JP2011233591A - Optical glass rod, method of manufacturing optical glass rod, and laser generating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、両端面に反射防止膜を備えた光学ガラスロッド、前記光学ガラスロッドの製造方法、更に、前記光学ガラスロッドを備えたレーザ発生装置に関する。 The present invention relates to an optical glass rod provided with antireflection films on both end faces, a method for producing the optical glass rod, and a laser generator provided with the optical glass rod.
従来から、レーザ共振器内における光学的光路長を制御する手段として、高屈折率媒質を配置したレーザ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a laser device in which a high refractive index medium is arranged is known as means for controlling an optical optical path length in a laser resonator (see, for example, Patent Document 1).
ところで、レーザ光の発光時間(パルス幅)は、共振器長に比例して長くなるため、光学ガラスロッド(高屈折率媒質)を共振器内の光路上に配置すれば、幾何学的な共振器長を変えずに、光学的な共振器長を長くして、レーザ光の発光時間(パルス幅)を長くできる。但し、共振器内に配置した光学ガラスロッドの端面でレーザ光が反射すると、正規のレーザ発振以外の発振が発生して、光学部品の破壊や効率の低下を起こすため、光学ガラスロッドの両端面に反射防止膜を形成する必要がある。
しかし、一般的に、反射防止膜は真空蒸着によって形成されるが、真空蒸着機に入る光学ガラスロッドの長さには限界があるため、真空蒸着機の大きさによって光学ガラスロッドの長さの限界が決まってしまい、必要な長さの光学ガラスロッドの両端に反射防止膜を形成することが難しく、要求されるレーザ光の発光時間(パルス幅)を得ることができなくなる場合があった。
By the way, since the emission time (pulse width) of the laser beam becomes longer in proportion to the resonator length, geometrical resonance can be achieved by placing an optical glass rod (high refractive index medium) on the optical path in the resonator. Without changing the device length, the optical resonator length can be increased to increase the laser light emission time (pulse width). However, if the laser beam is reflected by the end face of the optical glass rod placed in the resonator, oscillation other than normal laser oscillation occurs, causing damage to optical components and lowering efficiency, so both end faces of the optical glass rod It is necessary to form an antireflection film on the surface.
However, in general, the antireflection film is formed by vacuum vapor deposition, but the length of the optical glass rod entering the vacuum vapor deposition machine is limited, so the length of the optical glass rod depends on the size of the vacuum vapor deposition machine. The limit is determined, and it is difficult to form an antireflection film on both ends of the required length of the optical glass rod, and the required laser light emission time (pulse width) may not be obtained.
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、反射防止膜の形成を行う真空蒸着機に収容可能なロッド長さに制限を受けることなく、必要な長さを確保できる反射防止膜付の光学ガラスロッド及び前記光学ガラスロッドの製造方法を提供し、更に、前記光学ガラスロッドを備えたレーザ発生装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention addresses such problems and is provided with an antireflection film that can secure the required length without being limited by the rod length that can be accommodated in a vacuum evaporation machine that forms the antireflection film. It is another object of the present invention to provide an optical glass rod and a method for producing the optical glass rod, and to provide a laser generator equipped with the optical glass rod.
上記目的を達成するために、本発明に係る光学ガラスロッドは、両端面に反射防止膜を備えた光学ガラスロッドであって、本体部材と、該本体部材よりも全長が短くかつ反射防止膜を一端面に備えた一対の端部部材とからなり、前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面を接合してなる。
このような構成では、本体部材の両端面それぞれに、反射防止膜を一端面に備えた端部部材の他端面(反射防止膜を備えない面)を接合することで、両端面に反射防止膜を備えた光学ガラスロッドとする。前記本体部材には、反射防止膜を形成しないので、反射防止膜を形成するために真空蒸着機に入れる必要がなく、真空蒸着機に収容不能な長さに設定できる一方、端部部材は、真空蒸着機に収容可能な長さに設定し、反射防止膜を形成させることができる。
ここで、前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面をオプティカルコンタクトによって接合することができる。
In order to achieve the above object, an optical glass rod according to the present invention is an optical glass rod having antireflection films on both end faces, and has a main body member and an antireflection film having a shorter overall length than the main body member. It consists of a pair of end members provided on one end surface, and the other end surfaces of the end members are joined to both end surfaces of the main body member.
