JP2010098215A - Solid-state laser rod and method of manufacturing the same, and solid-state laser device using the solid-state laser rod - Google Patents

Solid-state laser rod and method of manufacturing the same, and solid-state laser device using the solid-state laser rod Download PDF

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Tsutomu Takauo
力 高魚
Takeshi Nishida
毅 西田
Hideki Wakimizu
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein when a sand surface for pumping light convergence is formed on the outer peripheral surface of a laser base material, a formed assembly of laser base materials loses parallelism between the laser base materials, resulting in loss of parallelism, between both end surfaces of the laser base materials and the perpendicularity between the length direction and end surfaces of the laser base materials so that manufacture of a solid-state laser rod is poor in yield. <P>SOLUTION: The solid-state laser rod is of a columnar shape and has a side surface finished into a rough surface, while having parts of the side surface nearby both ends become mirror-finish planes, projected from the side surface. Both the end surfaces of the rod are polished into mirror-finish planes, and the parallelism between both the end surfaces is ≤1 minute. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体レーザロッドとその製造方法及び前記固体レーザロッドを用いた固体レーザ装置に関するものである。   The present invention relates to a solid-state laser rod, a manufacturing method thereof, and a solid-state laser device using the solid-state laser rod.

近年、レーザは加工、医療、計測などの分野で急速に広く使用されている。これらレーザの種類は、固体レーザをはじめ、気体レーザ、ファイバーレーザ、自由電子レーザなどがある。また、レーザの発振モードには、連続波(CW)、パルスモードなどがあり、パルス幅、波長などは任意に設定することができる。   In recent years, lasers are rapidly and widely used in fields such as processing, medicine, and measurement. These laser types include solid lasers, gas lasers, fiber lasers, free electron lasers, and the like. Laser oscillation modes include continuous wave (CW), pulse mode, and the like, and the pulse width, wavelength, etc. can be set arbitrarily.

このなかで固体レーザについて説明する。固体レーザは、レーザユニット内に備えられた固体レーザロッドに、励起光を照射してレーザ光を取り出す装置である。メイマンが初めてルビーでレーザを発振したのが固体レーザの始まりである。   Among these, the solid-state laser will be described. The solid-state laser is a device that takes out laser light by irradiating a solid-state laser rod provided in the laser unit with excitation light. It was the beginning of the solid-state laser that Mayman first oscillated with a ruby laser.

また、イットリウム、アルミニウム、ガーネットの頭文字をとったYAGをロッド母材とする固体レーザが有名である(例えば特許文献1参照)。   In addition, a solid-state laser using YAG, which is an acronym of yttrium, aluminum, or garnet, as a rod base material is well known (for example, see Patent Document 1).

従来の固体レーザユニット1の簡単な構成を図11に示す。固体レーザユニット1は、基本的に、レーザ光を発振するレーザロッド3と、発振したレーザ光を増幅するための反射鏡4および反射鏡5と、レーザロッド3に光エネルギーを照射するためのフラッシュランプ6と、フラッシュランプ6を発光させるための電源8と、フラッシュランプ6の全体を覆い、光を反射してレーザロッド3に照射する鏡筒2とを有する。   A simple configuration of a conventional solid-state laser unit 1 is shown in FIG. The solid-state laser unit 1 basically includes a laser rod 3 that oscillates laser light, a reflecting mirror 4 and a reflecting mirror 5 that amplify the oscillated laser light, and a flash that irradiates the laser rod 3 with light energy. The lamp 6 includes a power source 8 for causing the flash lamp 6 to emit light, and a lens barrel 2 that covers the entire flash lamp 6, reflects light, and irradiates the laser rod 3.

反射鏡4および反射鏡5の代わりに、レーザロッド3の端面に反射膜が形成されている場合もある。反射膜とは誘電体多層膜などであり、スパッタなどの方法で形成される。反射鏡5の反射率が80%〜95%に設定され、反射鏡4の反射率が99.5%以上のほぼ全反射に設定されることで、レーザの増幅が可能となる。さらに、レーザロッド3から出射されたレーザ光を、レーザロッド3の出射軸線上に配置したレンズ7で、一点に絞って強度を上げて使用する。   A reflective film may be formed on the end face of the laser rod 3 instead of the reflective mirror 4 and the reflective mirror 5. The reflective film is a dielectric multilayer film or the like, and is formed by a method such as sputtering. The reflectance of the reflecting mirror 5 is set to 80% to 95%, and the reflectance of the reflecting mirror 4 is set to almost total reflection of 99.5% or more, so that the laser can be amplified. Further, the laser beam emitted from the laser rod 3 is used by increasing the intensity by focusing it to one point with the lens 7 arranged on the emission axis of the laser rod 3.

