JP2022032654A - 固体レーザ発振器 - Google Patents

固体レーザ発振器 Download PDF

Info

Publication number
JP2022032654A
JP2022032654A JP2020136664A JP2020136664A JP2022032654A JP 2022032654 A JP2022032654 A JP 2022032654A JP 2020136664 A JP2020136664 A JP 2020136664A JP 2020136664 A JP2020136664 A JP 2020136664A JP 2022032654 A JP2022032654 A JP 2022032654A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mirror
solid
laser beam
wavelength conversion
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020136664A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7438057B2 (ja
Inventor
邦明 岩城
Kuniaki Iwaki
匠悟 松田
Shogo Matsuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Disco Corp
Original Assignee
Disco Abrasive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Disco Abrasive Systems Ltd filed Critical Disco Abrasive Systems Ltd
Priority to JP2020136664A priority Critical patent/JP7438057B2/ja
Publication of JP2022032654A publication Critical patent/JP2022032654A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7438057B2 publication Critical patent/JP7438057B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

【課題】波長変換結晶によるウォークオフの影響を抑制することができる内部波長変換方式の固体レーザ発振器を提供すること。【解決手段】固体レーザ発振器１は、レーザ媒質２０を第一のミラー３１および第二のミラー４１で挟んで構成される共振器１１と、第一のミラー３１とレーザ媒質２０との間に配置され、レーザ媒質２０によって発振された基本波長のレーザビーム１３０を第二次高調波のレーザビーム１４０へと変換する波長変換結晶５０と、波長変換結晶５０とレーザ媒質２０との間に配置され、波長変換結晶５０で波長変換された第二次高調波のレーザビーム１４０を波長変換結晶５０側へと反射し、基本波長のレーザビーム１３０を透過するダイクロイックミラー６１と、を備え、第一のミラー３１は平面ミラーであり、レーザ媒質２０とダイクロイックミラー６１との間に配置されたレンズ７１を更に有し、全体として共焦点共振器を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、固体レーザ発振器に関する。
加工用レーザとして広く実用化されているＮｄ：ＹＡＧレーザ等の固体レーザ発振器の多くは、発振波長領域が１μｍ付近の近赤外域に限られているため、近赤外域の波長に対する吸収率が低い材料においては加工効率が悪いという問題点がある。このため、ＬｉＢ３Ｏ５（リチウムトリボレート；ＬＢＯ）、ＫＴｉＯＰＯ４（ＫＴＰ）、β－ＢａＢ２Ｏ４（バリウムボーレート；ＢＢＯ）等の非線形光学結晶を使用して、発振波長を第二次高調波、第三次高調波等のより短波長の領域に変換して、加工対象物の表面における反射率を低下させてレーザ光の吸収を高めることにより加工効率を向上させる方法が提案されている（特許文献１参照）。
非線形光学結晶を使用した波長変換には、共振器の外部で波長変換する共振器外部波長変換方式と、共振器の内部で波長変換する共振器内部波長変換方式とがある。基本波のレーザ光から高調波のレーザ光への変換効率を上げるためには、非線形光学結晶に高いパワー密度で基本波のレーザ光を集光する必要があるので、共振器内部波長変換方式は、共振器外部波長変換方式と比較して、変換効率が優れている。
