JP2570253B2 - レーザビーム共振器系およびレーザビーム伝送系 - Google Patents

レーザビーム共振器系およびレーザビーム伝送系

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JP2570253B2
JP2570253B2 JP60065374A JP6537485A JP2570253B2 JP 2570253 B2 JP2570253 B2 JP 2570253B2 JP 60065374 A JP60065374 A JP 60065374A JP 6537485 A JP6537485 A JP 6537485A JP 2570253 B2 JP2570253 B2 JP 2570253B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えば大出力CO2レーザ等の共振器内及び
伝送光路におけるレーザ光の外形規制のためのアパーチ
ヤの構造の改良に関するものである。
〔従来の技術〕
第9図及び第10図は各々,従来のレーザビーム共振器
系の主要部を示す構成図であり,例えば大出力CO2レー
ザの共振器内にレーザビームの外形を規制するアパーチ
ヤを設けたものである。各図において,(1)はアパー
チヤ,(2b)はアパーチヤ冷却剤の通路,(4a)(4b)
は各々レーザ活性媒質を挾んで対向して配置された共振
器ミラー及びレーザ出力ミラー,(5)はアパーチヤ
(1)への入射レーザビーム,(6)はアパーチヤから
の通過レーザビームである。また矢印(9)は共振器よ
りの出射レーザビームである。
次に動作について説明する。共振器内において,共振
器ミラー(4a)に向うレーザビーム(5)を,この共振
器ミラー(4a)とレーザ活性媒質との間に設けられたア
パーチヤ(1)によつて,その外形を規制し,良質なレ
ーザ出力モードを得る。
又,第10図に示すように,レーザビームの吸収による
アパーチヤ(1)の温度上昇を押える為に,アパーチヤ
(1)と一体となつた冷却剤通路(2b)に冷却剤を流通
させ,冷却を行う。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の,モード規制用アパーチヤを適用したレーザビ
ーム共振系は,以上の様に構成されているので,レーザ
ビームが直接入射するアパーチヤのエツジ部分は,温度
上昇による溶融,破損が生じたり、エツジ部分の高温化
に共う,近傍のガス温度上昇による屈折率変化によつ
て,レーザビームのモードに悪影響を及ぼす等の問題点
があつた。
本発明は上記の様な問題点を解消する為になされたも
ので,まわりの装置及びアパーチヤ自身の装置の損傷を
防ぎ,とくにレーザビーム共振器系においては,アパー
チヤ近傍のガス温度上昇を防ぎ,これらによつて安定し
た高品質モードのレーザ発振が可能なレーザビーム共振
器系及びレーザビーム伝送系を得る事を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係るレーザビーム共振器系は、レーザ活性媒
質を挟んで対向して配置された共振器ミラー、及び上記
共振器ミラーのいずれか一方と上記レーザ活性媒質との
間に設けられ、レーザビームの外径を規制するアパーチ
ャを備えたものにおいて、上記アパーチャの上記レーザ
活性媒質側の表面が上記レーザビームに対し反射面をな
し、この反射面からの反射光が上記レーザビームの光軸
より離れて設けられ、上記アパーチャから熱的に独立し
た反射光吸収体に受光されるとともに、上記アパーチャ
の上記反射面の裏側の表面に迷光吸収体を有し、上記ア
パーチャを回り込み上記共振器ミラーによって反射され
たレーザビームが上記迷光吸収体によって吸収されるよ
うにしたものである。
また、アパーチャの反射面と反射光吸収体のレーザビ
ーム吸収面とが光軸を介して対面しているものである。
また、アパーチャの反射面と反射光吸収体のレーザビ
ーム吸収面とが光軸に対し同じ側となるものである。
また、反射光吸収体に放熱フィンを設けたものであ