このようなレーザロッドの両端面の平行度は5秒(5/3600度)以下で、側面と端面との直角度は5分(5/60度)である。また側面の面粗さは#150程度の砂面であるため、ロッド同士を重ねてワックスで一体化して両端面を研磨しながら平行度を確認して加工するが、うまく加工精度が出ないという課題があった。   The parallelism of both end faces of such a laser rod is 5 seconds (5/3600 degrees) or less, and the perpendicularity between the side faces and the end faces is 5 minutes (5/60 degrees). Also, since the surface roughness of the side surface is about # 150 sand, the rods are overlapped and integrated with wax, and the parallelism is checked while polishing both ends, but the processing accuracy does not come out well There was a problem.

次に、レーザロッド63の製造方法について説明する。図12に示すように、先ず第1の工程65では、板体状の母材62aからダイサーなどで複数個の四角柱形状のレーザロッド62bを切り出す。そして、次の第2の工程66では、切り出された四角柱形状のレーザロッド62bを芯なし研削、又は円筒研削等で円柱形状のレーザロッド62に加工する。このとき、外周面に表面粗さ#150程度の砂面(表面粗さRa1〜2)を形成する。次に、第3の工程67では、レーザロッド62を複数個集めてワックスなどで接着して集合体とするが、レーザロッド62同士で集合した集合体62cと真ん中の冶具を介して集合した集合体62dがある。この集合体62cもしくは62dの両端面を鏡面研磨して、両端面の平行度と、両端面とレーザロッド62の長手方向との直角度を得る。次に、図示していないが、第4の工程68では、両端面に反射膜を成膜する。   Next, a method for manufacturing the laser rod 63 will be described. As shown in FIG. 12, first, in a first step 65, a plurality of quadrangular prism-shaped laser rods 62b are cut out from a plate-like base material 62a with a dicer or the like. Then, in the next second step 66, the cut-out quadrangular columnar laser rod 62b is processed into a columnar laser rod 62 by coreless grinding or cylindrical grinding. At this time, a sand surface (surface roughness Ra1-2) having a surface roughness of about # 150 is formed on the outer peripheral surface. Next, in the third step 67, a plurality of laser rods 62 are collected and bonded with wax or the like to form an aggregate, but an aggregate 62c assembled with the laser rods 62 and an aggregate assembled via a middle jig. There is a body 62d. Both end surfaces of the aggregate 62c or 62d are mirror-polished to obtain the parallelism of both end surfaces and the perpendicularity between the both end surfaces and the longitudinal direction of the laser rod 62. Next, although not shown, in the fourth step 68, a reflection film is formed on both end faces.

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
特開平7−115237号公報
As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
JP-A-7-115237

このようなレーザロッドの両端面の平行度は5秒(5/3600度)以下で、側面と端面との直角度は5分(5/60度)である。ロッド同士を重ねてワックスで一体化して両端面を研磨しながら平行度を確認して加工する際に、前記ロッドの側面の表面粗さがRa1〜2であるため、ばらついて接着されるため、うまく加工精度が出ないという課題があった。そのため、歩留まり良く固体レーザロッドを得ることが困難であった。   The parallelism of both end faces of such a laser rod is 5 seconds (5/3600 degrees) or less, and the perpendicularity between the side faces and the end faces is 5 minutes (5/60 degrees). Since the surface roughness of the side surface of the rod is Ra1-2, when the rods are overlapped with each other and integrated with wax to confirm the parallelism while polishing both end faces, There was a problem that the processing accuracy was not good. Therefore, it has been difficult to obtain a solid laser rod with a high yield.

本発明は、このような問題を解決したもので、歩留まりの良い固体レーザロッドを提供することを目的としたものである。   The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a solid laser rod having a high yield.

この目的を達成するために本発明の固体レーザロッドは、粗面に仕上げられた側面と前記側面の両端部近傍の一部を前記側面より大きな径となるような鏡面と、鏡面研磨した両端面と、両端面の平行度が1分以下としたものであるこれにより、所期の目的を達成することができる。   In order to achieve this object, the solid laser rod according to the present invention includes a side surface finished with a rough surface, a mirror surface having a diameter larger than the side surface at a portion near both ends of the side surface, and both end surfaces subjected to mirror polishing. As a result, the parallelism of both end faces is set to 1 minute or less, whereby the intended purpose can be achieved.

以上のように本発明によれば、円柱形状のレーザ発振用ロッドであって、前記ロッドは粗面に仕上げられた側面と前記側面の両端部近傍の一部を前記側面より大きな径となるような鏡面と、鏡面研磨した両端面と、両端面の平行度が1分以下である固体レーザロッドとなる。   As described above, according to the present invention, the rod is a cylindrical laser oscillation rod, and the rod has a rough side surface and a part near both ends of the side surface so as to have a larger diameter than the side surface. A solid laser rod having a mirror surface, mirror-polished both end surfaces, and parallelism of both end surfaces is 1 minute or less.

