JP2613831B2 - レーザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザ光取り出しの
ための開口を持つ出口ミラーを用いた不安定型共振器を
備えたレーザ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、開口を持つ出口ミラーを用い
た、従来の不安定型共振器の概略断面図である。図にお
いて、１０は全反射ミラー、２０は出口全反射ミラーで
ある。この出口全反射ミラー２０は、レーザ光に対する
反射率の高いミラー面２０１とその裏側にあって、開口
部２０２に面したミラー側面２０５をも含む領域の基盤
部とからな成っている。

【０００３】次に、動作について説明する。まず、両ミ
ラー１０及び２０の間に配置されたレーザ媒質が励起し
レーザ発振が生じる時、全反射ミラー１０により反射
し、出口全反射ミラー２０へ向かうレーザビームの内、
径路ｄとｅの間を進み、出口全反射ミラーの開口部２０
２へ進入したレーザビームが外部へ取り出される。その
際、この開口部を通過するレーザビームは角度θだけ回
折し、レーザ光８を光軸ａ側へ広げる。従って、本来の
ビーム径路ｃと実際の径路ｂの差が出口全反射ミラーエ
ッジ部２０３により吸収され、熱に変換される。

【０００４】図６は上記不安定型共振器を含む気体レー
ザ装置の概略断面図である。図において、上記不安定型
共振器に相当する全反射ミラーが１１、出口全反射ミラ
ーが２１であり、夫々筒状の容器３０１の両端部にＯリ
ング３２１及び３２２をはさんではめ込まれた、全反射
ミラー保持部品３１１と出口全反射ミラー保持部品３１
２とに装着されている。３１２には、出口全反射ミラー
の開口部に対応する位置に、レーザ光を取り出すため
の、透過率の高い材質でできたレーザ光出口窓４が設け
られており、Ｏリング３３をはさんで、出口窓固定部品
３４によって、出口全反射ミラー保持部品３１２に固定
されている。

【０００５】この装置では内部に、例えばＣＯ2 ガス等
のレーザ気体を封入するため、装置全体を気密構造とす
る必要がある。しかし、図５の様な、レーザ光取り出し
のための開口を持つ出口全反射ミラーを用いた共振器に
よるレーザ装置においては、出口全反射ミラーの開口部
よりレーザ気体が漏出するためレーザ光の出口部に設置
したレーザ光出口窓４でこの部分の気密を保っている。

【０００６】図７は図６に示された気体レーザ装置のレ
ーザ光出口窓の機能と出口全反射ミラーの機能を１つの
部品に合わせ持たせたことで組立てが単純化し、また、
回折光によるミラー基盤の発熱が少なくした正ブランチ
の不安定型共振器を備える気体レーザ装置の断面図であ
る。

【０００７】図において全反射ミラー１３と出口全反射
ミラー２３とで不安定型共振器を構成し、両ミラーの間
にはレーザ気体が設けられている。出口全反射ミラー２
３は基盤部がレーザ光に対する透過率の高い材質ででき
ており、凸面形状の表面を持つ部分と平面部分に分か
れ、その境目は直線状になっている。この内凸面形状の
表面部分のみは全反射コーティングが施され、この部分
が出口全反射ミラーのミラー面２３１となっている。な
お、コーティングの厚さは数μｍである。また、平面部
分は無反射コーティングが施され、レーザ光出口窓２３
２となっている。両ミラー１３及び２３を固定している
ミラー保持部品５１１及び５１２は夫々筒状の容器５０
１の両端にＯリング５２１及び５２２を介して保持され
ており、装置内部のレーザ気体に対する気密構造となっ
ている。ただし、ミラー保持部品５１２に設けられたレ
ーザ光取り出し用の穴は、共振器内部側より、出口全反
射ミラー２３のレーザ出口窓２３２によって気密的にふ
さがれている。

