JP2595010B2 - 光励起式レーザ装置 - Google Patents
光励起式レーザ装置Info
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- JP2595010B2 JP2595010B2 JP2921088A JP2921088A JP2595010B2 JP 2595010 B2 JP2595010 B2 JP 2595010B2 JP 2921088 A JP2921088 A JP 2921088A JP 2921088 A JP2921088 A JP 2921088A JP 2595010 B2 JP2595010 B2 JP 2595010B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/0915—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
- H01S3/092—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp
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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、ランプにより光励起する光励起式レーザ
装置に関し、特にその発振効率の改良に関するものであ
る。
装置に関し、特にその発振効率の改良に関するものであ
る。
第２図は例えばCLEO（Conference on Lasers and
Electro−Optics）′86（９−13 June 1986 Sanfr
ancisco TUK23）で発表されたレーザ励起用のランプの
正面図および断面図であり、図において、１はフラッシ
ュランプ、11はプラズマ、12はプラズマ11を閉じ込める
ためのガラス管、13は誘電体多層膜コート、14はコーテ
ィング13を通過した光、15はコーティング13により反射
された光である。
Electro−Optics）′86（９−13 June 1986 Sanfr
ancisco TUK23）で発表されたレーザ励起用のランプの
正面図および断面図であり、図において、１はフラッシ
ュランプ、11はプラズマ、12はプラズマ11を閉じ込める
ためのガラス管、13は誘電体多層膜コート、14はコーテ
ィング13を通過した光、15はコーティング13により反射
された光である。
この種のランプは通常、第３図に示すような構成によ
りレーザ励起が行なわれる。第３図において、２は例え
ばNd−YAG等のレーザ媒質、３はランプ１の光を集光す
るための反射集光器、4,5はそれぞれ全反射鏡，部分反
射鏡である。６は部分反射５より取り出されたレーザビ
ームである。
りレーザ励起が行なわれる。第３図において、２は例え
ばNd−YAG等のレーザ媒質、３はランプ１の光を集光す
るための反射集光器、4,5はそれぞれ全反射鏡，部分反
射鏡である。６は部分反射５より取り出されたレーザビ
ームである。
次に動作について説明する。
ランプ１により発生した励起光は集光器３により効率
的にレーザ媒質２に吸収され、レーザ媒質２を励起す
る。励起されたエネルギーは全反射鏡４と部分反射鏡５
よりなる光共振器により共振され、位相，波長のそろっ
たいわゆるコヒーレント光となって部分反射鏡５より取
り出される。
的にレーザ媒質２に吸収され、レーザ媒質２を励起す
る。励起されたエネルギーは全反射鏡４と部分反射鏡５
よりなる光共振器により共振され、位相，波長のそろっ
たいわゆるコヒーレント光となって部分反射鏡５より取
り出される。
ランプ１による励起光の波長による影響について一般
に使用されているキセノンフラッシュランプでNdを励起
する場合を例に詳細に説明する。励起光源１による発光
のスペクトル分布は、例えば第４図に示すように紫外か
ら赤外までの全領域にひろがっている。ところがレーザ
本体中にドープされた活性イオンであるNdを励起するた
めの光の波長は第５図に示されるように約400nmから900
nmの範囲にしか存在しない。従って励起光の他の波長の
光は上記レーザ媒質２の励起には役立たない。それのみ
ならず、上記のレーザ媒質２は紫外光照射により着色さ
れる（ソーラリゼーション）ため、紫外光を除去する必
要がある。またレーザ媒質２の励起に寄与せず、レーザ
媒質２の温度上昇の原因となる赤外光を除去する必要も
ある。そこで第７図に示すようにランプ１の外壁に誘電
体多層膜13をコーティングし、多層膜の透過率を第６図
（ａ）に示すように形成し、紫外線や900nm以上の赤外
線を反射する策が取られていた。
に使用されているキセノンフラッシュランプでNdを励起
する場合を例に詳細に説明する。励起光源１による発光
のスペクトル分布は、例えば第４図に示すように紫外か
ら赤外までの全領域にひろがっている。ところがレーザ
本体中にドープされた活性イオンであるNdを励起するた
めの光の波長は第５図に示されるように約400nmから900
nmの範囲にしか存在しない。従って励起光の他の波長の
光は上記レーザ媒質２の励起には役立たない。それのみ
ならず、上記のレーザ媒質２は紫外光照射により着色さ
れる（ソーラリゼーション）ため、紫外光を除去する必
要がある。またレーザ媒質２の励起に寄与せず、レーザ
媒質２の温度上昇の原因となる赤外光を除去する必要も
ある。そこで第７図に示すようにランプ１の外壁に誘電
体多層膜13をコーティングし、多層膜の透過率を第６図
（ａ）に示すように形成し、紫外線や900nm以上の赤外
線を反射する策が取られていた。
ところが、ランプ自体にコーティングを施した場合、
第７図（ａ）に示すようにコーティング膜を通過する入