従って、固体レーザロッドの側面に形成された粗面の影響を受けることなく、固体レーザロッドが平行に並んだ集合体を容易に得ることができる。従って、固体レーザロッドの両端面に反射膜を成膜した場合、予め定められた両端面の平行度や、両端面と側面との直角度を容易に得ることができ、歩留まりの良い固体レーザロッドを得ることができる。   Therefore, an assembly in which the solid laser rods are arranged in parallel can be easily obtained without being affected by the rough surface formed on the side surface of the solid laser rod. Therefore, when reflecting films are formed on both end faces of the solid-state laser rod, a predetermined parallelism between both end faces and a perpendicularity between both end faces and the side face can be easily obtained, and the solid-state laser rod with good yield can be obtained. Can be obtained.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1における固体レーザロッド11の斜視図である。本実施の形態では固体レーザロッド11の材料として、Er:YAG(エルビウムをドープしたイットリウム、アルミニウム、ガーネット)を用いている。図1において、側面12は円柱形状をしており、励起光集光の目的でメッシュ#150程度(表面粗さRa1〜2)の砂面(粗面)で形成されている。このレーザロッド11の側面12に対して固体レーザロッド11の両端部に側面13よりも凸部の基準面14a、14b(第1、第2の基準面)が夫々設けられている。また、基準面14a、14bの平坦度は、レーザの波長λに対してλ/10程度の光学鏡面としている。
端面15aと15bの平坦度は、レーザの波長λに対してλ/10程度の粗さを持つ鏡面加工されており、外部共振器を用いる場合には、この状態でそのままレーザを発振させることができる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view of a solid-state laser rod 11 in the first embodiment. In this embodiment, Er: YAG (erbium-doped yttrium, aluminum, garnet) is used as the material of the solid-state laser rod 11. In FIG. 1, a side surface 12 has a cylindrical shape, and is formed of a sand surface (rough surface) having a mesh size of about # 150 (surface roughness Ra1 to 2) for the purpose of collecting excitation light. Convex reference surfaces 14a and 14b (first and second reference surfaces) are provided at both ends of the solid laser rod 11 with respect to the side surface 12 of the laser rod 11 rather than the side surface 13, respectively. The flatness of the reference surfaces 14a and 14b is an optical mirror surface of about λ / 10 with respect to the laser wavelength λ.
The flatness of the end faces 15a and 15b is mirror-finished with a roughness of about λ / 10 with respect to the laser wavelength λ. When an external resonator is used, the laser can be oscillated as it is. it can.

また、外部共振器を用いない場合には、固体レーザロッド11の一方の端面12aには反射率80〜95%の第1の反射膜15a(部分透過反射膜)が成膜されており、他方の端面12bには反射率99.5%以上の第2の反射膜15b(全反射膜)が成膜されている。また、固体レーザロッド11の直径は略2mmであり、その長さは20mm〜40mmである。   When an external resonator is not used, a first reflective film 15a (partially transmissive reflective film) having a reflectance of 80 to 95% is formed on one end face 12a of the solid-state laser rod 11, and the other A second reflection film 15b (total reflection film) having a reflectance of 99.5% or more is formed on the end face 12b. The solid laser rod 11 has a diameter of approximately 2 mm and a length of 20 mm to 40 mm.

次に、固体レーザロッド11の製造方法について説明する。図2に示す第1の工程16において、板状のレーザ母材21をダイサーなどの切断器で切断して四角柱形状のレーザ角柱22を切り出す。次に、第2の工程17において、前記レーザ角柱22を芯なし研削、或いは円筒研削等を使って円柱形状に加工し、更に両端部に段差を設けて基準面23a、23bを形成するために、芯なし研削、或いは円筒研削等を使って円柱側面13aを加工してレーザ円柱23を得る。なお、両端部に段差を設けるために基準面23a、23bをマスキングしてサンドブラストで円柱側面13aを形成しても良い。このときの円柱形状13aの表面粗さはメッシュ#150程度の砂面を形成する。また、基準面23a、23bは、基準面14a、14bの元となっており、円柱形状13aの直径より大きい径を持つ。   Next, a method for manufacturing the solid laser rod 11 will be described. In the first step 16 shown in FIG. 2, the plate-like laser base material 21 is cut with a cutter such as a dicer to cut out a square prism-shaped laser prism 22. Next, in the second step 17, in order to form the reference surfaces 23a and 23b by processing the laser prism 22 into a columnar shape using centerless grinding or cylindrical grinding and further providing steps at both ends. Then, the cylindrical side surface 13a is processed by using, for example, coreless grinding or cylindrical grinding to obtain the laser cylinder 23. In addition, in order to provide a step at both ends, the reference surfaces 23a and 23b may be masked and the cylindrical side surface 13a may be formed by sandblasting. The surface roughness of the cylindrical shape 13a at this time forms a sand surface of about mesh # 150. The reference surfaces 23a and 23b are the bases of the reference surfaces 14a and 14b and have a diameter larger than the diameter of the columnar shape 13a.