る。
また、アパーチャの反射面を凸面とし、反射光に発散
角を持たせたものである。
さらに、共振器構造は不安定型であるものである。
また、本発明に係るレーザビーム伝送系は、レーザビ
ーム伝送路中に配置されたアパーチャにより外径を規制
してレーザビームを伝送するものにおいて、上記アパー
チャのレーザビーム伝送方法と対面する側の表面が上記
レーザビームに対して反射面をなし、この反射面からの
反射光が上記レーザビームの光軸より離れて設けられ、
上記アパーチャから熱的に独立した反射光吸収体に受光
されるとともに、上記アパーチャの上記反射面の裏側の
表面に迷光吸収体を有し、上記アパーチャを回り込み光
学素子によって反射されたレーザビームが上記迷光吸収
体によって吸収されるようにしたものである。
〔作用〕
本発明に於ける反射吸収型アパーチヤは,アパーチヤ
への入射光を,アパーチヤの反射面で完全に反射し,か
つこの反射光を,光軸から大きく離れ熱的に独立した吸
収体に完全吸収させる事で,アパーチヤ自身の損傷,溶
融,及びアパーチヤ近傍のガス温度の上昇を防ぐととも
に、アパーチャを回り込んだ迷光をアパーチャに取り付
けられた迷光吸収体で吸収し、レーザビームの品質が低
下するのを防いでいる。
〔発明の実施例〕
以下,本発明の一実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例によるレーザビーム共振器
系の主要部を示す構成図,第2図及び第3図は本発明の
他の実施例によるレーザビーム共振器系の主要部を示す
構成図である。図において,(1)はレーザ活性媒質側
の表面がレーザビームに対し反射面(1a)をなしたアパ
ーチヤ,(2)はアパーチヤ(1)の反射面(1a)から
の反射光がレーザビームの光軸より離れて設けられ,ア
パーチヤ(1)から熱的に独立した反射光吸収体であ
り,(2a)はレーザビーム吸収面,(2b)は冷却剤通路
である。(3)はアパーチヤ裏面に取り付けた迷光低減
用の迷光吸収体,(5)はアパーチヤへの入射光で,
(5a)はアパーチヤの開口へ入射するレーザビーム,
(5b)はアパーチヤにより反射規制されるレーザビーム
である。(7)はアパーチヤによる反射光,(8a)は幾
可光学的及び回折・散乱等によつてアパーチヤ(1)を
回り込んだ光で,(8b)はこの光(8a)が共振器ミラー
(4a)及びアパーチヤ裏面で反射伝搬し,迷光となつた
ものである。
第1図に於て,高反射率の反射面を有するアパーチヤ
(1)に入射したレーザビーム(5b)は,反射され,光
軸から大きく離れ熱的に独立した反射光吸収体(2)に
向い全て吸収される。アパーチヤの高反射率化の具体的
方策としては、CO2レーザの場合,アパーチヤ材料とし
て高反射率の金属,たとえば銅や黄銅を用い,表面を鏡
面仕上げをし,さらには金蒸着を行う等の表面処理をす
る事が考えられる。これらによつてアパーチヤのレーザ
ビーム吸収による温度上昇は大幅に低減され,アパーチ
ヤ自体の溶融,損傷及びアパーチヤ近傍のガス温度上昇
による屈折率変化に共うレーザビームモードの悪化を防
ぐ事が出来る。
第2図に示すように,反射光吸収体(2)の内径r1
アパーチヤに入射するビーム径r2より大きくできるの
で,反射光吸収体表面での反射光の強度をアパーチヤ表
面の反射光の高度より弱くする事が出来る。
反射光吸収体(2)は冷却剤の通路(2b)を持つてお
り,これに冷却剤を通す事で冷却を行つている。
第1図及び第3図に示すように,アパーチヤ裏面に
は,レーザビームの迷光吸収体(3)が装着してある。
この吸収体がない場合,第2図に示す様に幾何光学的,
もしくは,回折,散乱等によつてアパーチヤを回り込ん
だレーザビーム(8a)が,共振器ミラー(4a)とアパー
チヤ裏面を反射伝搬し,迷光(8b)となつて周辺部品及
びレーザ発振に悪影響を及ぼす。これに対し,第1図及
び第3図に示す様にアパーチヤ裏面に迷光吸収体(3)
が装着してある場合には,アパーチヤを回り込んだ光
(8a)は共振器ミラー(4a)によつて反射された後,迷
