JP2004179319A - Solid-state laser oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体レーザ発振装置に関し、詳しくは励起光によってレーザ媒質を励起してレーザ光を発振させる固体レーザ発振装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、固体レーザ発振装置として、励起光を照射する半導体レーザと、上記励起光によって励起されてレーザ光を発振するレーザ媒質と、半導体レーザとレーザ媒質との間に位置して上記励起光を透過させると共にレーザ光を反射させる反射面と、共振器を構成するフロントミラーとリヤミラーとを備えたものが知られている。
このような固体レーザ発振装置では、半導体レーザが励起光を照射すると励起光はレーザ媒質を励起してレーザ光を発振させ、この発振されたレーザ光はフロントミラーとリヤミラーとの間で共振された後、フロントミラーから出力されるようになっている。
このような固体レーザ発振装置として下記特許文献1に記載される固体レーザ発振装置が知られ、この特許文献1では所定出力のレーザ光を出力するために、上記フロントミラーとリヤミラーとの間におけるレーザ光の経路を交互に反射するようにすると共に、反射するレーザ光の経路と半導体レーザの光軸とが一致するように半導体レーザを配置することで、レーザ光が反射する度に半導体レーザの励起光をレーザ光の経路に重畳させて、レーザ光の出力を高めるようになっている。
【0003】
【特許文献1】
特開平4−30484号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1の固体レーザ発振装置で所定出力のレーザ光を出力するために、所定回数半導体レーザによってレーザ媒質を励起する必要がある場合、当該所定回数と同数の半導体レーザをレーザ光の経路にあわせて設けなければならず、高出力のレーザ光を出力する固体レーザ発振装置を小型に設計するのが困難となっている。
このような問題に鑑み、本発明は少数の半導体レーザであっても効率よく所定出力のレーザ光を出力することのできる、小型化に適した固体レーザ発振装置を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明による固体レーザ発振装置は、励起光を照射する第1半導体レーザと、当該励起光によって励起されてレーザ光を発振する第1レーザ媒質と、上記第1レーザ媒質の第1半導体レーザ側に設けられて上記励起光を透過させると共に第1レーザ媒質で発振されたレーザ光を反射させる第1反射面と、上記第1反射面に対向する位置に設けられてレーザ光を反射する第2反射面と、上記第1レーザ媒質を挟んで共振器を構成するフロントミラーとリヤミラーとを備え、上記フロントミラーとリヤミラーとの間におけるレーザ光の経路を第1反射面および第2反射面で交互に反射するようにした固体レーザ発振装置において、
上記第1反射面もしくは第2反射面のうち、少なくともいずれか一方の反射面は、もう一方の反射面に向けて突出する曲面形状を有し、上記レーザ光は上記第1反射面における第1半導体レーザの励起光の照射範囲内で、当該照射範囲の中央部ほど密に反射されることを特徴としている。
【0006】
本発明における固体レーザ発振装置によれば、レーザ光は第1反射面における第1半導体レーザの励起光の照射範囲内で、しかも励起光の強度の高い照射範囲の中央部ほど密に通過することにより、第1レーザ媒質における励起光照射領域内をレーザ光の経路が通過する度にレーザ光の出力を高めることができるので、効率的にレーザ光を取り出すことができることとなる。
したがって、従来の固体レーザ発振装置に比べ、所定出力のレーザ光を得るために必要な半導体レーザの数を減らすことができ、固体レーザ発振装置を小型化することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について説明すると、図1は本発明に係る第1の実施例としての固体レーザ発振装置1を示し、この固体レーザ発振装置1は、互いに向き合う方向に励起光LDを照射するように設けられた第1、第2半導体レーザ2、3と、これら第1、第2半導体レーザ2、3の間に設けられて、上記励起光LDによって励起されてレーザ光Lを発振する板状の第1、第2レーザ媒質4、5と、これら第1、第2レーザ媒質4、5を挟むようにして設けられてレーザ光Lを共振する共振器を構成するフロントミラー6とリヤミラー7とを備えている。
そして、この固体レーザ発振装置1で第1、第2レーザ媒質4、5を励起すると、図1に示すようにレーザ光Lの経路はフロントミラー6からリヤミラー7に到達するまでの間に第1、第2レーザ媒質4、5に形成された後述する第1、第2レーザ光反射面4A、5Aとの間で交互に反射するようになっている。
上記第1半導体レーザ2と、第1レーザ媒質4との間には、励起光LDの光軸上に設けられて上記励起光LDを透過させる透過部材8が設けられ、さらに透過部材8と第1レーザ媒質4との間にはシール部材9が設けられていて、透過部材8、第1レーザ媒質4およびシール部材9からなる空間に冷却水を流通させることで、第1レーザ媒質4の冷却を行うようになっている。
また、第2半導体レーザ3と、第2レーザ媒質5との間にも、透過部材8が設けられると共に、第2レーザ媒質5と当該透過部材8の間にもシール部材9が設けられ、第2レーザ媒質5もこれらの間を流通する冷却水によって冷却されるようになっている。
【0008】
ここで、上記第1、第2半導体レーザ2、3の照射する励起光LDは断面が長円状であり、長手方向は発散角が小さいスロー軸、短手方向は発散角が大きいファースト軸となって拡散するようになっており、励起光LDの上記長手方向での強度は、図2に示すように第1、第2半導体レーザ2、3の光軸近傍が高くなっている。なお本実施例においては、各半導体レーザ2、3の光軸は、半導体レーザ自身の中心軸と一致しているものとする。