In such a configuration, an antireflection film is attached to both end faces by joining the other end face of the end member having the antireflection film on one end face (the face not having the antireflection film) to each of both end faces of the main body member. It is set as the optical glass rod provided with. Since the antireflection film is not formed on the main body member, it is not necessary to put in a vacuum vapor deposition machine to form the antireflection film, and the end member can be set to a length that cannot be accommodated in the vacuum vapor deposition machine. The antireflection film can be formed by setting the length so as to be accommodated in a vacuum vapor deposition machine.
Here, the other end surface of the end member can be joined to each end surface of the main body member by an optical contact.
一方、本発明に係る光学ガラスロッドの製造方法は、両端面に反射防止膜を備える光学ガラスロッドの製造方法であって、一対の端部部材それぞれの一端面に、反射防止膜を形成するステップと、前記端部部材よりも長い本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面を接合するステップと、を含む。
このような構成では、端部部材の一端面に反射防止膜を形成した後、この端部部材の他端面を、本体部材の両端面それぞれに接合することで、両端面に反射防止膜を備える光学ガラスロッドを製造する。
On the other hand, the method for producing an optical glass rod according to the present invention is a method for producing an optical glass rod having antireflection films on both end faces, and the step of forming an antireflection film on one end face of each of the pair of end members. And joining the other end surface of the end member to each of both end surfaces of the main body member longer than the end member.
In such a configuration, after the antireflection film is formed on one end surface of the end member, the other end surface of the end member is joined to each of both end surfaces of the main body member, thereby providing the antireflection film on both end surfaces. An optical glass rod is manufactured.
ここで、前記接合を行うステップが、前記本体部材の両端面を研磨するステップと、前記端部部材の他端面を研磨するステップと、前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面をオプティカルコンタクトによって接合するステップと、を含むようにできる。
このような構成では、本体部材の両端面、換言すれば、端部部材との接合面を研磨すると共に、端部部材の他端面(反射防止膜が設けられない面)を研磨し、本体部材の両端面それぞれに対し端部部材の他端面をオプティカルコンタクトによって接合し、両端面に反射防止膜を備えた光学ガラスロッドを形成する。
Here, the bonding step includes polishing the both end surfaces of the main body member, polishing the other end surface of the end member, and the end member on each of the both end surfaces of the main body member. Joining the end faces with optical contacts.
In such a configuration, both end surfaces of the main body member, in other words, the joint surface with the end member are polished, and the other end surface (the surface on which the antireflection film is not provided) of the end member is polished. The other end surface of the end member is joined to each of both end surfaces by optical contact to form an optical glass rod having antireflection films on both end surfaces.
また、本発明に係るレーザ発生装置は、本体部材と、該本体部材よりも全長が短くかつ反射防止膜を一端面に備えた一対の端部部材とからなり、前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面を接合してなる光学ガラスロッドを、共振器内の光路上に配置してなる。
このような構成では、光学ガラスロッドは、本体部材と反射防止膜を備えた端部部材とで構成され、反射防止膜を形成しない本体部材の長さを必要な長さに設定できるから、この光学ガラスロッドを共振器内の光路上に配置することで、共振器の光学的光路長を十分に長くでき、かつ、光学ガラスロッドは両端に反射防止膜を備えるので、光学ガラスロッドを通過するレーザ光が、光学ガラスロッドの両端面で反射することを抑制できる。
The laser generator according to the present invention includes a main body member and a pair of end members having an overall length shorter than that of the main body member and provided with an antireflection film on one end surface. The optical glass rod formed by joining the other end surfaces of the end members is disposed on the optical path in the resonator.
In such a configuration, the optical glass rod is composed of a main body member and an end member having an antireflection film, and the length of the main body member that does not form the antireflection film can be set to a required length. By arranging the optical glass rod on the optical path in the resonator, the optical optical path length of the resonator can be made sufficiently long, and the optical glass rod has antireflection films at both ends, so that it passes through the optical glass rod. It can suppress that a laser beam reflects on the both end surfaces of an optical glass rod.
