とす
る。 また、レーザ媒体10は、増幅されるレーザ光の
伝搬方向である長さ方向(Z軸方向)に対する両方の先
端面でX軸に平行な平面をなす光入出射面11,12を
有している。図示される光入出射面11,12は、更
に、Z軸に傾斜、すなわち励起面13に対して傾斜して
いる。 【0004】従って、図3に示されるように、Z軸に平
行なレーザ光21がZ軸に斜めな光入出射面11に対し
て入射した場合、入射した内部のレーザ光22は、レー
ザ媒体10の光屈折率のため、厚さ方向(Y軸方向)に
屈折するとともにY軸方向に垂直な二つの平行なX−Z
平面の励起面13を内部全反射面として全反射するジグ
ザグ光路を形成し、光入出射面12からZ軸に平行にレ
ーザ光23として出射する。レーザ媒体10の内部を走
行するレーザ光は往復することによりその増幅度を増加
させる。また、光入出射面11,12がZ軸に垂直な場
合、レーザ光21を光入出射面11からZ軸に対して傾
けて入射させることにより内部のレーザ光22は同様な
ジグザグ光路を形成して走行し、光入出射面12からZ
軸に対して傾けてレーザ光23を出射させることもでき
る。 【0005】この構造では、励起面(X−Z平面)13
を介して投入される励起光を吸収することによりレーザ
媒体10の内部に温度勾配がY軸方向に発生する一方、
ジグザグ光路もY−Z平面に平行に形成されるので、上
述した熱光学効果が補償されるという優れた特性を有し
ている。更に、幅方向(X軸方向)の寸法を大きくする
ことによってX−Z平面である内部全反射面を形成する
励起面13の冷却表面積が大きくなるので、冷却手段を
用いて大強度の励起光を受け入れることができる。従っ
て、この構造は高出力を得るのに適している。 【0006】また、スラブ型レーザ媒体には、入出射面
がZ軸に垂直、すなわち励起面に垂直なものもある。こ
の場合のレーザ光は、入出射面に斜めに入出射すること
により励起面で全反射し、上述したと同様にレーザ媒体
内部でジグザグ光路を形成することになるので、上述し
た場合と同様な効果を発揮することができる。 【0007】従来、レーザ光発生装置は、レーザ光主発
振器1が出射したレーザ光を、レンズ、アパーチャ、ミ
ラー、偏光子、1/2波長板などの素子で構成されるレ
ーザ光発生光学系光路を介して、P偏光とした所望の円
形断面のスポット光に形成して、図4に示されるように
偏光ビームスプリッタ(PBS)6aへ出射する。この
レーザ光はP偏光であるためPBS6aを透過してビー
ム拡大器(BE)2aへ入射する。BE2aは、円形断
面ビームの断面寸法を上述したスラブ型レーザ媒体10
の幅方向にのみ拡大し、拡大後の形状がスラブの断面に
ほぼ内接するような長円形状に形成してスラブ形増幅器
3に向け入射レーザ光として出射する。 【0008】レーザ光は、スラブ型増幅器3の内部のジ
グザグ光路を進行しつつ増幅されるが、一度の通過では
十分に増幅されない。従って、レーザ媒体に蓄積された
励起エネルギーを十分に引き出すことができないので、
図4に示されるように、入射レーザ光と同一方向に出射
されたレーザ光を、鏡を用いてスラブ型増幅器3の入り
口側に戻し、小角度の傾きをもってスラブ型増幅器3に
再度入射して増幅させる多重増幅を実現している。通常
は、この戻し回路に、別のスラブ型増幅器を挿入して多
重増幅を形成し増幅度の更なる上昇を図っている。 【0009】図4に示されるブロック構成では、光学素
子のファラデー回転子(FR)4および位相共役鏡(P
CM)5を含み、スラブ型増幅器3から出射するレーザ
光を反射すると共にP偏光をS偏光のレーザ光としてス
ラブ型増幅器3に入射させるレーザ光反射光学系光路が
備えられている。 【0010】次に、これらFR4およびPCM5につい
て説明する。 【0011】上述したように、レーザ光の増幅器および
その周辺の光路には必要に応じて複数段重ねる多段構成
が採用されている。しかし、その結果、全光路長が長大
になるため、光軸のアライメントが狂い易くなる。ま
た、スラブ型といえども、多段増幅ではX軸方向に生じ
る熱レンズ効果が累積して無視できなくなる。このよう
な問題を解決するため、レーザ光の位相共役波を発生す
る位相共役鏡(PCM)5を増幅の折り返し点に設置す
る。位相共役波は時間反転波であるため、PCM5から
反射されたレーザ光は、入射波面を忠実に逆行し進むの
で、入射地点に戻った際には原理的に入射波と同一の揃
った波面を有することになる。その違いは強度が数千倍
になっていることである。 【0012】しかしながら、このままでは、上流のレー
ザ光主発振器1を破壊するのみで、出力として取出すこ
とはできない。従って、通常は、PCM5の前に偏光に
作用する光学素子、例えば図示されるファラデー回転子
(FR)4が挿入される。ファラデー回転子(FR)4
は、PCM5から反射されて再度通過する際に、入射の
際には直線P偏光であった出射レーザ光を、その偏光面
から90度回転したS偏光となるようにする。このS偏
光された出射レーザ光はPBS6aで全反射されるの
で、出力として取出すことができる。 【0013】このようにして、複数のスラブ型増幅器を
介して高出力化された出射レーザ光は、P偏光である入
射レーザ光の偏光方向と直交するS偏光を有し、スラブ
型増幅器3からBE2aに出射される。BE2aは、受
けたスラブ型レーザ媒体の幅方向にほぼ長円の出射レー
ザ光を、増幅前のレーザ光と同一の円形断面と中心軸と
を有するスポット光に戻し、高出力レーザ光7aとして
PBS6aに向け出射する。PBS6aは受けた高出力
レーザ光7aを全反射させて装置外へ出力する。 【0014】 【発明が解決しようとする課題】上述したレーザ光発生