一般的な固体レーザ媒質は、基本波レーザ光は殆ど吸収しないが、波長変換されたレーザ光、特に短波長側に変換されたレーザ光に対しては高い吸収特性を持つ場合が多い。そこで、共振器内部波長変換方式では、波長変換されたレーザ光がレーザ媒質に入射しないように、共振器内の光路中に、基本波レーザ光と波長変換されたレーザ光とを分離するための誘電多層膜ミラーを配置している。これにより、波長変換されたレーザ光が固体レーザ媒質に吸収されることを防止し、かつ波長変換されたレーザ光のみを共振器外に取り出して、効率よく波長変換されたレーザ光を取り出すようにしている。
特開２００７－５３１６０号公報
ところで、非線形光学結晶を使用した波長変換では、波長変換結晶の複屈折によるウォークオフの影響で互いに数１００μｍ程度離れた２つのＳＨＧ（Second Harmonic Generation）光軸が生じる。一般的に用いられる共焦点共振器と呼ばれる共振器のミラーは曲率を有する凹面ミラーであるため、共振器外に取り出す際に凹レンズ効果で斜め方向に出射されて、この２つの光軸の間隔が更に広がってしまう。これにより、収差の影響で、集光スポットが歪んで形成されてしまうため、レーザ加工による加工品質が低下する可能性があるという問題があった。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、波長変換結晶によるウォークオフの影響を抑制することができる内部波長変換方式の固体レーザ発振器を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の固体レーザ発振器は、レーザ媒質を第一のミラーおよび第二のミラーで挟んで構成される共振器と、該第一のミラーと該レーザ媒質との間に配置され、該レーザ媒質によって発振された基本波長のレーザビームを第二次高調波のレーザビームへと変換する波長変換結晶と、該波長変換結晶と該レーザ媒質との間に配置され、該波長変換結晶で波長変換された第二次高調波のレーザビームを該波長変換結晶側へと反射し、基本波長のレーザビームを透過するダイクロイックミラーと、を備える固体レーザ発振器であって、該第一のミラーは平面ミラーであり、該レーザ媒質と該ダイクロイックミラーとの間に配置されたレンズを更に有し、全体として共焦点共振器を構成することを特徴とする。
該波長変換結晶は、Ｔｙｐｅ－１のＳＨＧ結晶であってもよい。
該第一のミラーおよび該ダイクロイックミラーの少なくとも一方は、ウェッジ形状であってもよい。
該ダイクロイックミラーと該レーザ媒質との間に配置され、該ダイクロイックミラーの端面からの戻り光を遮光する遮光部材を更に有してもよい。
該レーザビームを集光する集光レンズと、該集光レンズにより集光されたレーザビームを入射する光ファイバーと、を更に備えてもよい。
また、本発明の固体レーザ発振器は、レーザ媒質を第一のミラーおよび第二のミラーで挟んで構成される共振器と、該第一のミラーと該レーザ媒質との間に配置され、該レーザ媒質によって発振された基本波長のレーザビームを第二次高調波のレーザビームへと変換する波長変換結晶と、該波長変換結晶と該レーザ媒質との間に配置され、該波長変換結晶で波長変換された第二次高調波のレーザビームを該波長変換結晶側へと反射し、基本波長のレーザビームを透過するダイクロイックミラーと、を備える固体レーザ発振器であって、該第一のミラーは平面ミラーであり、該ダイクロイックミラーは凹面ミラーまたは凸面ミラーであることを特徴とする。
該ダイクロイックミラーは、該波長変換結晶によるウォークオフで分離したレーザビームが所定の位置で重畳するように角度調整可能であるようにしてもよい。
本願発明は、波長変換結晶によるウォークオフの影響を抑制することができる内部波長変換方式の固体レーザ発振器を提供できる。
図１は、第１実施形態に係る固体レーザ発振器の構成を模式的に示す模式図である。 図２は、図１の固体レーザ発振器によって発振されたレーザビームの集光状態を示す模式図である。 図３は、比較例の固体レーザ発振器によって発振されたレーザビームの集光状態を示す模式図である。 図４は、第２実施形態に係る固体レーザ発振器の構成を模式的に示す模式図である。 図５は、第３実施形態に係る固体レーザ発振器の構成を模式的に示す模式図である。 図６は、第４実施形態に係る固体レーザ発振器の構成を模式的に示す模式図である。 図７は、第５実施形態に係る固体レーザ発振器の構成を模式的に示す模式図である。 図８は、第６実施形態に係る固体レーザ発振器の構成を模式的に示す模式図である。 図９は、第１変形例に係る固体レーザ発振器の構成を模式的に示す模式図である。 図１０は、第２変形例に係る固体レーザ発振器の構成を模式的に示す模式図である。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
〔第１実施形態〕