次に、第3の工程18では、基準面23a、23bを鏡面仕上げして基準面14a、14bを形成する。これがレーザロッド母材12となる。この基準面14a、14bは、光学測定の基準光の波長をλとすると、平坦度λ/10程度の光学鏡面としている。(ここでは、赤色レーザを使用しているためλは630nmである。)
次に、第4の工程19では、レーザロッド母材12を複数本集めた第1の集合体24a、或いは第2の集合体24bを形成する。第1の集合体24aは、複数本のレーザロッド母材12のみを束ねて形成している。レーザロッド母材12を複数本束ねる際に、砂面を形成する円柱側面13aは接触せず、基準面14a、14b同士のみが接触するように束ねており、束ねたレーザロッド母材12同士が離れないようにワックスなどで固定する必要がある。基準面14a、14bは鏡面仕上げされているので、円柱側面13が砂面であるにも係わらず複数本束ねられたレーザロッド母材12同士の平行は保たれている。
Next, in the third step 18, the reference surfaces 23a and 23b are mirror-finished to form the reference surfaces 14a and 14b. This becomes the laser rod base material 12. The reference surfaces 14a and 14b are optical mirror surfaces having a flatness of about λ / 10, where λ is the wavelength of the reference light for optical measurement. (Here, λ is 630 nm because a red laser is used.)
Next, in the 4th process 19, the 1st aggregate 24a or the 2nd aggregate 24b which collected two or more laser rod base materials 12 is formed. The first aggregate 24a is formed by bundling only a plurality of laser rod base materials 12. When a plurality of laser rod base materials 12 are bundled, the cylindrical side surfaces 13a forming the sand surface are not in contact with each other, and only the reference surfaces 14a and 14b are in contact with each other. It is necessary to fix with wax etc. so as not to leave. Since the reference surfaces 14a and 14b are mirror-finished, the plurality of bundled laser rod base materials 12 are maintained in parallel even though the cylindrical side surface 13 is a sand surface.

第2の集合体24bは、外周面が鏡面仕上げされた円筒部材25の外周面に、レーザロッド母材12を複数本束ねて装着する。レーザロッド母材12を円筒部材25に複数本束ねて装着しても、本実施例では、砂面を形成する外周面13aは円筒部材25に接触せず、基準面14a、14bのみが円筒部材25に接触するようになる。基準面14a、14bは鏡面仕上げされているので、本体部13が砂面であるにも係わらず複数本装着されたレーザロッド母材12同士の平行は保たれる。   In the second assembly 24b, a plurality of laser rod base materials 12 are bundled and attached to the outer peripheral surface of the cylindrical member 25 whose outer peripheral surface is mirror-finished. Even if a plurality of laser rod base materials 12 are bundled and attached to the cylindrical member 25, in this embodiment, the outer peripheral surface 13a forming the sand surface does not contact the cylindrical member 25, and only the reference surfaces 14a and 14b are cylindrical members. 25 comes into contact. Since the reference surfaces 14a and 14b are mirror-finished, a plurality of laser rod base materials 12 mounted in parallel are maintained even though the main body 13 is a sand surface.

このように構成された集合体24a、或いは集合体24bを固定冶具(図示せず)に配置し、ラッピング用の回転定盤26上へ載置し、所定の加重(図示せず)を加える。そして、回転定盤26を回転させながら、固定冶具も自転することにより、レーザロッド母材12の一方の端面12aを鏡面に研磨していく、このとき液体と混合された研磨剤を注入するが、研磨剤の粒径は時間とともに数段階に分けて小さくする。一方の端の研磨が終了した後、集合体24a、24bの上下を逆転させて他方の端面12bも鏡面に研磨する。   The assembly 24a or assembly 24b configured as described above is placed on a fixing jig (not shown), placed on the rotating surface plate 26 for lapping, and a predetermined load (not shown) is applied. Then, while rotating the rotating platen 26, the fixed jig also rotates to polish one end surface 12a of the laser rod base material 12 to a mirror surface. At this time, an abrasive mixed with a liquid is injected. The particle size of the abrasive is reduced in several stages over time. After the polishing of one end is completed, the assembly 24a, 24b is turned upside down and the other end surface 12b is also polished to a mirror surface.