装置では、ビーム拡大器(BE)が、円形断面の入射レ
ーザ光をレーザ媒体の幅方向に一方向拡大し、その逆方
向でレーザ媒体の幅方向に長円形状の高出力出射レーザ
光を、増幅前の入射レーザ光と同一の円形断面と中心軸
とを有するスポット光に圧縮して戻している。 【0015】しかしながら、この方式では実際の運用時
にレーザ光による光学素子の損傷が起こり易い。例え
ば、BEは、往路のレーザ光に対して一方向拡大器であ
ったが、高出力に増幅された出射レーザ光に対しての復
路では一方向圧縮器として作用する。従って、BEの入
り口側、すなわち戻りレーザ光にとっての出口側では、
単位面積当たりのレーザエネルギー密度が非常に大きく
なる。この結果、BEの部材内部または無反射コート膜
に損傷を与え易い。また、偏光ビームスプリッタ(PB
S)はS/P偏光による反射・透過の比を大きくするた
め、高度な多層構造を有する光学膜から形成される。従
って、PBSはレーザ光による損傷を受け易い。また、
これらの光学膜の強さが装置全体のレーザとしての出力
性能を制限するといっても過言ではない。 【0016】本発明の課題は、ビーム拡大器(BE)お
よび偏光ビームスプリッタ(PBS)のコスト上昇を回
避して信頼性と共に経済性のあるレーザ光発生装置を提
供することである。 【0017】 【課題を解決するための手段】本発明によるレーザ光発
生装置は、スラブ型レーザ媒体をレーザ光の増幅に用い
て高出力を得るものであって、レーザ光主発振器から受
けるレーザ光をスラブ型レーザ媒体の幅方向に方向拡大
して出射するビーム拡大器(BE)を、高出力出射レー
ザ光を全反射して装置外部へ出力する偏光ビームスプリ
ッタ(PBS)の前段に配置している。このため、偏光
ビームスプリッタ(PBS)は、スラブ型レーザ媒体か
ら出射されスラブ型レーザ媒体の幅方向に長円形状を有
する高出力レーザ光を、全反射して外部に出力してい
る。 【0018】一方、ビーム拡大器(BE)は、一方向B
Eであり、レーザ光主発振器から受ける弱いレーザ光を
スラブ型レーザ媒体の幅方向に一方向拡大し、その形状
をスラブの断面にほぼ内接するような長円形状にする機
能のみに限定できる。 【0019】従って、従来の装置の構成でBEとPBS
との接続位置を交替することにより、BEの機能を軽減
することができる。また、PBSへのビーム面積は大き
く取ることができるので、レーザ光に対する耐力負担を
軽減することができる。すなわち、装置全体の構成を殆
ど変更することなく、経済性を向上することができる。 【0020】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。 【0021】図1は本発明によるブロック接続の実施の
一形態を示す概要図である。 【0022】図示されるレーザ光発生装置は、レーザ光
主発振器1、ビーム拡大器(BE)2、スラブ形増幅器
3、ファラデー回転子(FR)4、位相共役鏡(PC
M)5、および偏光ビームスプリッタ(PBS)6、並
びに上述したレーザ光発生光学系光路およびレーザ光反
射光学系光路を備える。 【0023】従来との相違は、レーザ光の走行路におけ
るBE2とPBS6との位置が交替されている点であ
る。 【0024】レーザ光主発振器1は一方向に直線偏光し
たレーザ光を発光する。レーザ光は、レンズ、アパーチ
ャ、ミラー、偏光子、1/2波長板などを介して直線P
偏光かつ所望の円形断面のビームを形成するレーザ光発
生光学系光路を介してBE2へ入射する。 【0025】BE2は、P偏光の円形断面ビームを上述
したようにスラブ型増幅器3を構成するスラブ型レーザ
媒体の幅方向に一方向ビーム拡大してPBS6を介して
スラブ型増幅器3へ出射する。一方向ビーム拡大のBE
には、二つの直角プリズムを組合せたアナモルフィック
プリズムペア(APP)またはシリンドリカル凸レンズ
とシリンドリカル凹レンズとを組合せたものなどがある
が、何れが採用されてもよい。ただし、レンズの組合わ
せでは、レンズの収差が避けられない。 【0026】スラブ型増幅器3はPBS6を透過したレ
ーザ光を増幅して出射する。ここで図示された出射レー
ザ光は、多段構成される更に別のスラブ型増幅器により
増幅されて戻る。ここで、スラブ型増幅器3に戻るレー
ザ光は出射および入射それぞれで小角度だけ傾けられて
いる。 【0027】多段構成を介して戻りスラブ型増幅器3か
ら出射されるP偏光のレーザ光は、P偏光をS偏光とす
るFR4とほぼ全反射するPCM5とを含み、レンズ、
アパーチャ、ミラーなどにより構成されるレーザ光反射
光学系光路を介してS偏光の反射光となり同一光路によ
りスラブ型増幅器3まで戻る。 【0028】従って、ほぼ全反射されると共にS偏光の
ビームに変換され再度増幅されたレーザ光は、高出力レ
ーザ光7となり、スラブ型増幅器3からスラブ型レーザ
媒体の幅方向に長円形状を有して、入射光と同一光軸で
逆方向に出射される。 【0029】PBS6は、スラブ型増幅器3から出射さ
れたS偏光の高出力レーザ光7を全反射して装置外部へ
出力する。 【0030】上記説明では、スラブ型増幅器のスラブ型
レーザ媒体から幅方向に長円形状の高出力出射レーザ光
をそのまま装置外部へ出力しているが、スラブ型レーザ
媒体の厚さ方向に一方向拡大するビーム拡大器を付加す
ることによって、レーザ媒体の幅とほぼ同一の直径の円
形断面を有するスポット光に変更することは容易であ
る。この場合、ビーム拡大器は、拡大のみに用いるため
レーザ光による損傷は生じないうえ、配備も容易なの
で、装置内部に設けることもできる。 【0031】上記記載では、図面それぞれを参照し適切
な条件を示して説明している。しかし、図示され説明さ