まず、第１実施形態に係る固体レーザ発振器１を図面に基づいて説明する。図１は、第１実施形態に係る固体レーザ発振器１の構成を模式的に示す模式図である。図１に示すように、固体レーザ発振器１は、共振器１１と、波長変換結晶５０と、ダイクロイックミラー６１と、レンズ７１と、を備える。共振器１１は、レーザ媒質２０を第一のミラー３１および第二のミラー４１で挟んで構成される。なお、以下の説明において、固体レーザ発振器１がレーザ媒質２０で発生させたレーザビーム１２０を基本波長のレーザビーム１３０と称し、波長変換結晶５０で波長変換させたレーザビーム１２０を第二次高調波のレーザビーム１４０と称するものとする。第二次高調波のレーザビーム１４０は、基本波長のレーザビーム１３０の２倍波である。
レーザ媒質２０は、不図示の励起源によって励起されて、基本波長のレーザビーム１３０を発振させる。レーザ媒質２０から発振した基本波長のレーザビーム１３０は、第一のミラー３１と第二のミラー４１との間で反射して往復することで増幅される。レーザ媒質２０は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶、Ｎｄ：ＹＬＦ結晶等を含む。レーザ媒質２０の入射面には、例えば、入射した基本波長のレーザビーム１３０が透過する誘電多層反射防止膜が形成される。
第一のミラー３１は、共振器１１において基本波長のレーザビーム１３０を往復させる出力側の端部に配置される。第一のミラー３１には、基本波長のレーザビーム１３０および第二次高調波のレーザビーム１４０が入射する。第一のミラー３１は、基本波長のレーザビーム１３０を反射する。第一のミラー３１は、第二次高調波のレーザビーム１４０を透過させて共振器１１の外部に出射させる。
第一のミラー３１は、第１実施形態において、両面が平面でかつ両面が平行に形成される平面ミラーである。第一のミラー３１の入射面には、例えば、基本波長のレーザビーム１３０が反射し、第二次高調波のレーザビーム１４０が透過する誘電多層膜が形成される。
第二のミラー４１は、共振器１１において基本波長のレーザビーム１３０を往復させる出力側とは反対側の端部に配置される。第二のミラー４１には、基本波長のレーザビーム１３０が入射する。第二のミラー４１は、基本波長のレーザビーム１３０を反射する。
第二のミラー４１は、第１実施形態において、入射面に凹面が形成される凹面ミラーである。第二のミラー４１の入射面には、例えば、入射した基本波長のレーザビーム１３０が反射する誘電多層膜が形成される。
波長変換結晶５０は、第一のミラー３１とレーザ媒質２０との間の光軸上に配置される。波長変換結晶５０は、レーザ媒質２０によって発振された基本波長のレーザビーム１３０を第二次高調波のレーザビーム１４０へと変換する。波長変換結晶５０は、例えば、ＬＢＯ、ＫＴＰ、ＢＢＯ等の非線形光学結晶である。
波長変換結晶５０は、第１実施形態において、入射した基本波長のレーザビーム１３０を、その２倍波である第二次高調波のレーザビーム１４０として出射するＴｙｐｅ－１のＳＨＧ（Second Harmonic Generation）結晶である。波長変換結晶５０の入射面には、例えば、入射した基本波長のレーザビーム１３０および第二次高調波のレーザビーム１４０が透過する誘電多層反射防止膜が形成される。
ダイクロイックミラー６１は、波長変換結晶５０とレーザ媒質２０との間の光軸上に配置される。ダイクロイックミラー６１は、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過する。ダイクロイックミラー６１は、波長変換結晶５０で波長変換された第二次高調波のレーザビーム１４０を波長変換結晶５０側へと反射する。ダイクロイックミラー６１は、基本波長のレーザビーム１３０を透過する。
ダイクロイックミラー６１は、第１実施形態において、両面が平面でかつ両面が平行に形成される平面ミラーである。ダイクロイックミラー６１の波長変換結晶５０側の入射面には、例えば、入射した基本波長のレーザビーム１３０が透過し、第二次高調波のレーザビーム１４０が反射する誘電多層反射防止膜が形成される。ダイクロイックミラー６１のレーザ媒質２０側の入射面には、例えば、入射した基本波長のレーザビーム１３０が透過する誘電多層反射防止膜が形成される。
ダイクロイックミラー６１は、第１実施形態において、光軸に対して角度調整可能に構成される。ダイクロイックミラー６１の角度を調整することで、波長変換結晶５０によるウォークオフで分離した第二次高調波のレーザビーム１４０（例えば、図２参照）を、所定の位置で重畳させることが可能である。
レンズ７１は、レーザ媒質２０とダイクロイックミラー６１との間に配置される。レンズ７１は、図１に示す一例では両凸レンズとして図示しているが、第１実施形態では凸レンズであればよい。