このことから、上記第1、第2レーザ媒質4、5は励起光LDの断面の長手方向に伸びる長方形状の薄い板状となっており、上記励起光LDの照射範囲は透過部材8を透過した後、上記第1、第2レーザ媒質4、5における上記シール部材9によって囲まれる範囲全域に渡って照射されるようになっている。
そして上記第1レーザ媒質4における第1半導体レーザ2側の面は、第1半導体レーザ2からの励起光LDを透過する一方でレーザ光Lを反射する誘電体多層膜のコーティングされた第1反射面としての第1レーザ光反射面4Aとなっている。この第1レーザ光反射面4Aは上記第2レーザ媒質5に向けて突出する所定の曲率で形成された曲面形状となっていて、この曲面形状の頂部と第1半導体レーザ2の光軸とが一致するように設けられている。
一方、第1レーザ媒質4の第1レーザ光反射面4Aに対して反対側の面は、第1半導体レーザ2からの励起光LDを反射するがレーザ光Lを透過する誘電体多層膜のコーティングされた第1励起光反射面4Bとなっていて、この第1励起光反射面4Bは第1半導体レーザ2の光軸に対して直交するように形成されている。
そして、第1半導体レーザ2から励起光LDが照射されると、励起光LDは第1レーザ媒質4を励起してレーザ光Lを発振させるようになっており、さらにこの励起光LDは第1励起光反射面4Bで反射すると第1レーザ媒質4内でほとんど吸収されてしまうようになっている。
さらに、第1レーザ媒質4が励起されてレーザ光Lが発振されると、その後このレーザ光Lは第1励起光反射面4Bを透過して外部に照射されるが、この際レーザ光Lは第1レーザ媒質4により屈折するようになっている。
また、上記第2レーザ媒質5にも第1レーザ媒質4と同様、第2レーザ光反射面5Aおよび第2励起光反射面5Bが形成され、上記第2レーザ光反射面5Aも第1レーザ媒質に向けて突出する曲面形状を有している。
このように、上記第1レーザ光反射面4Aに第2レーザ光反射面5Aに向けて突出する曲面形状を形成することで、第1レーザ光反射面4Aで反射するレーザ光Lの入射角および反射角を、第1レーザ光反射面4Aの曲面形状の頂部に接近するほど小さくすることができる。
【0009】
以上の構成による固体レーザ発振装置1によると、第1、第2半導体レーザ2、3より励起光LDが照射されると、第1、第2レーザ媒質4、5が励起されてレーザ光Lが発振され、さらに第1、第2レーザ光反射面4A、5A、フロントミラー6、リヤミラー7を図1のように配置することで、レーザ光Lの経路は第1レーザ光反射面4Aおよび第2レーザ光反射面5Aで交互に反射するものとなる。
このとき、第1半導体レーザ2より照射される励起光LDは第1レーザ媒質4の全面に渡って照射されるとともに、その照射範囲内でレーザ光Lの経路は第1半導体レーザ2の光軸近傍、すなわち上記照射範囲の中央部で密に反射を繰り返すこととなる。つまり、レーザ光Lの経路は、励起光LDの強度が高い第1半導体レーザ2の光軸近傍を密に通過することになるので、そのたびにレーザ光Lの出力が高くなる。
したがって、本実施例による固体レーザ発振装置1によれば、レーザ光Lは第1レーザ光反射面4Aに反射する回数と第2レーザ光反射面5Aに反射する回数の合計分だけレーザ光Lの出力を高めることができ、フロントミラー6より効率的にレーザ光Lを取り出すことができる。
また、第1レーザ光反射面4Aを曲面形状とする事で第1レーザ光反射面4Aに入射するレーザ光Lの入射角は、第1レーザ光反射面4Aの曲面形状の頂部から離隔するほど大きくなるので、フロントミラー6やリヤミラー7へとレーザ光Lを反射させやすくなっている。
【0010】
ここで、従来の上記特許文献1における固体レーザ発振装置では、半導体レーザの光軸と反射面にて反射するレーザ光の経路を重畳させていたため、半導体レーザによる励起光の強度が最も高い位置でレーザ媒質の励起を行っていたが、所定強度のレーザ光を得るためにはレーザ光が反射する回数と同数の半導体レーザを必要としていた。
これに対し、本実施例における固体レーザ発振装置1だと、レーザ光Lの経路と半導体レーザの光軸が一致していないために若干レーザ光Lを励起する効率が落ちるものの、2つの半導体レーザでそれぞれ複数回レーザ媒質を励起することができるので、上記特許文献1の固体レーザ発振装置よりも必要とされる半導体レーザの数を少なくすることができる。
したがって、本実施例によれば、同じ出力のレーザ光Lを出力するために、従来に比して少数の半導体レーザを備えればよいので、小型の固体レーザ発振装置1を得ることができる。
【0011】
なお、本実施例における透過部材8を励起光LDのファースト軸を集光するシリンドリカルレンズに変更すれば、レーザ媒質に照射される励起光LDの強度を上げることが可能となり、さらに効率よくレーザ光の出力を行うことができる。
また、本実施例の固体レーザ発振装置1には半導体レーザおよびレーザ媒質が2つずつ備えられているが、これらの数を増やすことも可能であり、この場合、図1において第1レーザ光反射面4Aで反射したレーザ光Lを、第2レーザ媒質5に隣接して設けられた他のレーザ媒質に向けて反射させてもよいし、リヤミラー7の角度を変化させて、第1レーザ媒質4に隣接して設けられた他のレーザ媒質に向けて反射させるようにしてもよい。
【0012】
図3は本発明における固体レーザ発振装置1の第2実施例を示したものであり、本実施例の固体レーザ発振装置1は第1、第2半導体レーザ12、13と、この第1、第2半導体レーザ12、13の間に設けられたレーザ光Lを発振するためのレーザ媒質14と、これらを挟むようにして設けられた共振器を構成するフロントミラー15とリヤミラー16とを備えている。