光吸収体(3)によつて吸収されるので迷光の発生を防
ぐ事が出来る。
上記実施例では,アパーチヤの入射光反射面(1a)
と,反射レーザビーム吸収面(2a)は,光軸を介して対
面していたが,第4図に示す様な,反射面(1a)とレー
ザビーム吸収面(2a)が光軸に対して同じ側にある様な
構造にしても良い。
また上記実施例では,反射光吸収体(2)は冷却剤通
路(2b)に冷却剤を通す事で冷却を行つていたが,第5
図に示す様に反射光の吸収体(2)に放熱フイン(2c)
を設ける事で冷却する事も可能である。さらには,この
放熱フイン(2c)にガスを圧送し強制冷却を行つたり,
前述の冷却剤による冷却と併用する事も考えられる。
さらに,上記実施例では,アパーチヤの反射面(1a)
の断面形状は直線になつていたが,第6図に示す様に,
この反射面(1a)を凸面状にし,反射光(7)に発散角
を持たせ,レーザビーム吸収面(2a)でのレーザビーム
強度をさらに低減させる事も出来る。
また第7図は,不安定型共振器構造を持つ大出力CO2
レーザ装置に,上記実施例で示したアパーチヤを適用し
た場合で,(4a)(4c)は共振器ミラー,(4b)はレー
ザ出力ミラーである。
反射吸収型アパーチヤ(1)に入射する光軸近傍のレ
ーザビーム(5a)に対するアパーチヤ入射部のレーザー
ビーム(5b)の相対強度は,安定型共振器の基本モード
に比べ不安定型共振器のモードや,安定型共振器の高次
モードの方が大きくなる。従つてこの反射吸収型アパー
チヤは,第7図に示す様な不安定型共振器構造を持つレ
ーザビーム共振器系に適用したり安定型共振器を持つレ
ーザの高次モードカツトを行う場合にアパーチヤエツジ
部の溶融損傷を防ぐと言う意味に於て,特に有効であ
る。
さらにまた,レーザビーム伝送路中にアパーチヤを配
置し,外形を規制してレーザビームを伝送するレーザビ
ーム伝送系に対しても,上述したような各種の反射吸収
型アパーチヤを適用することができる。
第8図は,本発明の他の実施例によるレーザビーム伝
送系の主要部を示す構成図であり,アパーチヤ(1)の
レーザビーム伝送方向と対面する側の表面(1a)がレー
ザビームに対し反射面をなしている。
規制する伝送レーザビームが大出力CO2レーザ等のレ
ーザビームである場合,従来のアパーチヤであると,ア
パーチヤエツジ部の高温化にともなう損傷,溶融が発生
するが,反射吸収型アパーチヤであると,アパーチヤ入
射光を完全に反射するので,上述の様なアパーチヤの損
傷,溶融を防ぐ事が出来る。
また,アパーチヤをレンズ(10)の様な光学素子の近
傍で使用する場合には,これらからの反射光(8c)がア
パーチヤ裏面と光学素子の間で多重反射を繰り返し,迷
光となり,不都合である。第8図ではこれを防ぐ為にア
パーチヤ裏面にレーザビームの迷光吸収体(3)を装着
している。
また,以上のレーザビーム共振器系およびレーザビー
ム伝送系は大出力CO2レーザに限らず,他の大出力レー
ザにおいても有効である。
〔発明の効果〕
以上のように,この発明によれば,レーザビーム共振
器系およびレーザビーム伝送系において,アパーチヤの
レーザ活性媒質側あるいはレーザビーム伝送方向と対面
する側の表面がレーザビームに対し反射面をなし,この
反射面からの反射光がレーザビームの光軸より離れて設
けられ,上記アパーチヤから熱的に独立した反射光吸収
体に受光されるようにしたので,アパーチヤ自体の損
傷,溶融を防ぐことができるという効果がある、また、
とくにレーザビーム共振器系においては、アパーチャ近
傍のガス温度上昇による屈折率変化を防ぐことが出来、
さらにアパーチャの反射光を光軸から離れた反射光吸収
体に完全に吸収させることも光軸近傍のガス温度上昇に
よる屈折率変化の防止に役立っており、さらにまた、ア
パーチャの反射面の裏側の表面に迷光吸収体を設けたこ
とにより、回折、散乱等によりアパーチャを回り込んだ
レーザビームが共振器ミラーや光学素子とアパーチャ裏
面とを反射伝搬した迷光を吸収することにより、迷光が
周辺部品及びレーザ発信に悪影響を及ぼすことを防止す