平面ミラーである第一のミラー３１と凸レンズであるレンズ７１との組み合わせは、第二のミラー４１の凹面の曲率半径と同一の曲率半径を有する凹面ミラーと同等である。なお、第一のミラー３１およびレンズ７１による仮想の凹面ミラーの曲率半径は、第二のミラー４１の曲率半径に等しい。これにより、第一のミラー３１およびレンズ７１と、第二のミラー４１とは、全体として共焦点共振器を構成する。
次に、固体レーザ発振器１による集光状態について説明する。図２は、図１の固体レーザ発振器１によって発振されたレーザビーム１２０の集光状態を示す模式図である。図３は、比較例の固体レーザ発振器９によって発振されたレーザビーム１２０の集光状態を示す模式図である。なお、図３に示す比較例の固体レーザ発振器９において、図１および図２に示す第１実施形態の固体レーザ発振器１と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。また、図２および図３において、レーザ媒質２０および第二のミラー４１は、図示を省略する。
図２に示す集光レンズ１００は、固体レーザ発振器１を搭載するレーザ加工装置に設けられる。なお、本発明では集光レンズ１００を固体レーザ発振器に設けてもよい（例えば、後述の図９の固体レーザ発振器７）。集光レンズ１００は、第１実施形態において、両凸の単レンズである。集光レンズ１００は、第一のミラー３１から出射した第二次高調波のレーザビーム１４０を、集光スポット１５０に集光させる。
図２および図３に示すように、比較例の固体レーザ発振器９は、第１実施形態の固体レーザ発振器１と比較して、第一のミラー３１およびレンズ７１の代わりに第一のミラー３９を備える点で異なる。第一のミラー３９は、入射面に第二のミラー４１（図１参照）の凹面の曲率半径と同一の曲率半径を有する凹面ミラーである。これにより、第一のミラー３９と、第二のミラー４１とは、全体として共焦点共振器を構成する。
第１実施形態の固体レーザ発振器１および比較例の固体レーザ発振器９では、いずれも波長変換結晶５０の複屈折によるウォークオフの影響で、第二次高調波のレーザビーム１４０が複数（図２および図３では２つ）の光軸に分離している。
比較例の固体レーザ発振器９では、第一のミラー３９が凹面ミラーであるため、第二次高調波のレーザビーム１４０が、第一のミラー３９を通過する際に斜め方向に出射する。これにより、第二次高調波のレーザビーム１４０の複数の光軸の間隔が集光レンズ１００に向かうにつれて広がる。第二次高調波のレーザビーム１４０は、集光レンズ１００に斜め方向に入射して、集光スポット１６０に集光される。この際、集光スポット１６０は、収差の影響で歪んだ形状に形成される。
これに対し、第１実施形態の固体レーザ発振器１では、第一のミラー３１が平面ミラーであるため、第二次高調波のレーザビーム１４０が、第一のミラー３１を通過する際に複数の光軸が互いに平行であるように出射する。これにより、第二次高調波のレーザビーム１４０の複数の光軸の間隔が集光レンズ１００に入射するまで維持される。第二次高調波のレーザビーム１４０は、集光レンズ１００に平行に入射して、集光スポット１５０に集光されるので、集光スポット１５０に集光されるビーム像が出射直後のビーム像から歪むことを抑制できる。更に、ダイクロイックミラー６１の角度が調整可能であることによって、集光スポット１５０において、２つに分離するビーム像を１つに結合させることができる。
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る固体レーザ発振器２を図面に基づいて説明する。図４は、第２実施形態に係る固体レーザ発振器２の構成を模式的に示す模式図である。なお、図４に示す第２実施形態の固体レーザ発振器２において、図１に示す第１実施形態の固体レーザ発振器１と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
図４に示すように、第２実施形態の固体レーザ発振器２は、第１実施形態の固体レーザ発振器１と比較して、共振器１１の代わりに、共振器１２を備え、更にレンズ８２を備える点で異なる。共振器１２は、レーザ媒質２０を第一のミラー３１および第二のミラー４２で挟んで構成される。すなわち、共振器１２は、第１実施形態の共振器１１と比較して、第二のミラー４１の代わりに第二のミラー４２を含む点で異なる。
第２実施形態の第二のミラー４２は、第１実施形態の第二のミラー４１と比較して、凹面ミラーではなく、両面が平面で形成される平面ミラーである点で異なる。
レンズ８２は、レーザ媒質２０と第二のミラー４２との間に配置される。レンズ８２は、図４に示す一例では両凸レンズとして図示しているが、第２実施形態では凸レンズであればよい。
