JP2006093386A - Laser oscillation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレーザ発振装置に関し、より詳しくはレーザ結晶を備えたレーザ発振装置に関する。 The present invention relates to a laser oscillation device, and more particularly to a laser oscillation device including a laser crystal.
従来、レーザ結晶を備えたレーザ発振装置として、内部にドープ部を設けたレーザ結晶と、このレーザ結晶に励起光を照射して上記ドープ部を励起させる励起光照射手段と、上記ドープ部から発振されたレーザ光をフロントミラーとリヤミラーとの間で共振させてフロントミラーから出射させる共振器光路とを備えたものが知られている。
この種のレーザ発振装置において出力を増大させる際には、複数のレーザ結晶を設け、それら複数のレーザ結晶に共通に1つの共振器光路を設けていた(特許文献1)。
When the output is increased in this type of laser oscillation device, a plurality of laser crystals are provided, and one resonator optical path is provided in common to the plurality of laser crystals (Patent Document 1).
出力を増大させるために複数のレーザ結晶を設けると、各レーザ結晶にはそれぞれ励起光照射手段を備える必要があるため、装置全体として高価になり、また大型化するという欠点があった。
さらに、例えば異なる波長の2種のレーザ光が必要な場合には、それぞれの波長のレーザ光を発振できる2種のレーザ結晶を準備しなければならず、やはり装置全体として高価で大型化になるという欠点があった。
本発明はそのような事情に鑑み、出力が大きくて小型のレーザ発振装置を、或いは複数の波長のレーザ光を発振することができる小型のレーザ発振装置を、安価に提供できるようにしたものである。
When a plurality of laser crystals are provided in order to increase the output, each laser crystal needs to be provided with an excitation light irradiation means, so that there is a disadvantage that the entire apparatus becomes expensive and becomes large.
Furthermore, for example, when two types of laser beams having different wavelengths are required, two types of laser crystals capable of oscillating laser beams of the respective wavelengths must be prepared, and the entire apparatus is also expensive and large. There was a drawback.
In view of such circumstances, the present invention can provide a small-sized laser oscillation device with a large output or a small-sized laser oscillation device capable of oscillating laser beams of a plurality of wavelengths at low cost. is there.
請求項1の発明は、内部にドープ部を設けたレーザ結晶と、このレーザ結晶に励起光を照射して上記ドープ部を励起させる励起光照射手段と、上記ドープ部から発振されたレーザ光をフロントミラーとリヤミラーとの間で共振させてフロントミラーから出射させる共振器光路とを備えたレーザ発振装置において、
上記レーザ結晶内に複数のドープ部を設けるとともに、少なくとも1つの共振器光路に複数のドープ部を配置したことを特徴とするレーザ発振装置を提供するものである。
上記複数のドープ部は、請求項4の発明で記載してあるように同一の波長のレーザ光を発振するものであっても、請求項5の発明で記載してあるように、少なくとも2種の互いに異なる波長のレーザ光を発振するものであってもよい。
The invention of
A laser oscillation device is provided, wherein a plurality of doped portions are provided in the laser crystal, and a plurality of doped portions are arranged in at least one resonator optical path.
Even if the plurality of doped portions oscillate laser beams having the same wavelength as described in the invention of
請求項2の発明は、内部にドープ部を設けたレーザ結晶と、このレーザ結晶に励起光を照射して上記ドープ部を励起させる励起光照射手段と、上記ドープ部から発振されたレーザ光をフロントミラーとリヤミラーとの間で共振させてフロントミラーから出射させる共振器光路とを備えたレーザ発振装置において、
上記レーザ結晶内に複数のドープ部を設けるとともに上記共振器光路を複数設け、かつ各共振器光路に、それぞれ少なくとも1つのドープ部を配置したことを特徴とするレーザ発振装置を提供するものである。
上記複数のドープ部は、請求項4の発明で記載してあるように同一の波長のレーザ光を発振するものであっても、請求項5の発明で記載してあるように、少なくとも2種の互いに異なる波長のレーザ光を発振するものであってもよい。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser crystal provided with a doped portion therein, excitation light irradiation means for irradiating the laser crystal with excitation light to excite the doped portion, and laser light oscillated from the doped portion. In a laser oscillation device including a resonator optical path that resonates between a front mirror and a rear mirror and emits the light from the front mirror,
Provided is a laser oscillation device characterized in that a plurality of doped portions are provided in the laser crystal, a plurality of the resonator optical paths are provided, and at least one doped portion is disposed in each resonator optical path. .
Even if the plurality of doped portions oscillate laser beams having the same wavelength as described in the invention of
請求項1の発明においては、レーザ結晶内に複数のドープ部を設けるとともに、少なくとも1つの共振器光路に複数のドープ部を配置してあるので、従来のように1つのレーザ結晶の内部に1つのドープ部を設け、かかるレーザ結晶を複数設ける場合に比較して、安価かつ小型に製造することが可能となる。
そして、上記複数のドープ部を請求項4で記載してあるように同一の波長のレーザ光を発振するものとした場合には、複数のドープ部によって出力の増大を図ることができる。他方、複数のドープ部を請求項5で記載してあるように互いに異なる波長のレーザ光を発振するものとした場合には、それら複数のドープ部によって異なる波長のレーザ光を発振させることができる。
In the first aspect of the present invention, since a plurality of doped portions are provided in the laser crystal and a plurality of doped portions are disposed in at least one resonator optical path, the number of doped portions is one inside the laser crystal as in the prior art. Compared with the case where two doped portions are provided, and a plurality of such laser crystals are provided, it is possible to manufacture at a low cost and in a small size.
When the plurality of doped portions oscillate laser beams having the same wavelength as described in
請求項2の発明においては、レーザ結晶内に複数のドープ部を設けるとともに上記共振器光路を複数設け、かつ各共振器光路に、それぞれ少なくとも1つのドープ部を配置しているので、複数の共振器によってそれぞれレーザ光を発振させることができる。したがって複数のレーザ光を必要とする場合に、従来のように1つのレーザ結晶の内部に1つのドープ部を設け、かかるレーザ結晶を複数設ける場合に比較して、安価かつ小型に製造することが可能となる。
そして、上記複数のドープ部を請求項4で記載してあるように同一の波長のレーザ光を発振するものとした場合には、同一の波長のレーザ光を複数発振させることができ、他方、複数のドープ部を請求項5で記載してあるように互いに異なる波長のレーザ光を発振するものとした場合には、それら複数のドープ部によって異なる波長のレーザ光を発振させることができる。
In the invention of
If the plurality of doped portions oscillate laser beams having the same wavelength as described in
以下図示実施例について本発明を説明すると、図1、図2において、レーザ結晶1は薄板状で断面円形に形成されたレーザ母結晶からなり、その内部に複数の、図示実施例では同一の波長のレーザ光を発振することができるレーザ活性イオンが添加されたドープ部3、4を2つ設けてある。これら2つのドープ部3、4は、それぞれレーザ結晶1の厚さ方向に設けてあり、図示実施例では、各ドープ部3、4はレーザ結晶1の上面と下面との間にそれらに到達するように形成してあるが、必ずしも上面や下面にまで到達している必要はない。なお、レーザ結晶のドープ部以外の部分を非ドープ部2とする。
上記レーザ結晶1は、図2に示すようにヒートシンクなどの冷却手段5の上面に密着して載置されており、この冷却手段5によって冷却されるようになっている。上記ドープ部3、4は、冷却効果の点からは離して設けることが望ましい。
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. In FIGS. 1 and 2, the
As shown in FIG. 2, the
上記レーザ結晶1の側部外方には、このレーザ結晶1に励起光を照射して上記ドープ部3、4を励起させる励起光照射手段6を設けてある。図示実施例では励起光照射手段6は、半導体レーザがライン状に配置された半導体レーザアレイ7を備えており、この半導体レーザアレイ7の長手方向が、つまり上記半導体レーザのライン状の配置方向が、円形のレーザ結晶1の半径方向と直交するように配置してあり、励起光である半導体レーザ光のファースト軸の方向がレーザ結晶の厚さ方向となっている。
上記半導体レーザアレイ7の発光部側にはロッドレンズ8を一体に設けてあり、半導体レーザアレイ7から放射された励起光はそのロッドレンズ8によってファースト軸の方向をレーザ結晶の厚さとほぼ等しくなる程度に集光し、上記ドープ部3、4に照射することができるようにしてある。上記ロッドレンズ8を設ける代わりに、半導体レーザアレイ7とレーザ結晶1との間に集光レンズを設けてもよい。
上記半導体レーザ光のスロー軸方向は、レーザ結晶1の円形の外周面を通過することによって集光され、励起光の幅がドープ部3、4を合わせた幅にほぼ一致するようにしている。レーザ結晶1の外周面には、励起光の外部から内部への透過は許容するが、内部から外部への透過は許容せずに全反射させる反射膜9を設けてある。このようにして、励起光断面をドープ部3、4の側面形状にあわせ、ドープ部3、4に対して1回の通過で励起光のほとんどが吸収されるようにすれば、励起効率の非常によいレーザ発振を行うことができる。なお、上記励起光照射手段6は、必要に応じて、レーザ結晶1の側部外方に複数個設けてもよい。
Outside the side portion of the
A
The slow axis direction of the semiconductor laser light is condensed by passing through the circular outer peripheral surface of the
次に、本実施例では1つの共振器光路11が設けられており、この1つの共振器光路11に上記2つのドープ部3、4が直列に配置されている。すなわち上記共振器光路11は、フロントミラー12と、リヤミラー13と、さらに反射ミラー14と反射膜15とを備えており、この反射膜15は、レーザ結晶1の下面と冷却手段5の上面との間に設けられて、レーザ光Lを全反射させることができるようになっている。
したがって、2つのドープ部3、4から発振されたレーザ光Lは、フロントミラー12で反射されるとともに、ドープ部3、反射膜15、反射ミラー14、ドープ部4および反射膜15を介してリヤミラー13で反射されて、フロントミラー12とリヤミラー13との間で共振され、やがてフロントミラー12から外部に出射されるようになっている。
Next, in this embodiment, one resonator optical path 11 is provided, and the two doped
Accordingly, the laser light L oscillated from the two doped
上記実施例では、励起光照射手段6からレーザ結晶1に励起光を照射して上記ドープ部3、4でレーザ光を発振させれば、このレーザ光Lは上述したように共振器光路11で共振されて、やがてフロントミラー12から外部に出射されるようになる。
そして上記実施例では、1つのレーザ結晶1内に、同一の波長のレーザ光を発振することができるドープ部3、4を2つ設けているので、1つのレーザ結晶に1つのドープ部を設けた従来装置に比較して、出力の増大を図ることができる。他方、1つのレーザ結晶に1つのドープ部を設けたレーザ発振器を2台直列に配置して出力を増大させるようにした従来装置に比較して、装置全体の小型化を図ることができる。
In the above embodiment, if the laser light is emitted from the excitation light irradiation means 6 to the
In the above embodiment, two doped
上記実施例においては、2つのドープ部3、4は同一の波長のレーザ光Lを発振するようになっているが、これに限定されるものではなく、それぞれのドープ部に添加するレーザ活性イオンを異ならせて互いに異なる波長のレーザ光を発振するものであってもよい。
より具体的には、上記ドープ部3、4を互いに異なる波長のレーザ光を発振するものに設定することができる。この場合には、フロントミラー12から取り出されるレーザ光Lは2種の波長を含むレーザ光となる。そしてこの場合には、励起光照射手段6を2台設け、各ドープ部3、4の吸収波長に適合した好適な波長の励起光をそれぞれ照射できるようにすることが好ましいが、1台の励起光照射手段6からの励起光によって各ドープ部3、4を励起することができるのであれば、1台の励起光照射手段6であってもかまわない。
上記ドープ部3、4を同一の波長のレーザ光Lを発振するものに設定した場合でも、異なる波長のレーザ光を発振するものに設定した場合でも、ドープ部は2つに限定されるものではなく、より多く設けることができる。そしてその場合には、同一の波長のレーザ光Lを発振するドープ部の個数と、異なる波長のレーザ光を発振するドープ部の個数は、適宜に設定することができることは勿論である。
In the above-described embodiment, the two doped
More specifically, the doped
Even when the doped
次に、図3、図4は本発明の第2実施例を示したもので、本実施例では1つのレーザ結晶21に4つのドープ部22、23、24、25を設けたものである。これら4つのドープ部22〜25はそれぞれ同一の波長のレーザ光を発振することができるようになっており、かつ1つの共振器光路26に上記4つのドープ部22〜25を配置してある。
そのために、上記共振器光路26はフロントミラー27とリヤミラー28との間に、3枚の反射ミラー29、30、31を備えており、各ドープ部22〜25で発振されたレーザ光Lを、フロントミラー27とリヤミラー28との間で、上記ドープ部22、レーザ結晶21の下面に設けた図示しない反射膜、反射ミラー29、ドープ部23、上記反射膜、反射ミラー30、ドープ部24、上記反射膜、反射ミラー31、ドープ部25および上記反射膜を介して共振させることができるようにしてある。
Next, FIGS. 3 and 4 show a second embodiment of the present invention. In this embodiment, one
For this purpose, the resonator optical path 26 is provided with three reflecting
また本実施例では、レーザ結晶21の側部外方の互いに対向する2箇所の位置に、それぞれ半導体レーザアレイ33とロッドレンズ34とを備えた励起光照射手段35、36を設けてあり、各励起光照射手段35、36からの励起光を、それぞれロッドレンズ34により集光させながら各ドープ部22〜25に照射することができるようにしてある。
このとき、上記レーザ結晶21の外周面はレンズ形状21aに形成してあり、このレンズ形状21aによって各励起光照射手段35、36からの励起光をそれぞれ集光させて、各集光させた励起光の幅が、ドープ部22〜25の全体をちょうど含む幅となるようにしてある。図示実施例では、レーザ結晶21の外周面のレンズ形状21aは、半導体レーザアレイ33の長手方向中央部に向かって凸状となる円弧状に形成してあり、それによってより効果的に各励起光照射手段35、36からの励起光をドープ部22〜25の全体に集光させることができるようにしてある。なお、上記レンズ形状21aは、半導体レーザアレイ33の長手方向中央部に向かって凸状となる円弧状に限定されるものではなく、集光作用があればいかなる形状であっても良い。
なお図示しないが、本実施例においても上述した実施例と同様に、冷却手段や反射膜9を備えていることは勿論である。
このような構成においても、出力の大きなレーザ発振装置を、従来装置に比較して小型に、また安価に製造することができることは明らかである。
In the present embodiment, excitation light irradiation means 35 and 36 each having a
At this time, the outer peripheral surface of the
Although not shown, it is needless to say that this embodiment also includes a cooling means and a
Even with such a configuration, it is clear that a laser output device having a large output can be manufactured in a smaller size and at a lower cost than a conventional device.
また、本第2実施例においても、4つのドープ部22〜25は同一の波長のレーザ光Lを発振するようになっているが、これに限定されるものではない。
より具体的には、全てのドープ部22〜25を互いに異なる波長のレーザ光を発振するドープ部として設定してもよく、或いは例えば2つずつのドープ部を同一の波長のレーザ光を発振するドープ部として、2種の波長のレーザ光を得るようにしてもよい。
本実施例においても、上記ドープ部22〜25を同一の波長のレーザ光を発振するものに設定した場合でも、異なる波長のレーザ光を発振するものに設定した場合でも、4つに限定されるものではなく、適宜の個数のドープ部を設けることができ、その際、同一の波長のレーザ光を発振するドープ部の個数と異なる波長のレーザ光を発振するドープ部の個数も適宜に設定することができることは勿論である。
Also in the second embodiment, the four doped
More specifically, all the
Also in this embodiment, the number of the doped
さらに、図5は本発明の第3実施例を示したもので、本実施例では1つのレーザ結晶41に4つのドープ部42、43、44、45を設けたものである。これら4つのドープ部42〜45はそれぞれ同一の波長のレーザ光を発振することができるようになっており、かつ4つのドープ部42〜45に対して2つの共振器光路46A、46Bを設けている。
一方の共振器光路46Aは、フロントミラー47A、リヤミラー48Aおよび反射ミラー49Aを備えており、かつこの共振器光路46Aには2つのドープ部42、43を直列に配置してある。したがってこの共振器光路46Aでは、各ドープ部42、43で励起されたレーザ光Lを、フロントミラー47Aとリヤミラーと48Aとの間で、上記ドープ部42、レーザ結晶41の下面に設けた図示しない反射膜、反射ミラー49A、ドープ部43および上記反射膜を介して共振させることができるようになっている。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, one laser crystal 41 is provided with four doped
One resonator optical path 46A includes a
上記一方の共振器光路46Aに対し、他方の共振器光路46Bは、フロントミラー47B、リヤミラー48Bおよび反射ミラー49Bを備えており、かつこの共振器光路46Bには2つのドープ部44、45を直列に配置してある。したがってこの共振器光路46Bでは、各ドープ部44、45で励起されたレーザ光Lを、フロントミラー47Bとリヤミラーと48Bとの間で、上記ドープ部44、レーザ結晶41の下面に設けた図示しない反射膜、反射ミラー49B、ドープ部45および上記反射膜を介して共振させることができるようになっている。
なお図示しないが、本実施例においても上述した実施例と同様に、冷却手段や反射膜、或いは励起光照射手段を備えていることは勿論である。
In contrast to the one resonator optical path 46A, the other resonator optical path 46B includes a
Although not shown, it is a matter of course that this embodiment also includes a cooling means, a reflective film, or an excitation light irradiation means, as in the above-described embodiments.
上記第3実施例によれば、1つのレーザ結晶41によって同一の波長のレーザ光Lを2本取り出すことができる。したがって、同一の波長のレーザ光Lが2本必要な場合に、別個に2台のレーザ発振装置を設ける場合に比較して、小型に、また安価に製造することができることは明らかである。 According to the third embodiment, two laser beams L having the same wavelength can be extracted by one laser crystal 41. Therefore, when two laser beams L having the same wavelength are required, it is obvious that the laser beam L can be manufactured in a small size and at a lower cost than when two laser oscillation devices are separately provided.
なお、上記第3実施例においても複数のドープ部は同一の波長のレーザ光Lを発振するようになっているが、これに限定されるものではなく、互いに異なる波長のレーザ光を発振するものであってもよい。
例えば第3実施例においては、一方の共振器光路46Aにおけるドープ部42、43を互いに同一の波長のレーザ光を発振するドープ部とするとともに、他方の共振器光路46Bにおけるドープ部44、45も互いに同一の波長のレーザ光を発振するドープ部とし、かつ、上記ドープ部42、43とドープ部44、45とを互いに異なる波長のレーザ光を発振するドープ部とすることができる。
或いは、各共振器光路46A、46B毎に、各ドープ部42(44)とドープ部43(45)とを互いに異なる波長のレーザ光を発振するドープ部としてもよい。
In the third embodiment, the plurality of doped portions oscillate laser beams L having the same wavelength. However, the present invention is not limited to this, and oscillates laser beams having different wavelengths. It may be.
For example, in the third embodiment, the doped
Alternatively, for each of the resonator optical paths 46A and 46B, the doped portions 42 (44) and the doped portions 43 (45) may be doped portions that oscillate laser beams having different wavelengths.
以上の説明から理解されるように、本発明においては、1つのレーザ結晶の内部に複数のドープ部を設けるとともに、少なくとも1つの共振器光路に複数のドープ部が配置されていればよく、又は、1つのレーザ結晶内部に複数のドープ部を設けるとともに上記共振器光路を複数設け、かつ各共振器光路に、それぞれ少なくとも1つのドープ部を配置してあればよい。 As understood from the above description, in the present invention, a plurality of doped portions may be provided inside one laser crystal, and a plurality of doped portions may be arranged in at least one resonator optical path, or A plurality of doped portions may be provided inside one laser crystal, a plurality of the resonator optical paths may be provided, and at least one doped portion may be disposed in each resonator optical path.
1、21、41 レーザ結晶
2 非ドープ部
3、4、22〜25、42〜45 ドープ部
5 冷却手段
6、35、36 励起光照射手段
7、33 半導体レーザアレイ
11、26、46A、46B 共振器光路
12、27、47A、47B フロントミラー
13、28、48A、48B リヤミラー
14、29〜31、49A、49B 反射ミラー
21a レンズ形状
1, 21, 41
Claims (8)
上記レーザ結晶内に複数のドープ部を設けるとともに、少なくとも1つの共振器光路に複数のドープ部を配置したことを特徴とするレーザ発振装置。 A laser crystal having a doped portion therein; excitation light irradiation means for irradiating the laser crystal with excitation light to excite the doped portion; and laser light oscillated from the doped portion between the front mirror and the rear mirror. In a laser oscillation device comprising a resonator optical path that resonates with and emits from a front mirror,
A laser oscillation apparatus comprising: a plurality of doped portions provided in the laser crystal; and a plurality of doped portions disposed in at least one resonator optical path.
上記レーザ結晶内に複数のドープ部を設けるとともに上記共振器光路を複数設け、かつ各共振器光路に、それぞれ少なくとも1つのドープ部を配置したことを特徴とするレーザ発振装置。 A laser crystal having a doped portion therein; excitation light irradiation means for irradiating the laser crystal with excitation light to excite the doped portion; and laser light oscillated from the doped portion between the front mirror and the rear mirror. In a laser oscillation device comprising a resonator optical path that resonates with and emits from a front mirror,
A laser oscillation device comprising a plurality of doped portions in the laser crystal, a plurality of the resonator optical paths, and at least one doped portion disposed in each resonator optical path.
8. The laser oscillation apparatus according to claim 1, wherein the excitation light irradiation means is a semiconductor laser array in which semiconductor lasers are arranged in a line.
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JP2007214487A (en) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Shibuya Kogyo Co Ltd | Solid laser oscillating apparatus |
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2004
- 2004-09-24 JP JP2004276606A patent/JP2006093386A/en active Pending
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