射角により光の感じる膜厚が変化する。垂直入射による
膜厚を１に規格化すると、入射角θにより相対膜厚は第
７図（ａ）に示すように変化する。ランプ内径とコーテ
ィング部分反射鏡の径がほぼ等しいため、入射角は45゜
以上の大きな値も許容され、相対膜厚は２倍以上とな
り、波長に対するコーティング膜の透過率が第６図
（ｂ）のように変化することが判明した。図から明らか
なように、最適波長以外の波長域の光も透過され、また
最適波長域の透過率も減少している。
第７図（ａ）に示すようにコーティング膜を通過する入
射角により光の感じる膜厚が変化する。垂直入射による
膜厚を１に規格化すると、入射角θにより相対膜厚は第
７図（ａ）に示すように変化する。ランプ内径とコーテ
ィング部分反射鏡の径がほぼ等しいため、入射角は45゜
以上の大きな値も許容され、相対膜厚は２倍以上とな
り、波長に対するコーティング膜の透過率が第６図
（ｂ）のように変化することが判明した。図から明らか
なように、最適波長以外の波長域の光も透過され、また
最適波長域の透過率も減少している。
従来の光励起式レーザ装置の透過波長選択コーティン
グを施したランプでは、ランプ径とコーティングの施さ
れている部分の径がほぼ等しく構成されているので、コ
ーティング部の透過波長が計算値よりもずれたものとな
り、高効率の励起ができないなどの問題点があった。
グを施したランプでは、ランプ径とコーティングの施さ
れている部分の径がほぼ等しく構成されているので、コ
ーティング部の透過波長が計算値よりもずれたものとな
り、高効率の励起ができないなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、コーティング部の透過波長をレーザ励起に
適したものにでき、これにより励起効率を向上できる光
励起式レーザ装置を得ることを目的とする。
れたもので、コーティング部の透過波長をレーザ励起に
適したものにでき、これにより励起効率を向上できる光
励起式レーザ装置を得ることを目的とする。
この発明に係る光励起式レーザ装置は、励起用ランプ
を該ランプの内径の２倍以上の内径をもち、その内面あ
るいは外面に透過波長選択用コーティングがなされてい
る円筒内に設置したものである。
を該ランプの内径の２倍以上の内径をもち、その内面あ
るいは外面に透過波長選択用コーティングがなされてい
る円筒内に設置したものである。
この発明においては、透過波長選択用コーティングの
施されている径をランプ径に比して十分大きくし、コー
ティング層からみると上記ランプが点光源に近くなるよ
うに構成したから、ランプ光はコーティング層へほぼ垂
直に入射するため、設計通りの波長選択性が得られる。
施されている径をランプ径に比して十分大きくし、コー
ティング層からみると上記ランプが点光源に近くなるよ
うに構成したから、ランプ光はコーティング層へほぼ垂
直に入射するため、設計通りの波長選択性が得られる。
以下、この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光励起式レーザ装置
を示す図であり、図において、11はプラズマ、12はプラ
ズマ11を封じるガラス管、17はその径がガラス管12の径
の２倍以上であるガラス管、18はガラス管17の外周面に
例えばSiO2,Ta2O2,MgF2,ThF等により多層コートされた
透過波長選択膜である。ガラス管12,17の間には冷却用
媒体が流通されている。
を示す図であり、図において、11はプラズマ、12はプラ
ズマ11を封じるガラス管、17はその径がガラス管12の径
の２倍以上であるガラス管、18はガラス管17の外周面に
例えばSiO2,Ta2O2,MgF2,ThF等により多層コートされた
透過波長選択膜である。ガラス管12,17の間には冷却用
媒体が流通されている。
次に動作について説明する。
ランプ１内プラズマ11により発生した光は円周方向に
拡がって進行する。ここで誘電体多層膜18は第６図
（ａ）の如くレーザ励起に有効な光のみを透過し、集光
路３によりレーザ媒質２励起する。紫外あるい900nm以
上の赤外光は誘電体多層膜18により反射され、プラズマ
11に再吸収され、再び光となって放射される。
拡がって進行する。ここで誘電体多層膜18は第６図
（ａ）の如くレーザ励起に有効な光のみを透過し、集光
路３によりレーザ媒質２励起する。紫外あるい900nm以
上の赤外光は誘電体多層膜18により反射され、プラズマ
11に再吸収され、再び光となって放射される。
ところで、ランプ管の内径をr,コーティングが施され
た管の外径をＲとすると、ランプ光のコーティング膜へ
の最大入射角θは で与えられ、2r＜Ｒの条件のもとでは、θ＜26゜であり
第７図（ｂ）からわかるように入射角θによる膜厚分布
は無視できるものである。
た管の外径をＲとすると、ランプ光のコーティング膜へ
の最大入射角θは で与えられ、2r＜Ｒの条件のもとでは、θ＜26゜であり
第７図（ｂ）からわかるように入射角θによる膜厚分布
は無視できるものである。
従って2rb＜Ｒの条件をみたす本実施例では、コーテ
ィング層を透過した光の波長は設計値に近いものとな
り、効率的なレーザ励起が可能となる。
ィング層を透過した光の波長は設計値に近いものとな
り、効率的なレーザ励起が可能となる。
また、本実施例ではランプ管11とコーティングが施さ
れている管17の間に冷却媒体16を流通させているため、
これによりランプを冷却することが可能である。
れている管17の間に冷却媒体16を流通させているため、
これによりランプを冷却することが可能である。
なお、上記実施例ではNdを含む固体レーザの場合につ
いて述べたが、コーティング膜の製作手法により他のレ
ーザにおける最適波長を選択することも可能である。