ることができるという効果がある。これらのことより共
振器系の信頼性及びレーザビームのモード及び出力の安
定性が向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるレーザビーム共振器系
の主要部を示す構成図,第2図ないし第7図はそれぞれ
本発明の他の実施例によるレーザビーム共振器系の主要
部を示す構成図,第8図は本発明の他の実施例によるレ
ーザビーム伝送系の主要部を示す構成図,並びに第9図
及び第10図は従来のレーザビーム共振器系の主要部を示
す構成図である。 (1)……アパーチヤ,(1a)……反射面,(2)……
反射光吸収体,(2a)……レーザビーム吸収面,(2c)
……放熱フイン,(4a)……共振器ミラー,(5)……
入射レーザビーム,(7)……反射光。 なお,図中,同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−153785(JP,A) 特開 昭58−79787(JP,A) 特開 昭55−124289(JP,A) 実開 昭56−142001(JP,U) 実開 昭57−203576(JP,U) 実開 昭59−129261(JP,U)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ活性媒質を挟んで対向して配置され
    た共振器ミラー、及び上記共振器ミラーのいずれか一方
    と上記レーザ活性媒質との間に設けられ、レーザビーム
    の外径を規制するアパーチャを備えたものにおいて、上
    記アパーチャの上記レーザ活性媒質側の表面が上記レー
    ザビームに対し反射面をなし、この反射面からの反射光
    が上記レーザビームの光軸より離れて設けられ、上記ア
    パーチャから熱的に独立した反射光吸収体に受光される
    とともに、上記アパーチャの上記反射面の裏側の表面に
    迷光吸収体を有し、上記アパーチャを回り込み上記共振
    器ミラーによって反射されたレーザビームが上記迷光吸
    収体によって吸収されることを特徴とするレーザビーム
    共振器系。
  2. 【請求項2】アパーチャの反射面と反射光吸収体のレー
    ザビーム吸収面とが光軸を介して対面している請求項1
    記載のレーザビーム共振器系。
  3. 【請求項3】アパーチャの反射面と反射光吸収体のレー
    ザビーム吸収面とが光軸に対し同じ側となる請求項1記
    載のレーザビーム共振器系。
  4. 【請求項4】反射光吸収体に放熱フィンを設けた請求項
    1ないし3のいずれかに記載のレーザビーム共振器系。
  5. 【請求項5】アパーチャの反射面を凸面とし、反射光に
    発散角を持たせた請求項1ないし4のいずれかに記載の
    レーザビーム共振器系。
  6. 【請求項6】共振器構造は不安定型である請求項1ない
    し5のいずれかに記載のレーザビーム共振器系。
  7. 【請求項7】レーザビーム伝送路中に配置されたアパー
    チャにより外径を規制してレーザビームを伝送するもの
    において、上記アパーチャのレーザビーム伝送方法と対
    面する側の表面が上記レーザビームに対して反射面をな
    し、この反射面からの反射光が上記レーザビームの光軸
    より離れて設けられ、上記アパーチャから熱的に独立し
    た反射光吸収体に受光されるとともに、上記アパーチャ
    の上記反射面の裏側の表面に迷光吸収体を有し、上記ア
    パーチャを回り込み光学素子によって反射されたレーザ
    ビームが上記迷光吸収体によって吸収されることを特徴
    とするレーザビーム伝送系。
JP60065374A 1985-03-29 1985-03-29 レーザビーム共振器系およびレーザビーム伝送系 Expired - Lifetime JP2570253B2 (ja)

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