また、前記レーザ発生装置の共振器を構成するリアミラーとフロントミラーとの間に、Qスイッチと、励起用ランプを備えたレーザロッドと、前記光学ガラスロッドとを備えるようにできる。
このような構成では、励起用ランプの光エネルギーがレーザロッドに集められることで、レーザロッドから光の分子が放出され、リアミラーとフロントミラーとの間で反射を繰り返すことで、レーザ光発振に至り、発振したレーザ光の一部がフロントミラーから外部へ出射される。ここで、リアミラーとフロントミラーとの間の光路上に、両端に反射防止膜を備えた光学ガラスロッドを配置しているから、リアミラーとフロントミラーとの間の光学的光路長が長くなり、かつ、光学ガラスロッドを通過するレーザ光が、光学ガラスロッドの両端面で反射することを抑制できる。また、Qスイッチは、レーザ光を一旦塞き止めてエネルギーを蓄えてから出力することで、ピークエネルギーの高いレーザ光を取り出せるようにする。
Further, a Q switch, a laser rod provided with an excitation lamp, and the optical glass rod may be provided between a rear mirror and a front mirror constituting the resonator of the laser generator.
In such a configuration, the light energy of the excitation lamp is collected in the laser rod, so that light molecules are emitted from the laser rod, and reflection is repeated between the rear mirror and the front mirror, leading to laser light oscillation. Part of the oscillated laser beam is emitted from the front mirror to the outside. Here, since an optical glass rod having antireflection films at both ends is arranged on the optical path between the rear mirror and the front mirror, the optical optical path length between the rear mirror and the front mirror becomes long, and The laser light passing through the optical glass rod can be prevented from being reflected at both end faces of the optical glass rod. The Q switch blocks the laser beam once, stores the energy and then outputs it, so that the laser beam with high peak energy can be extracted.
本発明に係る光学ガラスロッド及び光学ガラスロッドの製造方法によれば、光学ガラスロッドを、本体部材と一端面に反射防止膜を備えた端部部材とを接合して構成したので、反射防止膜を真空蒸着によって形成する場合に、本体部材を真空蒸着機に入る長さに設定する必要がなく、両端面に反射防止膜を備えた光学ガラスロッドの必要長さを容易に確保することができる。 According to the optical glass rod and the method for manufacturing the optical glass rod according to the present invention, the optical glass rod is constituted by joining the main body member and the end member having the antireflection film on one end surface. Is formed by vacuum deposition, it is not necessary to set the length of the main body member to enter the vacuum deposition machine, and the required length of the optical glass rod having antireflection films on both end faces can be easily secured. .
また、本発明に係るレーザ発生装置によれば、共振器の光路上に配置する光学ガラスロッドの長さを、容易に長く設定できるので、共振器の幾何学的光路長を抑制しつつ、光学的光路長を十分に長くして、レーザ光の発光時間(パルス幅)を延長でき、また、光学ガラスロッドの両端面に反射防止膜を備えるので、光学ガラスロッドの両端面でレーザ光が反射して、光学部品の破壊や効率の低下を招くことを回避できる。 Further, according to the laser generator of the present invention, the length of the optical glass rod disposed on the optical path of the resonator can be easily set long, so that the optical path length of the resonator is suppressed while suppressing the geometric optical path length. The optical path length can be made sufficiently long to extend the laser light emission time (pulse width), and the anti-reflection film is provided on both end faces of the optical glass rod, so that the laser light is reflected at both end faces of the optical glass rod. Thus, it is possible to avoid the destruction of the optical component and the decrease in efficiency.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る光学ガラスロッドを備えたレーザ発生装置(共振器)を示す。
図1に示すレーザ発生装置1は、レーザ発振源となるレーザロッド2、該レーザロッドを励起させるための励起ランプ(フラッシュランプ)3、リアミラー4、フロントミラー5、光学ガラスロッド6、及び、Qスイッチ7を備える。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a laser generator (resonator) provided with an optical glass rod according to the present invention.
A
レーザロッド2として、例えばYAGロッドなどを用いることができる。そして、励起ランプ3は、レーザロッド2に対して平行に配置され、この励起ランプ3を点灯すると、ランプ光のエネルギーがレーザロッド2に集められ、レーザロッド2内が十分なエネルギー状態になると、レーザロッド2から光の分子が放出され、2つのミラー4,5間で反射を繰り返することで、レーザ発振に至る。
As the
リアミラー4は全反射ミラーであるのに対し、フロントミラー5(出力ミラー)は、レーザ光の一部を透過し、発振したレーザ光の一部がフロントミラー5から外部へ出射される。
Qスイッチ7は、最初レーザ共振器のQ値を低くしてレーザ発振を抑制し、レーザロッド2中の励起状態にある粒子数が十分に大きくなった時点で、共振器のQ値を急激に上げてレーザ発振させることで、ピークエネルギーの高いレーザ光を発生させる。
The rear mirror 4 is a total reflection mirror, whereas the front mirror 5 (output mirror) transmits part of the laser light, and part of the oscillated laser light is emitted from the front mirror 5 to the outside.