れた形状大きさおよび相互位置などの構成並びに組み合
わせについては、環境条件と共に相互に関連があるが上
述した機能を満たす限り自由であり、本発明は上記記載
に限定されるものではない。 【0032】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、最
初のスラブ型増幅器へレーザ光を出射するビーム拡大器
(BE)が、円形断面のスポット光をレーザ媒体の幅方
向に一方向拡大する機能のみを有し、その逆方向でスラ
ブ型増幅器から出射するレーザ媒体の幅方向に長円形状
の高出力出射レーザ光を、偏光ビームスプリッタ(PB
S)が装置外部へ向けて全反射している。このような、
レーザ媒体の幅方向に長円形状の高出力出射レーザ光
は、必要であれば、厚さ方向に一方向拡大するBEを付
加することにより円形断面のスポット光に整形すること
ができる。 【0033】この結果、高出力出射レーザ光の強度によ
って、BEの無反射光学薄膜またはPBSの高価な光学
薄膜が光り損傷を受けることがなくなり、その分、増幅
器をより高い励起状態で動作させることができる。すな
わち、出力性能が向上する。従って、PBSとBEとの
コストの上昇を回避できるのみならず信頼性と性能との
向上ができるため、装置の経済性向上を図ることができ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser beam generator for obtaining a high output by using a slab type laser medium for amplifying a laser beam, and more particularly to a laser beam generator for improving the output and The present invention relates to a laser light generator that can be expected to improve economy and reliability. 2. Description of the Related Art First, a slab type laser medium 10 used in a slab type amplifier for generating a high output laser light will be considered with reference to FIGS. The illustrated slab type laser medium 10
Is a generally adopted shape, and is an optically transparent crystal of a plate-like body having a thickness direction on the Y axis and a width direction on the X axis with respect to the length direction as the Z axis. . That is, the laser medium 10 has a rectangular cross section (X direction) obtained by cutting perpendicular to the propagation direction of laser light (Z axis direction).
Two planes parallel to the XZ plane in the thickness direction (Y axis direction) and the thickness direction (Y axis direction)
Two end faces in the width direction parallel to the plane are referred to as side faces 14. Further, the laser medium 10 has light entrance / exit surfaces 11 and 12 that are planes parallel to the X-axis at both end surfaces in the length direction (Z-axis direction) that is the propagation direction of the amplified laser light. I have. The illustrated light entrance / exit surfaces 11 and 12 are further inclined with respect to the Z axis, that is, inclined with respect to the excitation surface 13. Accordingly, as shown in FIG. 3, when a laser beam 21 parallel to the Z axis is incident on the light entrance / exit surface 11 oblique to the Z axis, the incident internal laser beam 22 is Two parallel XZs that are refracted in the thickness direction (Y-axis direction) and perpendicular to the Y-axis direction due to the light refractive index of 10