このように、複数本のレーザロッド母材12同士の平行が、基準面14a、14bにより保証されているので、レーザロッド母材12の長さ方向と両端面12a、12bとの直角度(5/60度)やレーザロッド母材12の両端面12a、12b平行度(5/3600度)を容易に得ることができ、歩留まり良く加工することができる。   As described above, since the parallelism between the plurality of laser rod base materials 12 is ensured by the reference surfaces 14a and 14b, the perpendicularity between the length direction of the laser rod base material 12 and the both end surfaces 12a and 12b (5 / 60 degrees) and the parallelism (5/3600 degrees) of the both end faces 12a and 12b of the laser rod base material 12 can be easily obtained and processed with a high yield.

次に、第5の工程20について、図3、図4を用いて説明する。第5の工程20は、このレーザロッド母材12の両端面12a、12bに夫々反射膜15a、15bを成膜する工程である。第5の工程20では、先ず、図3に示すように、成膜治具27に複数個のレーザロッド母材12をセットする。本実施の形態では、横列に5個、縦列に3個のレーザロッド母材12をセットし、合計して15個のレーザロッド母材12をセットしている。このように、セットされた成膜冶具27を成膜装置(ここではIBS:イオンビームスパッタ)に入れて成膜を行なう。   Next, the fifth step 20 will be described with reference to FIGS. The fifth step 20 is a step of forming the reflection films 15a and 15b on the both end faces 12a and 12b of the laser rod base material 12, respectively. In the fifth step 20, first, as shown in FIG. 3, a plurality of laser rod base materials 12 are set on the film forming jig 27. In the present embodiment, five laser rod base materials 12 are set in a row and three laser rod base materials 12 are set in a vertical row, and a total of 15 laser rod base materials 12 are set. Thus, the set film-forming jig 27 is put into a film-forming apparatus (here, IBS: ion beam sputtering) to form a film.

通常のレーザの膜には、目的のレーザ波長に対して高屈折率の材料と低屈折率の材料を交互に成膜して反射率を高くしていく方式の誘電体多層膜を形成する。膜の層は目的のレーザ波長によって決定される。まず一方の端面12aに反射率80〜95%の反射膜を、第1の反射膜15a(部分透過反射膜)として形成する。次に、他方の端面12bにも反射率99.5%以上の反射膜を第2の反射膜15b(全反射膜)として形成する。   On a normal laser film, a dielectric multilayer film of a system in which a material having a high refractive index and a material having a low refractive index are alternately formed with respect to a target laser wavelength to increase the reflectance is formed. The layer of the film is determined by the target laser wavelength. First, a reflective film having a reflectance of 80 to 95% is formed on one end face 12a as a first reflective film 15a (partially transmissive reflective film). Next, a reflective film having a reflectance of 99.5% or more is formed as the second reflective film 15b (total reflection film) also on the other end face 12b.

図4は、一個のレーザロッド母材12の例えば一方の端面12aに第1の反射膜15aを装着した斜視図である。直径28は、基準面14a(或るいは基準面14b)の直径である。径の端29bを直角の角形にしておくと応力が集中して成膜(図4では第1の反射膜15a)が剥がれ易くなるため、図5に示すように、径の端29bに45度程度のC面31を形成することにより、膜が剥がれづらくなり、成膜の強度が保てるので良い。   FIG. 4 is a perspective view in which the first reflective film 15a is mounted on, for example, one end surface 12a of one laser rod base material 12. FIG. The diameter 28 is the diameter of the reference surface 14a (or the reference surface 14b). If the diameter end 29b is formed into a square with a right angle, the stress is concentrated and the film formation (the first reflective film 15a in FIG. 4) is easily peeled off. Therefore, as shown in FIG. By forming the C surface 31 to such a degree, the film is not easily peeled off, and the strength of the film formation can be maintained.

ここで、径方向の距離29とレーザ出力光30とは、図8に示すように径の中心29aでは最も強く、径の端29bでの出力は非常に小さく、指穿刺などに使用する強度としては無視できる程度になる。従って、C面31を形成してもレーザ出力光30の特性には殆ど影響しない。また、レーザの共振は円柱側面13aの径内で行なわれるため、基準面14a、14bの直径を円柱側面13aの直径より大きくしてもレーザ出力光30の特性には影響しない。   Here, as shown in FIG. 8, the radial distance 29 and the laser output light 30 are the strongest at the diameter center 29a, the output at the diameter end 29b is very small, and the intensity used for finger puncture or the like. Is negligible. Therefore, even if the C surface 31 is formed, the characteristics of the laser output light 30 are hardly affected. Further, since the resonance of the laser is performed within the diameter of the cylindrical side surface 13a, even if the diameters of the reference surfaces 14a and 14b are made larger than the diameter of the cylindrical side surface 13a, the characteristics of the laser output light 30 are not affected.

