JP2558523B2 - 半導体レーザ励起固体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ励起固体レーザ装置Info
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- pumped solid
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/0602—Crystal lasers or glass lasers
- H01S3/0606—Crystal lasers or glass lasers with polygonal cross-section, e.g. slab, prism
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- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
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- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属，半導体，セラミックス等の加工ある
いはコアギュレータとして医療に用いる高出力の半導体
レーザ励起固体レーザ装置に関するものである。
いはコアギュレータとして医療に用いる高出力の半導体
レーザ励起固体レーザ装置に関するものである。
（従来の技術） 従来、固体レーザ装置の励起には、アークランプやフ
ラッシュランプ等が用いられてきたが、励起効率が低い
ため、レーザ全体の効率は悪く、また、ランプや固体レ
ーザ媒質の放熱のために装置は大形とならざるを得なか
った。近年、高出力の半導体レーザが開発されるに及
び、これを固体レーザの励起光源として用いるようにな
ってきた。中でもNd:YAGレーザ媒質の軸端面を半導体レ
ーザで軸励起する方法は、最も効率よくしかも安定にTE
M00モードで発振する方法として注目されている。
ラッシュランプ等が用いられてきたが、励起効率が低い
ため、レーザ全体の効率は悪く、また、ランプや固体レ
ーザ媒質の放熱のために装置は大形とならざるを得なか
った。近年、高出力の半導体レーザが開発されるに及
び、これを固体レーザの励起光源として用いるようにな
ってきた。中でもNd:YAGレーザ媒質の軸端面を半導体レ
ーザで軸励起する方法は、最も効率よくしかも安定にTE
M00モードで発振する方法として注目されている。
この種の従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置につ
いて、第４図により説明する。同図において、従来の半
導体レーザ励起固体レーザ装置は、ネオジム（Nd）を注
入したNd:YAGロッド１を挟んで、上記のNd:YAGロッド１
の後端面に形成した平面状の内部反射鏡と凹面状の外部
反射鏡２で光共振器を形成したYAGレーザと、上記のNd:
YAGロッド１を励起する半導体レーザ３と、上記の半導
体レーザ３の出射光を上記のNd:YAGロッド１の後端面に
集光する集光レンズ４とから構成される。
いて、第４図により説明する。同図において、従来の半
導体レーザ励起固体レーザ装置は、ネオジム（Nd）を注
入したNd:YAGロッド１を挟んで、上記のNd:YAGロッド１
の後端面に形成した平面状の内部反射鏡と凹面状の外部
反射鏡２で光共振器を形成したYAGレーザと、上記のNd:
YAGロッド１を励起する半導体レーザ３と、上記の半導
体レーザ３の出射光を上記のNd:YAGロッド１の後端面に
集光する集光レンズ４とから構成される。
半導体レーザ３の出射光を集光レンズ４でNd:YAGロッ
ド１の軸端面に集光して、YAGレーザを励起する方法
は、軸励起のため半導体レーザ光とYAGレーザ光の結合
効率がよいため、励起効率が高いばかりでなく、TEM00
モードで安定して作動するが、励起箇所が１点で、しか
も、半導体レーザ３の高出力化に限界があるため、YAG
レーザの高出力化が難しいという問題がある。
ド１の軸端面に集光して、YAGレーザを励起する方法
は、軸励起のため半導体レーザ光とYAGレーザ光の結合
効率がよいため、励起効率が高いばかりでなく、TEM00
モードで安定して作動するが、励起箇所が１点で、しか
も、半導体レーザ３の高出力化に限界があるため、YAG
レーザの高出力化が難しいという問題がある。
この問題の解決策として、本発明者は、第５図，第６
図および第７図に示すような多角柱状Nd:YAGロッド１の
各多角柱構成面で、YAGレーザ光をスパイラル状に反射