The
光学ガラスロッド6は、光学ガラス製のロッド状部材であり、2つのミラー4,5間で反射を繰り返すレーザ光の光路上に、高屈折率媒質である光学ガラスロッド6を配置することで、2つのミラー4,5間の距離(幾何学的光路長)を変えずに、光学的光路長が長くなり、これによって、レーザ光の発光時間(パルス幅)が延長される。
即ち、レーザ光の発光時間(パルス幅)は、共振器長Lに比例して長くなるため、光学ガラスロッド6を共振器内の光路上に配置することで、幾何学的な共振器長Lを変えずに、光学的な共振器長(光学的光路長)を長くして、レーザ光の発光時間(パルス幅)を延長する。
The
That is, since the emission time (pulse width) of the laser light becomes longer in proportion to the resonator length L, the geometric resonator length L can be obtained by arranging the
ここで、光学ガラスロッド6の端面でレーザ光が反射すると、正規のレーザ発振以外の発振が発生して、光学部品の破壊や効率の低下を起こすため、光学ガラスロッド6は、その両端面に反射防止膜6aを備えている。
反射防止膜6aは、光学ガラスロッド6の端面に屈折率の異なる層として設け、反射防止膜6aの表面における反射光と、光学ガラスロッド6の端面における反射光との位相を逆転させて打ち消すことで反射光を軽減するものであり、例えばSiO2やTiO2やTa2O5などの無機材料を用い、真空蒸着法によって形成される。
Here, if the laser light is reflected at the end face of the
The
光学ガラスロッド6は、図2に示すように、本体部材6bと、該本体部材6bの両端それぞれに接合される一対の端部部材6cとを含んでなる。
端部部材6cの一端面には反射防止膜6aが形成されていて、端部部材6cの反射防止膜6aが設けられない側の他端面と、本体部材6bの両端面とが、オプティカルコンタクトによって接合される。
尚、端部部材6cの長さは、例えば10mm程度であるのに対し、本体部材6bの長さは、例えば50cmを超えるものである。
As shown in FIG. 2, the
An
The length of the
ここで、光学ガラスロッド6の製造方法を、図3に従って概略的説明する。
まず、それぞれ規定の長さとした光学ガラス製のロッドである、本体部材6bと端部部材6cとを用意し(ステップS11,ステップS21)、本体部材6bの両端面を精密研磨する(ステップS12)。
一方、端部部材6cについては、反射防止膜6aを設ける一端面を研磨すると共に、反射防止膜6aを設けない他端面(本体部材6bとの接合面)を精密研磨し(ステップS22)、係る研磨作業後に、端部部材6cの一端面に、真空蒸着法によって反射防止膜6aを形成する(ステップS23)。
本体部材6bの両端面及び端部部材6cの他端面の精密研磨においては、オプティカルコンタクトによる接合を可能とする面精度、例えば面精度=λ/10程度にまで研磨する。尚、端部部材6cは、研磨工程後に反射防止膜6aを形成させるようにしてもよい。
Here, the manufacturing method of the
First, a
On the other hand, for the
In the precision polishing of both end surfaces of the
研磨及び反射防止膜6aの形成を終えると、本体部材6b両端面それぞれに、端部部材6cの他端面(反射防止膜6aが設けられない側の端面)を密着させ、オプティカルコンタクトにより接合させて、両端面に反射防止膜6aを備えた光学ガラスロッド6を形成する(ステップS13)。
尚、本体部材6bと端部部材6cとの接合方法としては、オプティカルコンタクトの他、透過性が高くレーザの発振波長を吸収しないUV接着剤(光学接着剤)による接着なども可能である。但し、本実施形態のように、Qスイッチ7を備えることでレーザ光のピークパワーが大きいレーザ発生装置1では、レーザ光によって接合面の接着剤が破壊され易いので、上記のように、オプティカルコンタクト(光学溶着)によって、本体部材6bと端部部材6cとを接合することがより好ましい。
When the polishing and the formation of the
As a method for joining the
上記光学ガラスロッド6によれば、本体部材6bには反射防止膜6aを設けないので、本体部材6bを真空蒸着機に入れる必要がなく、従って、本体部材6bの長さが真空蒸着機に入る長さに制限されることがなく、共振器の光学的光路長の延長に要求される任意の長さに設定できる。
一方、端部部材6cは、光学ガラスロッド6の長さを定めるものではなく、反射防止膜6aを両端に設けるために、本体部材6bの両端面に接合するものであり、前述のように、例えば10mm程度の長さ(厚さ)があれば十分であり、これは、一般的な真空蒸着機に対して容易に入れることができる長さ(大きさ)である。
従って、光学ガラスロッド6の長さとして、一般的な真空蒸着機に入れることが難しい長さが要求される場合であっても、真空蒸着機によって形成される反射防止膜6aを両端に備えた光学ガラスロッド6を形成することができる。
According to the
On the other hand, the
Therefore, even when the length of the