平面ミラーである第二のミラー４２と凸レンズであるレンズ８２との組み合わせは、第１実施形態の凹面ミラーである第二のミラー４１と同等である。すなわち、第二のミラー４２とレンズ８２との組み合わせは、第１実施形態の第二のミラー４１の凹面の曲率半径と同一の曲率半径を有する凹面ミラーと同等である。これにより、第一のミラー３１およびレンズ７１と、第二のミラー４２およびレンズ８２とは、全体として共焦点共振器を構成する。
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る固体レーザ発振器３を図面に基づいて説明する。図５は、第３実施形態に係る固体レーザ発振器３の構成を模式的に示す模式図である。なお、図５に示す第３実施形態の固体レーザ発振器３において、図１に示す第１実施形態の固体レーザ発振器１と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
図５に示すように、第３実施形態の固体レーザ発振器３は、第１実施形態の固体レーザ発振器１と比較して、共振器１１およびレンズ７１の代わりに、共振器１３およびレンズ７３を備える点で異なる。共振器１３は、レーザ媒質２０を第一のミラー３１および第二のミラー４３で挟んで構成される。すなわち、共振器１３は、第１実施形態の共振器１１と比較して、第二のミラー４１の代わりに第二のミラー４３を含む点で異なる。
第３実施形態の第二のミラー４３は、第１実施形態の第二のミラー４１と比較して、凹面ミラーではなく、入射面に凸面が形成される凸面ミラーである点で異なる。
第３実施形態のレンズ７３は、第１実施形態のレンズ７１と比較して、凹レンズである点で異なる。レンズ７３は、図５に示す一例ではダイクロイックミラー６１側の面に凹面が形成される片凹レンズとして図示しているが、第３実施形態では凹レンズであればよい。
凸面ミラーである第二のミラー４３と凹レンズであるレンズ７３との組み合わせは、第１実施形態の凹面ミラーである第二のミラー４１と両凸レンズであるレンズ７１との組み合わせと同等である。これにより、第一のミラー３１、第二のミラー４３およびレンズ７３は、全体として共焦点共振器を構成する。
〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態に係る固体レーザ発振器４を図面に基づいて説明する。図６は、第４実施形態に係る固体レーザ発振器４の構成を模式的に示す模式図である。なお、図６に示す第４実施形態の固体レーザ発振器４において、図１に示す第１実施形態の固体レーザ発振器１と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
図６に示すように、第４実施形態の固体レーザ発振器４は、第１実施形態の固体レーザ発振器１と比較して、共振器１１およびダイクロイックミラー６１の代わりに、共振器１４およびダイクロイックミラー６４を備え、更に遮光部材９４を備える点で異なる。共振器１４は、レーザ媒質２０を第一のミラー３４および第二のミラー４１で挟んで構成される。すなわち、共振器１４は、第１実施形態の共振器１１と比較して、第一のミラー３１の代わりに第一のミラー３４を含む点で異なる。
第４実施形態の第一のミラー３４は、第１実施形態の第二のミラー４１と比較して、両面が光軸に垂直で両面が平行に形成されるミラーではなく、光軸に垂直な面に対して微小な角度を有しかつ両面が非平行に形成されるウェッジ形状のミラーである点で異なる。
第４実施形態のダイクロイックミラー６４は、第１実施形態のダイクロイックミラー６１と比較して、両面が光軸に垂直で両面が平行に形成されるミラーではなく、光軸に垂直な面に対して微小な角度を有しかつ両面が非平行に形成されるウェッジ形状のダイクロイックミラーである点で異なる。
第一のミラー３４の波長変換結晶５０側の面と、ダイクロイックミラー６４の波長変換結晶５０側の面とは、図６に示す一例では光軸に垂直な面に対して傾く方向が同一であるとして図示しているが、第４実施形態では同一でなくてもよい。なお、第４実施形態に限定されず、第一のミラー３４およびダイクロイックミラー６４のいずれか一方がウェッジ形状であってもよい。第一のミラー３４およびダイクロイックミラー６４の少なくとも一方をウェッジ形状にすることによって、裏面反射光がレーザ媒質２０に侵入して寄生発振が生じることによるレーザ発振の壊乱を抑制することができる。
遮光部材９４は、ダイクロイックミラー６４とレーザ媒質２０との間に配置される。遮光部材９４は、ダイクロイックミラー６４とレーザ媒質２０との間を通過する基本波長のレーザビーム１３０の一部を遮光する。遮光部材９４は、ダイクロイックミラー６４の端面からの基本波長のレーザビーム１３０の戻り光を遮光する。遮光部材９４は、第４実施形態において、光軸近傍の基本波長のレーザビーム１３０を透過するアパーチャである。