これは、レーザロッド母材12内におけるレーザ光32が図6に示すように、レーザロッド母材12の一方の端面12aに形成された第1の反射膜15aと、レーザロッド母材12の他方の端面12bに形成された第2の反射膜15bとの間で反射を繰り返しながら増幅され、レーザ光32の強度が一定のレベルを超えたとき、第1の反射膜15aを通過して固体レーザロッド11の外部へ出力される。この外部へ出力された光がレーザ出力光30となるためである。   As shown in FIG. 6, the laser beam 32 in the laser rod base material 12 has a first reflecting film 15a formed on one end surface 12a of the laser rod base material 12, and the other of the laser rod base material 12. When the intensity of the laser beam 32 exceeds a certain level when amplified with repeated reflection with the second reflection film 15b formed on the end surface 12b of the solid state laser, the solid laser passes through the first reflection film 15a. Output to the outside of the rod 11. This is because the light output to the outside becomes the laser output light 30.

ここで、図7に示すように、円柱側面13aより径の大きな基準面14a、14bの径大部14cでは、レーザ光32の増幅は起こらないため、レーザ出力光30の特性は円柱側面13aに依存している。   Here, as shown in FIG. 7, in the large diameter portion 14c of the reference surfaces 14a and 14b having a diameter larger than that of the cylindrical side surface 13a, the amplification of the laser beam 32 does not occur. It depends.

また、固体レーザロッド11の取り付けは、図9に示すように、取り付け部材33で基準面14a、14bの部分を用いて支える構成とするが、基準面14a、14bは鏡面仕上げされているので、取り付け精度を向上させることができる。また、レーザ光32の増幅に伴って、熱が発生してレーザロッド母材12が膨張することも考えられるが、レーザロッド母材12が膨張しても、支持している部分が鏡面仕上げされた基準面14a、14bであるため、レーザロッド母材12は取り付け部材33上を滑動するため、光軸方向の伸長は摩擦なく行なわれるため、レーザロッド母材12の応力は少ない。   In addition, as shown in FIG. 9, the solid laser rod 11 is attached to the mounting member 33 using the reference surfaces 14a and 14b, but the reference surfaces 14a and 14b are mirror-finished. Mounting accuracy can be improved. In addition, with the amplification of the laser beam 32, it is conceivable that heat is generated and the laser rod base material 12 expands. However, even if the laser rod base material 12 expands, the supporting portion is mirror-finished. Since the laser rod base material 12 slides on the mounting member 33 because of the reference surfaces 14a and 14b, the laser rod base material 12 is less stressed because the elongation in the optical axis direction is performed without friction.

(実施の形態2)
図10は、実施の形態1で説明した固体レーザロッド11を用いたレーザ穿刺装置41の断面図である。なお、実施の形態1と同じ物については同符号を付し、説明を簡略化している。
(Embodiment 2)
FIG. 10 is a cross-sectional view of a laser puncture device 41 using the solid-state laser rod 11 described in the first embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is simplified.

図10において、円または楕円形をした筒形状の筐体42の内部は光源を効率よく反射するために鏡面42aとしている。前記筐体42が楕円形状の場合、一方の焦点にはフラッシュランプ(光源の一例として用いた)43を配置し他方の焦点には、固体レーザロッド11を配置することで、フラッシュランプ43から放射された光が効率良く固体レーザロッド11へ照射される。なお、固体レーザロッド11の両端に形成された基準面14a、14bは、取り付け部材33で支えて固定されているため、レーザ出力の減少を起こすことはない。   In FIG. 10, the inside of a cylindrical casing 42 having a circular or elliptical shape is a mirror surface 42a in order to efficiently reflect the light source. When the casing 42 is elliptical, a flash lamp (used as an example of a light source) 43 is disposed at one focal point, and the solid laser rod 11 is disposed at the other focal point. The emitted light is efficiently irradiated to the solid-state laser rod 11. In addition, since the reference surfaces 14a and 14b formed at both ends of the solid laser rod 11 are supported and fixed by the mounting member 33, the laser output does not decrease.

固体レーザロッド11を構成するレーザロッド母材12の一方の端面12aには、第1の反射膜15aが成膜されており、その前方にはレンズ44を設けている。このレンズ44の更に前方には、レンズ44が外部からのごみで汚染されないようにレーザ出力光30が透過するレーザ透過板42bを筐体42に装着している。また、レーザロッド母材12の他方の端面12bには、第2の反射膜15bが成膜されている。   A first reflective film 15a is formed on one end face 12a of the laser rod base material 12 constituting the solid laser rod 11, and a lens 44 is provided in front of the first reflective film 15a. A laser transmission plate 42b through which the laser output light 30 is transmitted is attached to the casing 42 so that the lens 44 is not contaminated by dust from the outside further in front of the lens 44. A second reflective film 15 b is formed on the other end surface 12 b of the laser rod base material 12.