A zigzag optical path for total reflection is formed with the plane excitation surface 13 as an internal total reflection surface, and the laser light 23 is emitted from the light entrance / exit surface 12 in parallel with the Z axis. The laser light traveling inside the laser medium 10 reciprocates to increase its amplification. When the light entrance / exit surfaces 11 and 12 are perpendicular to the Z-axis, the laser beam 21 is inclined from the light entrance / exit surface 11 with respect to the Z-axis so that the internal laser light 22 forms a similar zigzag optical path. And travel from the light entrance / exit surface 12 to Z
The laser beam 23 can be emitted at an angle to the axis. In this structure, the excitation plane (XZ plane) 13
A temperature gradient is generated in the Y-axis direction inside the laser medium 10 by absorbing the excitation light supplied through the
Since the zigzag optical path is also formed parallel to the YZ plane, it has an excellent characteristic that the above-described thermo-optic effect is compensated. Furthermore, by increasing the dimension in the width direction (X-axis direction), the cooling surface area of the excitation surface 13 forming the total internal reflection surface, which is the XZ plane, is increased. Can accept. Therefore, this structure is suitable for obtaining high output. [0006] Some slab-type laser media have an input / output surface perpendicular to the Z axis, that is, perpendicular to the excitation surface. In this case, the laser light is totally reflected on the excitation surface by obliquely entering and exiting the incident / exit surface, and forms a zigzag optical path inside the laser medium as described above. The effect can be exhibited. Conventionally, a laser beam generating device converts a laser beam emitted by a laser beam main oscillator 1 into an optical path of a laser beam generating optical system composed of elements such as a lens, an aperture, a mirror, a polarizer, and a half-wave plate. , And is formed into a spot light having a desired circular cross section as P-polarized light, and is emitted to a polarization beam splitter (PBS) 6a as shown in FIG. Since this laser light is P-polarized light, it passes through the PBS 6a and enters the beam expander (BE) 2a. BE2a is a slab type laser medium 10 having the above-described cross-sectional dimension of the circular cross-section beam.