〔第５実施形態〕
次に、第５実施形態に係る固体レーザ発振器５を図面に基づいて説明する。図７は、第５実施形態に係る固体レーザ発振器５の構成を模式的に示す模式図である。なお、図７に示す第５実施形態の固体レーザ発振器５において、図６に示す第４実施形態の固体レーザ発振器４と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
図７に示すように、第５実施形態の固体レーザ発振器５は、第４実施形態の固体レーザ発振器４と比較して、ダイクロイックミラー６４およびレンズ７１の代わりに、ダイクロイックミラー６５を備える点で異なる。
第５実施形態のダイクロイックミラー６５は、第４実施形態のダイクロイックミラー６４と比較して、ウェッジ形状の平面ミラーではなく、レーザ媒質２０側の面に凸面が形成される平凸面ミラーである点で異なる。
平凸面ミラーであるダイクロイックミラー６５は、第４実施形態のウェッジ形状の平面ミラーであるダイクロイックミラー６４および凸レンズであるレンズ７１の組み合わせと同等である。
〔第６実施形態〕
次に、第６実施形態に係る固体レーザ発振器６を図面に基づいて説明する。図８は、第６実施形態に係る固体レーザ発振器６の構成を模式的に示す模式図である。なお、図８に示す第６実施形態の固体レーザ発振器６において、図７に示す第５実施形態の固体レーザ発振器５と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
図８に示すように、第６実施形態の固体レーザ発振器６は、第４実施形態の固体レーザ発振器４と比較して、ダイクロイックミラー６４およびレンズ７１の代わりに、ダイクロイックミラー６６を備える点で異なる。
第６実施形態のダイクロイックミラー６６は、第４実施形態のダイクロイックミラー６４と比較して、ウェッジ形状の平面ミラーではなく、波長変換結晶５０側の面に凹面が形成される平凹面ミラーである点で異なる。
平凹面ミラーであるダイクロイックミラー６６は、第４実施形態のウェッジ形状の平面ミラーであるダイクロイックミラー６４および凸レンズであるレンズ７１の組み合わせと同等である。
以上説明したように、各実施形態に係る固体レーザ発振器１、２、３、４、５、６は、
従来の固体レーザ発振器において出力側の端部に配置される凹面ミラー（例えば、図３に示す第一のミラー３９）を、平面ミラー（例えば、第一のミラー３１）およびレンズ（例えば、レンズ７１）の組み合わせで代替し、全体として共焦点共振器を構成している。また、固体レーザ発振器１、２、３、４、５、６は、平面ミラーとレンズとの間に波長変換結晶５０とダイクロイックミラー６１、６４、６５、６６とを配置している。
これにより、従来の固体レーザ発振器のように凹面ミラーの影響で、波長変換結晶５０のウォークオフで分離した光軸の間隔を更に広げることを抑制し、光軸の間隔を広げずに外部に取り出すことが可能である。
更に、ダイクロイックミラー６１、６４、６５、６６の角度を調整可能に構成することで、外部の集光スポット１５０において２つの光軸による第二次高調波のレーザビーム１４０を重畳させることができる。このため、波長変換結晶５０によるウォークオフの影響を抑制して集光性を改善し、加工品質を向上することができる。
また、ダイクロイックミラー６４、６５、６６を、ウェッジ形状、平凸形状または平凹形状にし、遮光部材９４を設けることによって、裏面反射光がレーザ媒質２０に侵入して寄生発振が生じることによるレーザ発振の壊乱を抑制することができる。これにより、安定的なレーザ発振を実現できる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、後述の第１変形例に示す光ファイバーや、第２変形例に示すＴＨＧ（Third Harmonic Generation）結晶を更に備えてもよい。
〔第１変形例〕
図９は、第１変形例に係る固体レーザ発振器７の構成を模式的に示す模式図である。図９に示す第１変形例の固体レーザ発振器７は、図１に示す第１実施形態の固体レーザ発振器１と比較して、集光レンズ１００および光ファイバー１１０を更に備える点で異なる。
光ファイバー１１０には、集光レンズ１００により集光された第二次高調波のレーザビーム１４０が入射される。これにより、伝送する第二次高調波のレーザビーム１４０の位置および角度を、自由に動かすことができる。
〔第２変形例〕
図１０は、第２変形例に係る固体レーザ発振器８の構成を模式的に示す模式図である。図１０に示す第２変形例の固体レーザ発振器８は、図１に示す第１実施形態の固体レーザ発振器１と比較して、波長変換結晶５８を更に備える点で異なる。