そして、上記レーザ媒質14には第1半導体レーザ12からの励起光LDを透過する一方でレーザ光Lを反射する誘電体多層膜のコーティングされた第1反射面としての第1レーザ光反射面14Aが形成され、この第1レーザ光反射面14Aの反対側には同じく第2半導体レーザ14からの励起光LDを透過する一方でレーザ光Lを反射する誘電体多層膜のコーティングされた第2反射面としての第2レーザ光反射面14Bが形成されている。
また、本実施例においても、第1、第2半導体レーザ12、13より照射される励起光LDの断面は長円状を有している。そして上記レーザ媒質14は図3の奥行き方向に薄い板状となっている。
さらに、第1、第2レーザ光反射面14A,14Bは互いに向き合う方向に突出する所定の曲率で形成された曲面形状となっていて、このそれぞれの曲面形状の頂部と第1、第2半導体レーザ12、13の光軸とが一致するようになっている。
そして、上記第1、第2半導体レーザ12、13による励起光LDの照射範囲は、第1、第2レーザ光反射面14A,14Bの全域となっており、本実施例の場合、例えば第1半導体レーザ12より照射された励起光LDは第1レーザ光反射面14Aを透過した後、第2レーザ光反射面14Bに到達するまでにほとんど吸収されるようになっている。
ここで、本実施例ではレーザ媒質14を冷却するためにレーザ媒質14を図面の奥行き方向で挟むように図示しない冷却水通路を設け、この冷却水通路内に冷却水を流通させることでレーザ媒質14を冷却するようになっている。
また、第1、第2半導体レーザ12,13とレーザ媒質14の間に励起光LDのファースト軸を集光するようにシリンドリカルレンズを設けるようにしてもよい。
【0013】
以上の構成による固体レーザ発振装置1によれば、上記第1実施例における固体レーザ発振装置1と同様、第1、第2半導体レーザ12、13より励起光LDが照射されると、レーザ媒質14が励起されてレーザ光Lが発振され、さらに第1、第2レーザ光反射面14A、14B、フロントミラー15、リヤミラー16を図1のように配置することで、レーザ光Lの経路は第1レーザ光反射面4Aおよび第2レーザ光反射面5Aで交互に反射するものとなる。
このとき、第1半導体レーザ12より照射される励起光LDはレーザ媒質14の全面に渡って照射されるとともに、その照射範囲内でレーザ光Lの経路は第1半導体レーザ12の光軸近傍、すなわち上記照射範囲の中央部で密に反射を繰り返すこととなる。つまり、レーザ光Lの経路は、励起光LDの強度が高い第1半導体レーザ2の光軸近傍を密に通過することになるので、そのたびにレーザ光Lの出力が高くなる。
したがって、本実施例による固体レーザ発振装置1によれば、レーザ光Lは第1レーザ光反射面14Aに反射する回数と第2レーザ光反射面14Bに反射する回数の合計分だけレーザ光Lの出力を高めることができ、フロントミラー15より効率的にレーザ光Lを取り出すことができる。
また、本実施例ではレーザ媒質を1つしか用いないので、上記第1実施例に比べ、さらに固体レーザ発振装置1を小型化することができる
【0014】
なお、上記第1、第2実施例において、各レーザ光L反射面につきひとつの半導体レーザを設けるようになっているが、このうちいずれか一方の半導体レーザを省略してもよい。
例えば第1実施例において第2半導体レーザ3を省略するような場合には、上記第2レーザ媒質5を省略し、第2レーザ光反射面としてレーザ光Lを反射する単なる反射鏡を設けることでも、レーザ光Lを発振することができる。
【0015】
【発明の効果】
本発明による固体レーザ発振装置によれば、レーザ光は第1反射面における第1半導体レーザの励起光の照射範囲内で複数回反射されるので、第1レーザ媒質の励起光照射領域をレーザ光の経路が複数回通過することになり、効率的にレーザ光を出力させることができることとなる。
また、従来の固体レーザ発振装置に比べて少ない数の半導体レーザで効率よく所定出力のレーザ光を得ることができ、固体レーザ発振装置を小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す平面図。
【図2】半導体レーザによる励起光LDの強度分布を示す図。
【図3】本発明の第2実施例を示す平面図。
【符号の説明】
1 固体レーザ発振装置 2 第1半導体レーザ
3 第2半導体レーザ 4 第1レーザ媒質
4A 第1レーザ光反射面 5 第2レーザ媒質
5A 第2レーザ光反射面 6 フロントミラー
7 リヤミラー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state laser oscillation device, and more particularly, to a solid-state laser oscillation device that excites a laser medium by excitation light to oscillate laser light.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a solid-state laser oscillation device, a semiconductor laser that irradiates excitation light, a laser medium that is excited by the excitation light and oscillates laser light, and is located between the semiconductor laser and the laser medium and transmits the excitation light There is known a device provided with a reflecting surface for reflecting a laser beam and a front mirror and a rear mirror constituting a resonator.