電源51によってフラッシュランプ43の両端に、約200V〜700Vの電圧を印加した後、約5〜10kVの電圧を瞬間的にトリガー電圧として印加すると、スパークコイルが昇圧して、封入されたキセノンガスがイオン化され、電気が流れてキセノンガスが放電されて発光する。これが励起光となる。   When a voltage of about 200 V to 700 V is applied to both ends of the flash lamp 43 by the power source 51 and then a voltage of about 5 to 10 kV is momentarily applied as a trigger voltage, the spark coil is boosted, and the enclosed xenon gas is generated. It is ionized, electricity flows and xenon gas is discharged to emit light. This becomes excitation light.

フラッシュランプ43から発射された励起光は、固体レーザロッド11の内部に入り、ドープされたレーザ動作物質(本例ではエルビウムEr)を励起させて光を発生させる。これが誘導放出である。   The excitation light emitted from the flash lamp 43 enters the solid laser rod 11 and excites a doped laser operating material (in this example, erbium Er) to generate light. This is stimulated emission.

発生した光は、第一の反射膜15aと固体レーザロッド11と第二の反射膜15b間を共振するとともに増幅される。増幅されたレーザ光の一部は反射膜15aを通過する。反射膜15aを通過したレーザ光はレンズ44を透過して出射し、レーザ透過板42bを通過して集光する。   The generated light resonates and is amplified between the first reflective film 15a, the solid laser rod 11, and the second reflective film 15b. Part of the amplified laser light passes through the reflective film 15a. The laser light that has passed through the reflection film 15a is transmitted through the lens 44 and emitted, and then passes through the laser transmission plate 42b and is condensed.

このようにして集光した光の部分に穿刺指47を配置すると、レーザ出力光30によって、皮膚47aを穿刺することができる。皮膚47aの一部はレーザ出力光30によって蒸散され同時に傷つけられた皮膚内部の毛細血管からは血液48が滲出する。この滲出した血液48は、血糖値検査やコレステロール検査等の血液検査に使用することが出来る。   When the puncture finger 47 is placed on the portion of the light collected in this manner, the skin 47 a can be punctured by the laser output light 30. A portion of the skin 47a is transpirated by the laser output light 30, and blood 48 exudes from the capillaries inside the skin that are damaged at the same time. The exuded blood 48 can be used for blood tests such as a blood sugar level test and a cholesterol test.

本発明にかかる固体レーザロッドは、製造時における歩留まりが良いので、レーザ穿刺装置に用いる固体レーザロッドとして有用である。   The solid laser rod according to the present invention is useful as a solid laser rod used in a laser puncture apparatus because of its good yield during production.

本発明の実施の形態1における固体レーザロッドの斜視図The perspective view of the solid-state laser rod in Embodiment 1 of this invention 同、レーザ母材の製造工程図Same as above, manufacturing process diagram of laser base material 同、成膜工程の斜視図Same perspective view of film formation process 同、要部斜視図Same part perspective view 同、要部拡大斜視図Same as above, enlarged perspective view 同、レーザ光の動作説明図Same as above, explaining the operation of laser light 同、固体レーザロッドの外形説明斜視図Same perspective view of solid laser rod 同、レーザ光出力の特性図Same as above, characteristics of laser output 同、固体レーザロッド取り付け説明の斜視図Same perspective view of solid laser rod mounting explanation 同、実施の形態2におけるレーザ穿刺装置のブロック図The block diagram of the laser puncture apparatus in Embodiment 2 same as the above 従来のレーザユニットの断面図Sectional view of a conventional laser unit 同、レーザ母材の製造工程図Same as above, manufacturing process diagram of laser base material

符号の説明Explanation of symbols

1,11 固体レーザユニット
2 鏡筒
3 レーザロッド
4,5 反射鏡
6 フラッシュランプ
7 レンズ
8 電源
12 レーザロッド母材
13 側面
13a 円柱側面
14a,14b 基準面
15a,15b 端面
21 レーザ母材
22 レーザ角柱
23a,23b 基準面
23 レーザ円柱
24a 第1の集合体
24b 第2の集合体
25 円筒部材
27 成膜治具
28 直径
29 距離
29a 径の中心
29b 径の端
30 レーザ出力光
31 C面
32 レーザ光
33 取り付け部材
41 レーザ穿刺装置
42 筐体
42a 鏡面
42b レーザ透過板
43 フラッシュランプ
44 レンズ
47 穿刺指
47a 皮膚
48 血液
62,63 レーザロッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Solid-state laser unit 2 Lens barrel 3 Laser rod 4, 5 Reflector 6 Flash lamp 7 Lens 8 Power supply 12 Laser rod base material 13 Side surface 13a Cylindrical side surface 14a, 14b Reference surface 15a, 15b End surface 21 Laser base material 22 Laser prism 23a, 23b Reference surface 23 Laser column 24a First assembly 24b Second assembly 25 Cylindrical member 27 Deposition jig 28 Diameter 29 Distance 29a Diameter center 29b Diameter end 30 Laser output light 31 C surface 32 Laser light 33 attachment member 41 laser puncture device 42 case 42a mirror surface 42b laser transmission plate 43 flash lamp 44 lens 47 puncture finger 47a skin 48 blood 62, 63 laser rod