波長変換結晶５８は、入射した２倍波の第二次高調波のレーザビーム１４０を、更に基本波長のレーザビーム１３０の３倍波である第三次高調波のレーザビームへと変換するＴＨＧ結晶である。波長変換結晶５８は、第２変形例において、第一のミラー３１と後続する光学部品との間の光軸上にモータ等の移動機構によって移動可能に配置される。
これにより、波長変換結晶５８を光軸上に配置している状態のみ第三次高調波のレーザビームを出力させることができる。また、レーザビームの照射によって波長変換結晶５８に焼け等が発生した際に、移動機構で波長変換結晶５８の位置を少しずつずらすことによって、継続的に波長変換結晶５８を使用することが可能である。
なお、上記の第１変形例および第２変形例では、第１実施形態の構成に対して、光ファイバー１１０または波長変換結晶５８を設けたが、本発明では、第２実施形態から第６実施形態の構成に対して光ファイバー１１０または波長変換結晶５８を設けてもよい。
１、２、３、４、５、６、７、８、９ 固体レーザ発振器
１１、１２、１３、１４ 共振器
２０ レーザ媒質
３１、３４、３９ 第一のミラー
４１、４２、４３ 第二のミラー
５０、５８ 波長変換結晶
６１、６４、６５、６６ ダイクロイックミラー
７１、７３ レンズ
８２ レンズ
９４ 遮光部材
１００ 集光レンズ
１１０ 光ファイバー
１２０ レーザビーム
１３０ 基本波長のレーザビーム
１４０ 第二次高調波のレーザビーム
１５０、１６０ 集光スポット

Claims (7)

  1. レーザ媒質を第一のミラーおよび第二のミラーで挟んで構成される共振器と、
    該第一のミラーと該レーザ媒質との間に配置され、該レーザ媒質によって発振された基本波長のレーザビームを第二次高調波のレーザビームへと変換する波長変換結晶と、
    該波長変換結晶と該レーザ媒質との間に配置され、該波長変換結晶で波長変換された第二次高調波のレーザビームを該波長変換結晶側へと反射し、基本波長のレーザビームを透過するダイクロイックミラーと、
    を備える固体レーザ発振器であって、
    該第一のミラーは平面ミラーであり、
    該レーザ媒質と該ダイクロイックミラーとの間に配置されたレンズを更に有し、全体として共焦点共振器を構成することを特徴とする、
    固体レーザ発振器。
  2. 該波長変換結晶は、Ｔｙｐｅ－１のＳＨＧ結晶であることを特徴とする、
    請求項１に記載の固体レーザ発振器。
  3. 該第一のミラーおよび該ダイクロイックミラーの少なくとも一方は、ウェッジ形状であることを特徴とする、
    請求項１または２に記載の固体レーザ発振器。
  4. 該ダイクロイックミラーと該レーザ媒質との間に配置され、該ダイクロイックミラーの端面からの戻り光を遮光する遮光部材を更に有することを特徴とする、
    請求項３に記載の固体レーザ発振器。
  5. 該レーザビームを集光する集光レンズと、
    該集光レンズにより集光されたレーザビームを入射する光ファイバーと、
    を更に備えることを特徴とする、
    請求項１または２に記載の固体レーザ発振器。
  6. レーザ媒質を第一のミラーおよび第二のミラーで挟んで構成される共振器と、
    該第一のミラーと該レーザ媒質との間に配置され、該レーザ媒質によって発振された基本波長のレーザビームを第二次高調波のレーザビームへと変換する波長変換結晶と、
    該波長変換結晶と該レーザ媒質との間に配置され、該波長変換結晶で波長変換された第二次高調波のレーザビームを該波長変換結晶側へと反射し、基本波長のレーザビームを透過するダイクロイックミラーと、
    を備える固体レーザ発振器であって、
    該第一のミラーは平面ミラーであり、
    該ダイクロイックミラーは凹面ミラーまたは凸面ミラーであることを特徴とする、
    固体レーザ発振器。
  7. 該ダイクロイックミラーは、該波長変換結晶によるウォークオフで分離したレーザビームが所定の位置で重畳するように角度調整可能であることを特徴とする、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の固体レーザ発振器。
JP2020136664A 2020-08-13 2020-08-13 固体レーザ発振器 Active JP7438057B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020136664A JP7438057B2 (ja) 2020-08-13 2020-08-13 固体レーザ発振器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020136664A JP7438057B2 (ja) 2020-08-13 2020-08-13 固体レーザ発振器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022032654A true JP2022032654A (ja) 2022-02-25