In such a solid-state laser oscillation device, when the semiconductor laser irradiates the excitation light, the excitation light excites the laser medium to oscillate the laser light, and the oscillated laser light is resonated between the front mirror and the rear mirror. Later, it is output from the front mirror.
As such a solid-state laser oscillation device, a solid-state laser oscillation device described in
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-4-30484
[Problems to be solved by the invention]
However, when it is necessary to excite a laser medium with a semiconductor laser a predetermined number of times in order to output a laser beam of a predetermined output by the solid-state laser oscillation device of
In view of such a problem, the present invention is to provide a solid-state laser oscillation device suitable for miniaturization, capable of efficiently outputting laser light of a predetermined output even with a small number of semiconductor lasers.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, the solid-state laser oscillation device according to the present invention includes a first semiconductor laser that irradiates excitation light, a first laser medium that is excited by the excitation light to oscillate laser light, and a first semiconductor laser of the first laser medium. A first reflection surface that is provided on the side and transmits the excitation light and reflects the laser light oscillated by the first laser medium; and a second reflection surface that is provided at a position facing the first reflection surface and reflects the laser light. A second reflection surface, a front mirror and a rear mirror that form a resonator with the first laser medium interposed therebetween, and a laser light path between the front mirror and the rear mirror is defined by the first reflection surface and the second reflection surface. In a solid-state laser oscillation device that is alternately reflected,
At least one of the first reflecting surface and the second reflecting surface has a curved shape protruding toward the other reflecting surface, and the laser light is applied to the first reflecting surface of the first reflecting surface. In the irradiation range of the excitation light of the semiconductor laser, it is characterized in that it is more densely reflected toward the center of the irradiation range.