, And is formed into an elliptical shape such that the shape after the enlargement is substantially inscribed in the cross section of the slab, and is emitted toward the slab amplifier 3 as incident laser light. The laser light is amplified while traveling in a zigzag optical path inside the slab type amplifier 3, but is not sufficiently amplified in a single pass. Therefore, the excitation energy stored in the laser medium cannot be sufficiently extracted,
As shown in FIG. 4, the laser light emitted in the same direction as the incident laser light is returned to the entrance side of the slab type amplifier 3 by using a mirror, and is again incident on the slab type amplifier 3 with a small angle of inclination. Multiplex amplification is realized. Normally, another slab-type amplifier is inserted into the return circuit to form a multiplex amplification to further increase the amplification. In the block configuration shown in FIG. 4, a Faraday rotator (FR) 4 of an optical element and a phase conjugate mirror (P
CM) 5, and a laser light reflecting optical system optical path for reflecting the laser light emitted from the slab type amplifier 3 and making the P-polarized light enter the slab type amplifier 3 as S-polarized laser light. Next, the FR4 and PCM5 will be described. As described above, a multi-stage configuration in which a plurality of stages are stacked as necessary is employed in the laser light amplifier and the optical path around it. However, as a result, the total optical path length becomes long, and the alignment of the optical axis tends to be out of order. In addition, even in the case of the slab type, in the multi-stage amplification, the thermal lens effect that occurs in the X-axis direction is accumulated and cannot be ignored. In order to solve such a problem, a phase conjugate mirror (PCM) 5 that generates a phase conjugate wave of the laser light is provided at a turning point of the amplification. Since the phase conjugate wave is a time-reversed wave, the laser light reflected from the PCM 5 travels in the direction of the incident wavefront in a faithful manner, so that when returning to the incident point, the same wavefront as the incident wave is used in principle. Will have. The difference is that the strength has increased several thousand times. However, in this state, only the upstream laser light main oscillator 1 is destroyed and cannot be taken out as an output. Therefore, an optical element acting on the polarized light, for example, the illustrated Faraday rotator (FR) 4 is inserted before the PCM 5. Faraday rotator (FR) 4
Makes the emitted laser light, which was linear P-polarized light at the time of incidence when reflected from the PCM 5 again, become S-polarized light rotated 90 degrees from its polarization plane. The S-polarized emitted laser light is totally reflected by the PBS 6a, and can be extracted as an output. The outgoing laser light having a high output through the plurality of slab-type amplifiers has S-polarized light orthogonal to the polarization direction of the incident laser light, which is P-polarized light. The light is emitted to the BE 2a. The BE 2a returns the received laser light having a substantially elliptical shape in the width direction of the received slab type laser medium to a spot light having the same circular cross section and central axis as the laser light before amplification, and the PBS 6a is used as the high output laser light 7a. The light is emitted toward. The PBS 6a totally reflects the received high-power laser light 7a and outputs it outside the apparatus. In the above-described laser light generating apparatus, the beam expander (BE) expands the incident laser light having a circular cross section in one direction in the width direction of the laser medium, and in the opposite direction. The high-power output laser light having an elliptical shape in the width direction of the laser medium is compressed back into a spot light having the same circular cross section and central axis as the incident laser light before amplification. However, in this system, the optical element is likely to be damaged by the laser beam during actual operation. For example, the BE is a one-way expander for the outward laser light, but acts as a one-way compressor on the return path for the output laser light amplified to high output. Therefore, on the entrance side of the BE, that is, on the exit side for the return laser beam,
The laser energy density per unit area becomes very large. As a result, the inside of the BE member or the antireflection coating film is easily damaged. In addition, a polarizing beam splitter (PB
S) is formed from an optical film having an advanced multilayer structure in order to increase the ratio of reflection / transmission by S / P polarized light. Therefore, PBS is easily damaged by laser light. Also,
It is no exaggeration to say that the strength of these optical films limits the output performance of the entire device as a laser. An object of the present invention is to provide a reliable and economical laser light generator by avoiding an increase in the cost of a beam expander (BE) and a polarizing beam splitter (PBS). A laser light generating apparatus according to the present invention obtains a high output by using a slab type laser medium for amplifying laser light, and receives laser light from a laser light main oscillator. Beam expander (BE) that expands the laser beam in the width direction of the slab-type laser medium and emits the laser beam is arranged in front of a polarizing beam splitter (PBS) that totally reflects the high-power output laser light and outputs the laser light to the outside of the apparatus. I have. For this reason, the polarizing beam splitter (PBS) totally reflects the high-power laser light emitted from the slab-type laser medium and having an elliptical shape in the width direction of the slab-type laser medium and outputs it to the outside. On the other hand, the beam expander (BE)
E, the function can be limited to only the function of expanding the weak laser light received from the laser light main oscillator in one direction in the width direction of the slab-type laser medium, and making the shape of the weak laser light substantially inscribed in the cross section of the slab. Therefore, the BE and the PBS in the configuration of the conventional apparatus are used.