させ、各構成面の反射点（●印）を複数の半導体レーザ
で励起する側面励起方式を提案した。
図および第７図に示すような多角柱状Nd:YAGロッド１の
各多角柱構成面で、YAGレーザ光をスパイラル状に反射
させ、各構成面の反射点（●印）を複数の半導体レーザ
で励起する側面励起方式を提案した。
発明者の提案した側面励起方式の半導体レーザ励起固
体レーザ装置について、説明する。第５図は本発明者に
よる半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成を示す斜視
図、第６図はその固体レーザ部を示す斜視図、第７図は
その固体レーザ媒質の展開図、第８図はその出力特性図
である。
体レーザ装置について、説明する。第５図は本発明者に
よる半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成を示す斜視
図、第６図はその固体レーザ部を示す斜視図、第７図は
その固体レーザ媒質の展開図、第８図はその出力特性図
である。
第５図において、本発明による半導体レーザ励起固体
レーザ装置は、一変の幅が5mm、長さが32mmの六角柱状
で、両端面中央に中心軸に対して角度θを11゜にした、
内部反射鏡となる反射面5aおよび出射面5bを形成したN
d:YAGロッド５と、第６図に破線で示すように、上記の
反射面5aから出射面5bに内部反射を繰り返しながら進む
YAGレーザ光の各反射点5cに合わせて、六角柱の各構成
面5dに対向するように配置したそれぞれ複数個のレンズ
一体形半導体レーザ６と、上記の出射面5bに相対向する
ように凹面側を配置した曲率半径1mの外部反射鏡７とか
ら構成されている。さらに、これらの構成部品の反射率
および透過率を、Nd:YAGロッド５の反射面5aが波長1.06
μｍに対して99％以上の反射率、その出射面5bが同じ波
長1.06μｍに対して99％の透過率、その六角柱構成面5d
が波長1.06μｍに対しては99％以上の反射率と波長0.80
9μｍに対して90％以上の透過率をそれぞれ有するよう
に、また、外部反射鏡７の凹面鏡面が、波長1.06μｍに
対して80％の反射率を有するようにコーティングを施し
た。
レーザ装置は、一変の幅が5mm、長さが32mmの六角柱状
で、両端面中央に中心軸に対して角度θを11゜にした、
内部反射鏡となる反射面5aおよび出射面5bを形成したN
d:YAGロッド５と、第６図に破線で示すように、上記の
反射面5aから出射面5bに内部反射を繰り返しながら進む
YAGレーザ光の各反射点5cに合わせて、六角柱の各構成
面5dに対向するように配置したそれぞれ複数個のレンズ
一体形半導体レーザ６と、上記の出射面5bに相対向する
ように凹面側を配置した曲率半径1mの外部反射鏡７とか
ら構成されている。さらに、これらの構成部品の反射率
および透過率を、Nd:YAGロッド５の反射面5aが波長1.06
μｍに対して99％以上の反射率、その出射面5bが同じ波
長1.06μｍに対して99％の透過率、その六角柱構成面5d
が波長1.06μｍに対しては99％以上の反射率と波長0.80
9μｍに対して90％以上の透過率をそれぞれ有するよう
に、また、外部反射鏡７の凹面鏡面が、波長1.06μｍに
対して80％の反射率を有するようにコーティングを施し
た。
その結果、第８図の出力特性図に示すように、発明者
の提案した半導体レーザ励起固体レーザ装置が発振する
ための、レンズ一体形半導体レーザ６の発振しきい入力
値は0.9W、最大出力は入力値が10Wのとき3.2Wであっ
た。なお、このときのレンズ一体形半導体レーザ６の一
個当りの出力は、0.28Wである。
の提案した半導体レーザ励起固体レーザ装置が発振する
ための、レンズ一体形半導体レーザ６の発振しきい入力
値は0.9W、最大出力は入力値が10Wのとき3.2Wであっ
た。なお、このときのレンズ一体形半導体レーザ６の一
個当りの出力は、0.28Wである。
（発明が解決しようとする課題） 発明者の提案した上述の側面励起方式の半導体レーザ
励起固体レーザ装置は、第４図に示した従来の軸励起方
式と同様に、半導体レーザ光とYAGレーザ光の結合効率
がよいため、励起効率が高いばかりでなく、TEM00モー
ドで安定に作動し、しかも多数のレンズ一体形半導体レ
ーザ６で励起するので高出力の半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置が得られる。しかしながら、六角柱状Nd:YAGロ
ッド５の端面を加工して、それぞれ両端面から突出する
反射面5aおよび出射面5bを加工するため、平面に加工す