[0006]
According to the solid-state laser oscillation device of the present invention, the laser light passes more densely within the irradiation range of the excitation light of the first semiconductor laser on the first reflection surface, and further in the center of the irradiation range where the intensity of the excitation light is higher. Accordingly, the output of the laser light can be increased each time the laser light passes through the excitation light irradiation region in the first laser medium, so that the laser light can be efficiently extracted.
Therefore, the number of semiconductor lasers required to obtain a predetermined output laser beam can be reduced as compared with the conventional solid-state laser oscillation device, and the solid-state laser oscillation device can be downsized.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a solid-state
When the first and
Between the
Further, a
[0008]
Here, the excitation light LD irradiated by the first and
For this reason, the first and
The surface of the first laser medium 4 on the
On the other hand, the surface of the first laser medium 4 opposite to the first laser light reflecting surface 4A is coated with a dielectric multilayer film that reflects the excitation light LD from the
When the
Further, when the first laser medium 4 is excited and the laser light L is oscillated, the laser light L is thereafter transmitted through the first excitation light reflecting surface 4B and irradiated to the outside. The light is refracted by the first laser medium 4.
Similarly to the first laser medium 4, the
In this manner, by forming the curved surface shape protruding toward the second laser
[0009]
According to the solid-state
At this time, the excitation light LD radiated from the
Therefore, according to the solid-state
In addition, by making the first laser light reflecting surface 4A curved, the incident angle of the laser light L incident on the first laser light reflecting surface 4A increases as the distance from the top of the curved shape of the first laser light reflecting surface 4A increases. Since it becomes large, it becomes easy to reflect the laser beam L to the
[0010]
Here, in the conventional solid-state laser oscillation device described in
On the other hand, in the solid-state
Therefore, according to the present embodiment, in order to output the laser light L having the same output, it is sufficient to provide a smaller number of semiconductor lasers as compared with the related art, so that a small solid-state
[0011]
If the transmitting
Further, the solid-state
[0012]
FIG. 3 shows a second embodiment of the solid-state
The
Also in this embodiment, the cross section of the excitation light LD emitted from the first and
Further, the first and second laser
The irradiation range of the excitation light LD by the first and
Here, in the present embodiment, a cooling water passage (not shown) is provided so as to sandwich the
Further, a cylindrical lens may be provided between the first and
[0013]
According to the solid-state
At this time, the excitation light LD irradiated from the
Therefore, according to the solid-state
Further, in this embodiment, since only one laser medium is used, the solid-state
In the first and second embodiments, one semiconductor laser is provided for each laser light L reflecting surface, but one of the semiconductor lasers may be omitted.
For example, in the case where the
[0015]
【The invention's effect】
According to the solid-state laser oscillation device of the present invention, the laser light is reflected a plurality of times within the irradiation range of the excitation light of the first semiconductor laser on the first reflection surface. Is passed a plurality of times, and the laser light can be output efficiently.
In addition, a laser beam having a predetermined output can be efficiently obtained with a smaller number of semiconductor lasers than a conventional solid-state laser oscillation device, and the solid-state laser oscillation device can be downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an intensity distribution of an excitation light LD by a semiconductor laser.
FIG. 3 is a plan view showing a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (3)
上記第1反射面もしくは第2反射面のうち、少なくともいずれか一方の反射面は、もう一方の反射面に向けて突出する曲面形状を有し、上記レーザ光は上記第1反射面における第1半導体レーザの励起光の照射範囲内で、当該照射範囲の中央部ほど密に反射されることを特徴とする固体レーザ発振装置。A first semiconductor laser that emits excitation light, a first laser medium that is excited by the excitation light and emits laser light, and is provided on the first semiconductor laser side of the first laser medium and transmits the excitation light. A first reflecting surface for reflecting laser light oscillated by the first laser medium, a second reflecting surface provided at a position facing the first reflecting surface for reflecting laser light, and the first laser medium. A solid state laser oscillating device comprising a front mirror and a rear mirror forming a resonator with the resonator interposed therebetween, wherein a laser light path between the front mirror and the rear mirror is alternately reflected by a first reflection surface and a second reflection surface At
At least one of the first reflecting surface and the second reflecting surface has a curved shape protruding toward the other reflecting surface, and the laser light is applied to the first reflecting surface of the first reflecting surface. A solid-state laser oscillation device characterized in that, within the irradiation range of the excitation light of the semiconductor laser, the light is more densely reflected toward the center of the irradiation range.
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