JP7438057B2 JP7438057B2 (ja) 2024-02-26

Family

ID=80350130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020136664A Active JP7438057B2 (ja) 2020-08-13 2020-08-13 固体レーザ発振器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7438057B2 (ja)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6587487B2 (en) 2000-12-19 2003-07-01 Photonics Industries International, Inc. Harmonic laser
KR100764424B1 (ko) 2006-08-30 2007-10-05 삼성전기주식회사 파장변환 레이저 장치 및 이에 사용되는 비선형 광학결정
JP5319990B2 (ja) 2007-09-28 2013-10-16 富士フイルム株式会社 モード同期固体レーザ装置
US8287131B2 (en) 2007-11-27 2012-10-16 Panasonic Corporation Wavelength conversion laser
JP2008147687A (ja) 2008-01-09 2008-06-26 Nidek Co Ltd 眼科用レーザ装置
JPWO2012124266A1 (ja) 2011-03-17 2014-07-17 パナソニック株式会社 波長変換レーザ光源及び画像表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7438057B2 (ja) 2024-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3265173B2 (ja) 固体レーザ装置
JP5290958B2 (ja) レーザ波長変換装置
KR102344775B1 (ko) 제3 고조파 생성을 위한 고효율 레이저 시스템
JP2016532882A (ja) 円形出力ビーム用の高効率単一パス高調波発生器
JP4231829B2 (ja) 内部共振器型和周波混合レーザ
JP2006156677A (ja) 固体レーザ発振器
JP4202730B2 (ja) 固体レーザ装置
JP4428382B2 (ja) レーザ光源装置及びこれを用いた画像生成装置
JP2004111542A (ja) 半導体レーザ装置
JP4760954B2 (ja) レーザ光源装置及びこれを用いた画像生成装置
US9543732B2 (en) Laser wavelength conversion apparatus
JP7438057B2 (ja) 固体レーザ発振器
EP0998694B1 (en) High beam quality optical parametric oscillator
JP5170439B2 (ja) 固体レーザ発振器
US20040095980A1 (en) Solid-state laser device
JP3197820B2 (ja) 固体レーザ装置
US7912102B2 (en) Intracavity wavelength conversion solid-state laser generator
JPH01274487A (ja) 光波長変換装置
JP6842725B2 (ja) レーザー装置およびレーザー発振方法
JP5690146B2 (ja) 波長変換素子および波長変換装置
JPH09232665A (ja) 出力安定化第二高調波光源
JPH05341334A (ja) 波長変換装置
JP2021132127A (ja) 半導体レーザ励起固体レーザ
JPH06164048A (ja) 高調波発生装置
JP3074772B2 (ja) 第２高調波発生装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230629

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240130

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7438057

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150