また、本体部材6bと端部部材6cとの接合を、オプティカルコンタクトによって行えば、高出力レーザを発生させるレーザ発生装置1においても、接合面が破壊されることがなく、また、接着剤を用いないので、接合面からの溶解・溶出の発生がなく、安定してレーザ光を発生させることができる。
更に、上記光学ガラスロッド6を共振器内の光路上に備えれば、レーザ光の発光時間(パルス幅)を要求レベルまで延長するのに必要な長さに光学ガラスロッド6の長さを設定でき、要求の発光時間のレーザ光を出射できる。
また、光学ガラスロッド6の両端面に設けた反射防止膜6aによって、光学ガラスロッド6の両端面でレーザ光の反射が抑制されるから、正規のレーザ発振以外の発振が発生することを防止でき、光学部品の破壊や効率の低下を回避できる。
Further, if the
Further, if the
In addition, the
尚、上記実施形態では、本体部材6bと、反射防止膜6aを備えた端部部材6cとを接合してなる光学ガラスロッド6を、共振器内の光路上に配置したが、光学ガラスロッド6の配置は共振器内に限定されない。
例えば、レーザ発生装置1から出射されたレーザ光を、偏光ビームスプリッタなどによって2つの光束に分離し、分離した一方の光束の光路長を、他方の光束よりも長くし、係る光路長差を付与した2つの光束を合成することで、レーザ光の発光時間(パルス幅)を延長する構成において、長い光路長を与える光束の光路上に前記光学ガラスロッド6を配置して、幾何学的光路長差よりも長い光学的光路長差を与えるようにすることができる。
また、光学ガラスロッド6を共振器内に配置する場合に、共振器内にQスイッチを備えないレーザ発生装置であってもよく、また、共振器内の光路上にSHG結晶やTHG結晶を配置したレーザ発生装置であってもよい。
In the above embodiment, the
For example, the laser light emitted from the
Further, when the
1…レーザ発生装置
2…レーザロッド
3…励起ランプ
4…リアミラー
5…フロントミラー
6…光学ガラスロッド
6a…反射防止膜
6b…本体部材
6c…端部部材
7…Qスイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
本体部材と、該本体部材よりも全長が短くかつ反射防止膜を一端面に備えた一対の端部部材とからなり、前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面を接合してなる光学ガラスロッド。 An optical glass rod having antireflection films on both end faces,
A main body member and a pair of end members having a shorter overall length than the main body member and provided with an antireflection film on one end surface. The other end surface of the end member is joined to each of both end surfaces of the main body member. An optical glass rod.
一対の端部部材それぞれの一端面に、反射防止膜を形成するステップと、
前記端部部材よりも長い本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面を接合するステップと、
を含む光学ガラスロッドの製造方法。 A method for producing an optical glass rod having antireflection films on both end faces,
Forming an antireflection film on one end face of each of the pair of end members;
Bonding the other end surface of the end member to each of both end surfaces of the main body member longer than the end member;
The manufacturing method of the optical glass rod containing this.
前記本体部材の両端面を研磨するステップと、
前記端部部材の他端面を研磨するステップと、
前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面をオプティカルコンタクトによって接合するステップと、
を含む請求項3記載の光学ガラスロッドの製造方法。 Performing the joining comprises:
Polishing both end faces of the body member;
Polishing the other end surface of the end member;
Bonding the other end surface of the end member to each of both end surfaces of the body member by optical contact;
The manufacturing method of the optical glass rod of Claim 3 containing this.
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