The function of the BE can be reduced by changing the connection position of the BE. In addition, since the beam area to the PBS can be made large, the proof stress on the laser beam can be reduced. That is, economical efficiency can be improved without substantially changing the configuration of the entire apparatus. Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of block connection according to the present invention. The illustrated laser light generator includes a laser light main oscillator 1, a beam expander (BE) 2, a slab type amplifier 3, a Faraday rotator (FR) 4, and a phase conjugate mirror (PC).
M) 5, a polarization beam splitter (PBS) 6, and the above-described laser light generation optical system optical path and laser light reflection optical system optical path. The difference from the prior art is that the positions of the BE 2 and the PBS 6 on the traveling path of the laser beam are alternated. The laser light main oscillator 1 emits laser light linearly polarized in one direction. The laser light is applied to a straight line P via a lens, an aperture, a mirror, a polarizer, a half-wave plate, and the like.
The laser beam is incident on the BE 2 via an optical path of a laser beam generating optical system that forms a beam of polarized light and a desired circular cross section. The BE 2 beam-expands the P-polarized circular section beam in one direction in the width direction of the slab type laser medium constituting the slab type amplifier 3 as described above, and emits the beam to the slab type amplifier 3 via the PBS 6. BE with unidirectional beam expansion
May be an anamorphic prism pair (APP) combining two right-angle prisms or a combination of a cylindrical convex lens and a cylindrical concave lens, and any of them may be employed. However, in the combination of lenses, aberration of the lens is inevitable. The slab type amplifier 3 amplifies and emits the laser light transmitted through the PBS 6. The outgoing laser light shown here is amplified by another multi-stage slab type amplifier and returned. Here, the laser beam returning to the slab type amplifier 3 is tilted by a small angle at each of emission and incidence. The P-polarized laser light emitted from the return slab type amplifier 3 through the multi-stage configuration includes an FR 4 that converts P-polarized light into S-polarized light and a PCM 5 that is almost totally reflected, and includes a lens,
The reflected light becomes S-polarized light via a laser light reflecting optical system optical path composed of an aperture, a mirror, and the like, and returns to the slab type amplifier 3 through the same optical path. Therefore, the laser light which has been almost totally reflected, converted into an S-polarized beam and amplified again becomes a high-power laser light 7, and has an elliptical shape in the width direction of the slab type laser medium from the slab type amplifier 3. It is emitted in the opposite direction on the same optical axis as the incident light. The PBS 6 totally reflects the S-polarized high-power laser light 7 emitted from the slab type amplifier 3 and outputs it to the outside of the device. In the above description, the high-power output laser light having an elliptical shape in the width direction is directly output from the slab type laser medium of the slab type amplifier to the outside of the apparatus. By adding a beam expander that expands, it is easy to change to a spot light having a circular cross section of approximately the same diameter as the width of the laser medium. In this case, the beam expander is used only for the expansion, so that it is not damaged by the laser beam, and can be easily arranged. In the above description, appropriate conditions are described with reference to the drawings. However, the configurations and combinations such as the shapes and sizes and the mutual positions shown and described are mutually related with the environmental conditions, but are free as long as the functions described above are satisfied, and the present invention is limited to the above description. is not. As described above, according to the present invention, the beam expander (BE) that emits laser light to the first slab-type amplifier emits spot light having a circular cross section in the width direction of the laser medium. It has only a function of expanding in one direction, and outputs a high-output laser beam having an elliptical shape in the width direction of the laser medium emitted from the slab type amplifier in the opposite direction to a polarization beam splitter (PB).