いて述べたが、コーティング膜の製作手法により他のレ
ーザにおける最適波長を選択することも可能である。
また、上記実施例では管の外壁にコーティング膜を施
したものについて述べたが、これは管の内面に施しても
よく、上記実施例と同様の効果を奏する。
したものについて述べたが、これは管の内面に施しても
よく、上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば光励起式レーザ装置
において、レーザ媒質を励起するランプのランプ径とこ
れを収容する透過波長選択用コーティングの施されてい
る管の径との比を約２倍以上とし、コーティング層から
みると上記ランプが点光源に近くなるような構成とした
から、レーザ励起に最適な波長の光のみをレーザ媒質に
入射させることが可能となり、レーザ励起効率が上昇
し、不要入射光による余分な入熱を完全に防止でき、熱
レンズ効果によるレーザビームへの影響を完全に除去で
きる効果がある。
において、レーザ媒質を励起するランプのランプ径とこ
れを収容する透過波長選択用コーティングの施されてい
る管の径との比を約２倍以上とし、コーティング層から
みると上記ランプが点光源に近くなるような構成とした
から、レーザ励起に最適な波長の光のみをレーザ媒質に
入射させることが可能となり、レーザ励起効率が上昇
し、不要入射光による余分な入熱を完全に防止でき、熱
レンズ効果によるレーザビームへの影響を完全に除去で
きる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による光励起式レーザ装置
を示す断面図、第２図は従来の励起用ランプを示す図、
第３図は従来の光励起式レーザ装置を示す図、第４図，
第５図はランプの発光波長及びレーザの励起波長を示す
図、第６図は励起波長と多層膜の透過率を示す図、第７
図は多層膜への入射角と相対的膜厚の関係を説明するた
めの図である。 １はランプ、２はレーザ媒質、３は集光器、４は全反射
鏡、５は部分反射鏡、11はプラズマ、12はプラズマ管、
17はコーティング管、18はコーティング層。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
を示す断面図、第２図は従来の励起用ランプを示す図、
第３図は従来の光励起式レーザ装置を示す図、第４図，
第５図はランプの発光波長及びレーザの励起波長を示す
図、第６図は励起波長と多層膜の透過率を示す図、第７
図は多層膜への入射角と相対的膜厚の関係を説明するた
めの図である。 １はランプ、２はレーザ媒質、３は集光器、４は全反射
鏡、５は部分反射鏡、11はプラズマ、12はプラズマ管、
17はコーティング管、18はコーティング層。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ媒質をランプによって光励起するレ
ーザ装置において、 上記ランプは該ランプの内径の２倍以上の内径をもつ円
筒内に設置され、該円筒の内面あるいは外面に透過波長
選択用のコーティングがなされていることを特徴とする
光励起式レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2921088A JP2595010B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 光励起式レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2921088A JP2595010B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 光励起式レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01205483A JPH01205483A (ja) | 1989-08-17 |
| JP2595010B2 true JP2595010B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=12269829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2921088A Expired - Fee Related JP2595010B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 光励起式レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2595010B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02186685A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Tosoh Corp | 固体レーザー発振装置 |
| US7102141B2 (en) * | 2004-09-28 | 2006-09-05 | Intel Corporation | Flash lamp annealing apparatus to generate electromagnetic radiation having selective wavelengths |
-
1988
- 1988-02-10 JP JP2921088A patent/JP2595010B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01205483A (ja) | 1989-08-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |