JP2007329272A - Semiconductor-laser exciting solid laser oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体レーザ励起固体レーザ発振装置に関し、より詳しくは、Qスイッチ素子を用いることなく高ピーク短パルスレーザ光を得ることが可能な半導体レーザ励起固体レーザ発振装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser-pumped solid-state laser oscillation device, and more particularly to a semiconductor laser-pumped solid-state laser oscillation device capable of obtaining a high peak short pulse laser beam without using a Q switch element.
従来、Qスイッチ素子を用いることで高ピーク短パルスレーザ光を得るようにした半導体レーザ励起固体レーザ発振装置は知られている(例えば特許文献1)。
図3は上記特許文献1に開示された従来の装置の概略を示したものである。ここで、固体レーザ発振装置1は、ヒートシンク3に一方の端面を接触させたレーザ媒質2と、このレーザ媒質2の外方位置に配設されてレーザ媒質2に向けて励起光PLを照射する複数の半導体レーザ4と、上記レーザ媒質2に対向させた出力鏡5と、さらにレーザ媒質2と出力鏡5との間に配置したQスイッチ素子とを備えている。
従来の装置において用いられる半導体レーザ4では、図4aに示すように励起電流を通電する際の立ち上がり時間t1は数十μs程度であり、このような半導体レーザにより励起した場合には、図4bに示すようにレーザ光Laの立ち上がり時間も数十μsとなっていた。
このため、高ピーク短パルスレーザを得るために、特許文献1の装置においては音響光学素子や電気光学素子などのQスイッチ素子を共振器内に設けていた。
FIG. 3 shows an outline of a conventional apparatus disclosed in
In the
For this reason, in order to obtain a high peak short pulse laser, in the apparatus of
ところで、上記特許文献1の装置においては、レーザ媒質から発光したASE光(増幅された自然放出光)が共振器内に設けたQスイッチ素子を透過することで出力損失があったり、共振器長が長くなり発振器全体としても大きくなったり、さらにQスイッチ素子の駆動装置が必要になるという問題点があった。
また、励起光源による励起時間が長いと、第1のレーザ光発振の後に低いピーク値のレーザ光が発振されてしまい、被加工物によってはレーザ光の照射部分に印加される熱エネルギが過剰になって被加工物に熱影響を及ぼしてしまう可能性があった。
By the way, in the apparatus of the above-mentioned
In addition, if the excitation time by the excitation light source is long, laser light having a low peak value is oscillated after the first laser light oscillation, and depending on the workpiece, excessive heat energy is applied to the irradiated portion of the laser light. And there is a possibility that the workpiece will be affected by heat.
上述した事情に鑑み、本発明は、内部に活性物質を有するレーザ媒質と、励起電流を通電することにより励起光を発振する半導体レーザとを備えて、上記半導体レーザに励起電流としてのパルス電流を通電して該半導体レーザから発振される励起光により上記レーザ媒質を励起して、パルスレーザ光を発振させるようにした半導体レーザ励起固体レーザ発振装置において、
上記半導体レーザにパルス電流を通電する際の立ち上がり時間を1μs以下に設定し、上記パルスレーザ光が発振し始めるまでの間、パルス電流を半導体レーザに通電するようにしたものである。
In view of the circumstances described above, the present invention includes a laser medium having an active substance therein and a semiconductor laser that oscillates excitation light by energizing excitation current, and the semiconductor laser is supplied with a pulse current as excitation current. In a semiconductor laser excitation solid-state laser oscillation device that excites the laser medium with excitation light that is energized and oscillated from the semiconductor laser to oscillate pulse laser light,
The rise time when the pulse current is supplied to the semiconductor laser is set to 1 μs or less, and the pulse current is supplied to the semiconductor laser until the pulse laser beam starts to oscillate.
上述した構成によれば、Qスイッチ素子を設けることなくQスイッチ素子により発振可能なQスイッチパルスレーザ光と同等の高ピーク短パルスのレーザ光を得ることができる。 According to the configuration described above, it is possible to obtain a laser beam having a high peak short pulse equivalent to a Q switch pulse laser beam that can be oscillated by the Q switch element without providing the Q switch element.
以下図示実施例について本発明を説明すると、図1において1はレーザ光Laを発振する固体レーザ発振装置であり、本実施例ではセラミックス製で円板状のレーザ媒質2を用いている。
固体レーザ発振装置1は、冷却手段としての銅からなるヒートシンク3と、このヒートシンク3の鉛直方向に伸びる平坦な冷却面3aに左方側の端面を接着された上記レーザ媒質2と、このレーザ媒質2の円周面の外方位置となる複数箇所に配設されてレーザ媒質2に向けて励起光PLを照射する励起光源としての半導体レーザ4と、上記レーザ媒質2の同軸上に対向して配置されてレーザ光Laを図面上の右方側に向けて出力する出力鏡5とを備えている。
上述した固体レーザ発振装置1の各構成部材は図示しないケーシング内に配置してあり、フロントミラーとしての出力鏡5を透過したレーザ光Laは図示しない開口部からケーシングの外部へ発振されるようになっている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the illustrated embodiment. In FIG. 1,
The solid-state
The constituent members of the solid-state
上記レーザ媒質2は、その軸心を囲む所定半径の仮想円内をドープ部6としてあり、またレーザ媒質2におけるドープ部6よりも外方側の領域を非ドープ部7としている。
本実施例では、上記レーザ媒質2のドープ部6は、母材としてのYAGに活性物質として希土類イオン(例えばYb)又は遷移金属イオンを添加して構成されている。
レーザ媒質2の左方側の端面にはリヤミラーとしての全反射膜8をコーティングしてあり、全反射膜8は、誘電体多層膜からなり活性物質から発振されたASE光(増幅された自然放出光)および励起光を全反射させるようになっている。
他方、レーザ媒質2の出力鏡5側の端面には、励起光PLを反射してASE光を透過させる誘電体多層膜からなる部分反射膜11をコーティングしている。そして、円板状としたレーザ媒質2の円周面は、励起光PLを通過させるための入光部12としている。
本実施例においては、上記ドープ部6を挟んでフロントミラーとしての上記出力鏡5とリヤミラーとしての上記全反射膜8とによって共振器を構成している。
The
In this embodiment, the doped
The end face on the left side of the
On the other hand, the end face on the
In this embodiment, a resonator is constituted by the
しかして、本実施例は、従来のものとは異なり、固体レーザ発振装置1にQスイッチ素子を設けることなく、高ピーク短パルスのレーザ光を得られるように構成したものである。
すなわち、本実施例においては、固体レーザ発振装置1にはQスイッチ素子(AO、EO)は配置しておらず、その代わりに、上記半導体レーザ4に通電するパルス電流(励起電流)の立ち上がり時間を短く設定したものである。
より詳細には、図2aに示すように、上記半導体レーザ4に通電するパルス電流の立ち上がり時間t1を100〜200ns(10−9s)に設定している。これにより、本実施例においては、図2bに示すように、100ns以下で立ち上がる高ピーク短パルスのレーザ光Laの出力を得られるようになっている。なお、パルス電流の立ち上がり時間は1μs以下であればよく、より好ましくは200ns以下である。
また、本実施例では、レーザ媒質2の活性物質Ybの濃度を10%以下にするとともに、上記レーザ媒質2の厚さ(軸方向寸法)を0.5mm以下に設定している。
なお、ドープ部6の濃度を高くすればするほど高出力なレーザ光Laを得ることができるが、発熱量が多く熱ひずみによる熱レンズ作用が発生しレーザ光Laの品質が悪くなる。そのため、本実施例では、レーザ媒質2の厚さを0.5mm以下に薄くしてあり、それによってヒートシンク3によりレーザ媒質2が冷却されやすくしている。
Thus, unlike the conventional example, this example is configured so that a laser beam with a high peak short pulse can be obtained without providing a Q switch element in the solid-state
In other words, in the present embodiment, the Q switch elements (AO, EO) are not arranged in the solid-state
More specifically, as shown in FIG. 2a, the rising time t1 of the pulse current flowing through the
In the present embodiment, the concentration of the active substance Yb in the
Note that the higher the concentration of the doped
以上の構成において、上述のように立ち上がり時間を100〜200nsに設定したパルス電流(励起電流)を、半導体レーザ4に対してレーザ光Laが発振し始めるまでの間、通電する。
これにより、半導体レーザ4から放射されて入光部12からレーザ媒質へ入光する励起光PLは、非ドープ部7を通過してドープ部6に入射されるので該ドープ部6からASE光が発光されるとともに、このレーザ光Laはフロントミラーとしての出力鏡5とリヤミラーとしての全反射膜8とで共振された後にレーザ出力光Laとして出力鏡5から発振されるようになっている。
そして、本実施例においては、Qスイッチ素子を設けていないにも拘らず、図2aおよび図2bに示すように、半導体レーザ4に通電するパルス電流の立ち上がり時間を1μs以下に設定してあるので、高ピークで短パルスの品質の良いレーザ光Laを得ることができる。
また、上記本実施例によれば、Qスイッチ素子を設けていないので、固体レーザ発振装置1を従来のものよりも小型化することができるとともに、従来と比較して固体レーザ発振装置1の製造コストも安くすることができる。
In the above configuration, the pulse current (excitation current) whose rise time is set to 100 to 200 ns as described above is energized until the laser light La starts to oscillate to the
As a result, the excitation light PL emitted from the
In this embodiment, the rise time of the pulse current applied to the
In addition, according to the present embodiment, since the Q switch element is not provided, the solid-state
1…固体レーザ発振装置 2…レーザ媒質
4…半導体レーザ La…レーザ光
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記半導体レーザにパルス電流を通電する際の立ち上がり時間を1μs以下に設定し、上記パルスレーザ光が発振し始めるまでの間、パルス電流を半導体レーザに通電することを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ発振装置。 A laser medium having an active substance therein and a semiconductor laser that oscillates pumping light when energized with an excitation current are provided. The semiconductor laser is oscillated from the semiconductor laser by energizing a pulse current as an excitation current. In a semiconductor laser excitation solid-state laser oscillation device that excites the laser medium with excitation light to oscillate pulse laser light,
A semiconductor laser pumped solid-state laser, wherein a rise time when a pulse current is supplied to the semiconductor laser is set to 1 μs or less, and the pulse current is supplied to the semiconductor laser until the pulse laser beam starts to oscillate. Oscillator.
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JP2006158859A JP2007329272A (en) | 2006-06-07 | 2006-06-07 | Semiconductor-laser exciting solid laser oscillator |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1070334A (en) * | 1996-08-27 | 1998-03-10 | Shimadzu Corp | Semiconductor laser excited solid-state laser device |
JPH10321933A (en) * | 1997-05-15 | 1998-12-04 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor pumping solid-state laser |
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2006
- 2006-06-07 JP JP2006158859A patent/JP2007329272A/en active Pending
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