S) is totally reflected toward the outside of the device. like this,
If necessary, the high-power output laser light having an elliptical shape in the width direction of the laser medium can be shaped into a spot light having a circular cross section by adding a BE that expands in one direction in the thickness direction. As a result, the non-reflective optical thin film of BE or the expensive optical thin film of PBS can be prevented from being damaged by light due to the intensity of the high-power output laser light, and the amplifier can be operated in a higher pumping state. Can be. That is, output performance is improved. Therefore, not only can the cost of the PBS and BE be increased, but also the reliability and performance can be improved, so that the economical efficiency of the device can be improved.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明におけるブロック接続の実施の一形態を
示す図である。 【図2】スラブ形レーザ媒体の一形態を示す斜視図であ
る。 【図3】図2におけるレーザ媒体内部を伝搬するレーザ
光の一形態を示す図である。 【図4】従来のブロック接続の一例を示す図である。 【符号の説明】 1 レーザ光主発振器 2 ビーム拡大器(BE) 3 スラブ型増幅器 4 ファラデー回転子(FR) 5 位相共役鏡(PCM) 6 偏光ビームスプリッタ(PBS) 7 高出力レーザ光
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of block connection according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing one embodiment of a slab type laser medium. FIG. 3 is a diagram showing one form of a laser beam propagating inside a laser medium in FIG. 2; FIG. 4 is a diagram showing an example of a conventional block connection. [Description of Signs] 1 laser beam main oscillator 2 beam expander (BE) 3 slab type amplifier 4 Faraday rotator (FR) 5 phase conjugate mirror (PCM) 6 polarization beam splitter (PBS) 7 high-power laser beam

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 スラブ型レーザ媒体をレーザ光の増幅に
用いて高出力レーザ光を得るレーザ光発生装置におい
て、レーザ光主発振器から出射されるレーザ光をP偏光
の円形断面レーザ光とするレーザ光発生光学系光路と、
前記スラブ型レーザ媒体を透過したレーザ光を反射する
と共にP偏光をS偏光のレーザ光として前記スラブ型レ
ーザ媒体に再度入射させるレーザ光反射光学系光路と、
前記レーザ光発生光学系光路からP偏光の円形断面レー
ザ光を受け前記スラブ型レーザ媒体の幅方向に拡大して
出射するビーム拡大器と、該ビーム拡大器と前記スラブ
型レーザ媒体との間に配置され、該ビーム拡大器からP
偏光の出射光を受けて透過し該スラブ型レーザ媒体に送
射すると共に、該スラブ型レーザ媒体から出射されるS
偏光の高出力レーザ光を全反射して装置外部方向へ出力
する薄膜偏光ビームスプリッタとを備えることを特徴と
するレーザ光発生装置。
Claims: 1. A laser light generator for obtaining high-power laser light by using a slab type laser medium for amplifying the laser light, wherein the laser light emitted from the laser light main oscillator is a P-polarized circular light. A laser light generating optical system optical path for forming a cross-sectional laser light;
A laser light reflection optical system optical path for reflecting the laser light transmitted through the slab type laser medium and for re-entering the slab type laser medium as P-polarized laser light as S-polarized laser light;
A beam expander that receives a P-polarized circular cross-section laser beam from the optical path of the laser light generating optical system and expands and emits the laser beam in the width direction of the slab type laser medium; and between the beam expander and the slab type laser medium. From the beam expander
The slab laser medium receives and transmits polarized light, transmits the slab laser medium, and transmits the slab laser medium.
A laser light generator comprising: a thin-film polarization beam splitter that totally reflects a polarized high-power laser beam and outputs the reflected laser beam toward an outside of the device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012109417A (en) * 2010-11-17 2012-06-07 Komatsu Ltd Slab type amplification device, laser device, and extreme ultraviolet light source device
JP2012164666A (en) * 2012-03-29 2012-08-30 Komatsu Ltd Laser amplifier of driver laser for extreme ultraviolet light source
KR101397787B1 (en) 2011-12-27 2014-05-20 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 Processing method of processed object and laser processing apparatus

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