ることは容易であるが、球面に加工することは難しいと
いう問題があった。そのため、出射面5bを平面とし、外
部反射鏡７を設ける必要があり、さらに小形化を進める
ことが難しいという問題があった。
励起固体レーザ装置は、第４図に示した従来の軸励起方
式と同様に、半導体レーザ光とYAGレーザ光の結合効率
がよいため、励起効率が高いばかりでなく、TEM00モー
ドで安定に作動し、しかも多数のレンズ一体形半導体レ
ーザ６で励起するので高出力の半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置が得られる。しかしながら、六角柱状Nd:YAGロ
ッド５の端面を加工して、それぞれ両端面から突出する
反射面5aおよび出射面5bを加工するため、平面に加工す
ることは容易であるが、球面に加工することは難しいと
いう問題があった。そのため、出射面5bを平面とし、外
部反射鏡７を設ける必要があり、さらに小形化を進める
ことが難しいという問題があった。
本発明は上記の問題を解決するもので、外部反射鏡の
ない超小形で高出力の半導体レーザ励起固体レーザ装置
を提供するものである。
ない超小形で高出力の半導体レーザ励起固体レーザ装置
を提供するものである。
（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するため、本発明は、六角柱状Nd:Y
AGロッドの六角柱構成面の端部に設けた突起部に反射面
および出射面を形成するものである。
AGロッドの六角柱構成面の端部に設けた突起部に反射面
および出射面を形成するものである。
（作 用） 上記の構成により、反斜面および出射面の加工は端面
に妨げられないので、容易になる。従って、出射面に容
易に球面加工を施すことができるため、外部反射鏡を省
くことができ、さらに小形化を進めることが可能とな
る。
に妨げられないので、容易になる。従って、出射面に容
易に球面加工を施すことができるため、外部反射鏡を省
くことができ、さらに小形化を進めることが可能とな
る。
（実施例） 本発明の一実施例について、第１図ないし第３図によ
り説明する。
り説明する。
第１図，第２図および第３図は、それぞれ本発明によ
る半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成を示す斜視
図、その固体レーザ部の斜視図および固体レーザ媒質の
展開図である。
る半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成を示す斜視
図、その固体レーザ部の斜視図および固体レーザ媒質の
展開図である。
これらの図に示す実施例が、第５図ないし第８図に示
した発明者の提案例と異なる点は、六角柱状Nd:YAGロッ
ド５の両端面近傍に、断面三角形の突起5eおよび5fを形
成し、これに軸中心線と11゜の傾斜角θをなす反射面5a
および出射面5bを設けた点と、外部反射鏡７の代りに、
上記の出射面5bを曲率半径1mの凸面に加工し、波長1.06
μｍに対し80％の反射率を持つようにコーティングを施
した点である。その他は変わらないので、同じ構成部品
には同一符号を付してその説明を省略する。
した発明者の提案例と異なる点は、六角柱状Nd:YAGロッ
ド５の両端面近傍に、断面三角形の突起5eおよび5fを形
成し、これに軸中心線と11゜の傾斜角θをなす反射面5a
および出射面5bを設けた点と、外部反射鏡７の代りに、
上記の出射面5bを曲率半径1mの凸面に加工し、波長1.06
μｍに対し80％の反射率を持つようにコーティングを施
した点である。その他は変わらないので、同じ構成部品
には同一符号を付してその説明を省略する。
また、その動作および出力特性も、発明者の提案と変
わらないので、その説明を省略する。
わらないので、その説明を省略する。
なお、本発明では、六角柱状Nd:YAGロッド５を用いた
が、角数を増加し、各構成面に対向して設置するレンズ
一体形半導体レーザの数を増やしてもよい。また、集光
レンズを一体に組み込んだが、光ファイバを利用して、
反射点5cを励起してもよい。
が、角数を増加し、各構成面に対向して設置するレンズ
一体形半導体レーザの数を増やしてもよい。また、集光
レンズを一体に組み込んだが、光ファイバを利用して、
反射点5cを励起してもよい。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、多角柱状固体
レーザ媒質に形成した反射面および出射面の加工が、極
めて容易となるため、出射面の凸球面加工が可能とな
り、外部反射鏡のない、超小形で高出力、且つ安価な半