Claims (9)

円柱形状のレーザ発振用ロッドであって、前記ロッドの側面は、その両端部近傍に径大な鏡面を備えるとともに、前記両端部以外が粗面で形成されており、前記ロッドの両端面は鏡面研磨され、両端面の平行度が1分以下である固体レーザロッド。 A rod for lasing in a cylindrical shape, wherein the side surface of the rod has a large mirror surface in the vicinity of both end portions thereof, and other than both end portions are formed as rough surfaces, and both end surfaces of the rod are mirror surfaces. A solid-state laser rod that is polished and has parallelism of both end faces of 1 minute or less. 両端面をC面カットした請求項1に記載の固体レーザロッド。 The solid laser rod according to claim 1, wherein both end faces are C-plane cut. 両端面にレーザ発振の波長に対する反射膜を、一方は99.5%以上の反射膜、もう一方は85%〜95%の反射膜を成膜した請求項1に記載の固体レーザロッド。 2. The solid laser rod according to claim 1, wherein a reflection film for a laser oscillation wavelength is formed on both end faces, one is a reflection film of 99.5% or more, and the other is a reflection film of 85% to 95%. 前記ロッドの粗面がメッシュ#150程度の砂面である請求項1に記載の固体レーザロッド。 The solid laser rod according to claim 1, wherein the rough surface of the rod is a sand surface of mesh # 150. 前記固体レーザロッドの鏡面がレーザ発振として使用するレーザ波長のλ/10程度の光学鏡面である請求項1に記載の固体レーザロッド。 2. The solid laser rod according to claim 1, wherein the mirror surface of the solid laser rod is an optical mirror surface of about λ / 10 of a laser wavelength used for laser oscillation. 板体状の母材から四角柱形状にロッドを切り出す工程と、前記ロッドから円柱形状にロッドを形成する工程と、前記円柱形状のロッドの両端部近傍の一部を基準面として残すような段差形状を形成する工程と、前記基準面を鏡面に形成する工程と、前記基準面が形成された複数個のロッドの前記基準面のみを接触させた集合体を形成し、この集合体の端面を鏡面加工する工程と、前記両端面に夫々反射膜を形成する工程とを有する固体レーザロッドの製造方法。 A step of cutting a rod from a plate-shaped base material into a quadrangular prism shape, a step of forming a rod from the rod into a cylindrical shape, and a step that leaves a portion near both ends of the cylindrical rod as reference surfaces Forming a shape, forming the reference surface into a mirror surface, and forming an assembly in which only the reference surfaces of the plurality of rods on which the reference surface is formed are in contact with each other. A method for producing a solid-state laser rod, comprising a step of mirror-finishing and a step of forming a reflective film on each of both end faces. 板体状の母材から四角柱形状にロッドを切り出す工程と、前記ロッドから円柱形状にロッドを形成する工程と、前記円柱状のロッドの両端部近傍の一部を基準面として残すような段差形状を形成する工程と、前記基準面を鏡面に形成する工程と、前記基準面が形成された複数個のロッドの前記基準面のみを接触させた集合体を形成し、この集合体の端面を鏡面加工する工程とを有する固体レーザロッドの製造方法。 A step of cutting a rod into a square prism shape from a plate-shaped base material, a step of forming a rod from the rod into a cylindrical shape, and a step that leaves a portion near both ends of the cylindrical rod as a reference plane Forming a shape, forming the reference surface into a mirror surface, and forming an assembly in which only the reference surfaces of the plurality of rods on which the reference surface is formed are in contact with each other. A method for producing a solid laser rod, comprising a step of mirror finishing. 内側を鏡面とした筒体と、前記筒体内に配置された請求項1に記載の固体レーザロッドと、この固体レーザロッドと平行に配置された光源と、前記固体レーザロッドの軸上に設けられたレンズとを有する固体レーザ装置。 A cylindrical body having an inner surface as a mirror surface, the solid laser rod according to claim 1 disposed in the cylindrical body, a light source disposed in parallel with the solid laser rod, and an axis of the solid laser rod. And a solid-state laser device. 前記固体レーザロッドの配置時の支えは、前記固体レーザロッドの基準面で支える請求項5に記載の固体レーザ装置。 The solid-state laser device according to claim 5, wherein the support when the solid-state laser rod is arranged is supported by a reference surface of the solid-state laser rod.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109011197A (en) * 2018-09-28 2018-12-18 沙龙马克西姆(天津)科技有限公司 Gynecological laser treats stick

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