導体レーザ励起固体レーザ装置が得られる。従って、高
出力を要する加工用および医療用に大きく貢献する。
レーザ媒質に形成した反射面および出射面の加工が、極
めて容易となるため、出射面の凸球面加工が可能とな
り、外部反射鏡のない、超小形で高出力、且つ安価な半
導体レーザ励起固体レーザ装置が得られる。従って、高
出力を要する加工用および医療用に大きく貢献する。
第１図，第２図および第３図は本発明による側面励起方
式の半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成を示す斜視
図、その六角柱状Nd:YAGロッドの斜視図およびその展開
図、第４図は従来の軸励起方式の半導体レーザ励起固体
レーザ装置の斜視図、第５図，第６図，第７図および第
８図は発明者が提案した側面励起方式の半導体レーザ励
起固体レーザ装置の構成を示す斜視図、その固体レーザ
部の斜視図、その固体レーザ媒質の展開図および出力特
性図である。 １……Nd:YAGロッド、2,7……外部反射鏡、３……半導
体レーザ、４……集光レンズ、５……六角柱状Nd:YAGロ
ッド、5a……反射面、5b……出射面、5c……反射点、5d
……六角柱構成面、5e,5f……突起、６……レンズ一体
形半導体レーザ。
式の半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成を示す斜視
図、その六角柱状Nd:YAGロッドの斜視図およびその展開
図、第４図は従来の軸励起方式の半導体レーザ励起固体
レーザ装置の斜視図、第５図，第６図，第７図および第
８図は発明者が提案した側面励起方式の半導体レーザ励
起固体レーザ装置の構成を示す斜視図、その固体レーザ
部の斜視図、その固体レーザ媒質の展開図および出力特
性図である。 １……Nd:YAGロッド、2,7……外部反射鏡、３……半導
体レーザ、４……集光レンズ、５……六角柱状Nd:YAGロ
ッド、5a……反射面、5b……出射面、5c……反射点、5d
……六角柱構成面、5e,5f……突起、６……レンズ一体
形半導体レーザ。
Claims (1)
- 【請求項１】多角柱状で、その両端近傍の多角柱構成面
に設けた突起に、上記の多角柱構成面と傾斜角を有する
反射面および出射面を形成し、且つ上記の反射面は平面
に、出射面は凸球面として光共振器を構成した固体レー
ザ媒質と、上記の多角柱構成面のスパイラル状の反射点
に集光するように配置した複数個の半導体レーザとから
構成された半導体レーザ励起固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14404289A JP2558523B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14404289A JP2558523B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0311681A JPH0311681A (ja) | 1991-01-18 |
| JP2558523B2 true JP2558523B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=15352969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14404289A Expired - Lifetime JP2558523B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2558523B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10026734A1 (de) * | 2000-05-30 | 2001-12-13 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optisch gepumpte oberflächenemittierende Halbleiterlaservorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung |
-
1989
- 1989-06-08 JP JP14404289A patent/JP2558523B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0311681A (ja) | 1991-01-18 |
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