【０００８】図７において装置内部の全反射ミラー１３
と出口全反射ミラー２３による不安定型共振器の基本的
な動作については、出口全反射ミラー２３の基盤部は、
レーザ光に対する透過性の高い材質でできており、開口
部２３２で発生した回折光がこのミラーの基盤部に入射
してもほとんど損失を起こさず、共振器外へと出てゆ
く。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図５に示されるよう
な、従来の出口全反射ミラーに開口部を持つ不安定型共
振器によるレーザ装置では、出口全反射ミラーの側面２
０５が回折光の照射で発熱し、レーザ出力変化に伴う入
熱量の変化によりミラーの角度が変化し、レーザ装置の
安定性が得られないといった問題点があった。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、出口ミラーの熱変形が少なく、
安定性のあるレーザ装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザ装
置は、励起によりレーザ光を発生するレーザ媒質と、こ
のレーザ媒質をはさんで互いに対向するように配置され
た全反射ミラー及び出口全反射ミラーとを有する不安定
型共振器を備えたものにおいて、出口全反射ミラーは、
レーザ光取出しのための開口部を有し、かつ、この開口
部を形成する側面の光軸方向の断面を、共振器内部から
の光による開口部での回折光よりも深い角度のテーパを
持つような形状に形成したものである。

【００１２】

【作用】この発明に係わるレーザ装置において、不安定
型共振器中の出口全反射ミラーが、開口部を形成するミ
ラーの側面にテーパを有するために、開口部に接する鏡
面エッジ部付近からの回折光の照射をほとんど受けず、
その結果出口全反射ミラーの発熱による共振器ミラーの
角度変化が抑えられ、安定性のあるレーザ装置が実現さ
れる。

【００１３】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の実施例１を図により説明する。図１
は、実施例１における固体レーザ装置の正ブランチの不
安定型共振器を示す断面図である。図において、１２は
全反射ミラー（凹面鏡）、２２は出口全反射ミラー（凸
面鏡）であり、その間にレーザ媒質体６が配置されてい
る。また出口全反射ミラー２２にはレーザ光取り出しの
ための開口部が設けられており、この実施例では、この
開口部２２２は出口全反射ミラー２２の一部（図中ミラ
ー上部）を直線状に切欠いて形成されたものである。更
にこの切欠いた部分には光軸ａに対してφの角度をなす
ようなテーパが設けられており、側面２２５を形成す
る。またこの２枚のミラー１２及び２２は共焦点を結ぶ
ように配置されている。

【００１４】次に、動作について説明する。レーザ媒質
６の励起により発生したレーザビームγは出口全反射ミ
ラー２２では光軸ａから離れるような方向に、全反射ミ
ラー１２では光軸と平行になるような方向に反射され
る。このような励起光は最終的には全反射ミラー１２か
ら光軸に平行に、開口部２２２に向って進行し、共振器
外部へレーザ光として取り出される。従って共振器内部
より開口部へ向かうほとんどの光は光軸に対する平行光
線であるが、これが開口部２２２を通過する際に出口全
反射ミラー２２の鏡面エッジ部２２３から回折し、光軸
に対する角度θ分だけ、光軸方向に広げたようなレーザ
光８となる。このような回折光は従来の方法では出口全
反射ミラーの基盤部を照射し、発熱していたが、この実
施例においては出口全反射ミラーの開口部に面する側面
２２５が、回折光の角度θよりも大きい角度φのテーパ
となっており、回折光は出口全反射ミラー２２の基盤部
を照射することなく、共振器外へ放出される。その結果
ミラーの側面部２２５はほとんど発熱されず、安定した
レーザ装置を実現する。

【００１５】実施例２． 上記実施例１は正ブランチ不安定型共振器について説明
したが、図２に示す負ブランチ不安定型共振器に適用し
ても同様の効果を奏する。また、例えば特開平３−１５
５６８４号公報に示されたような、放電空間断面におけ
る寸法の長い方の一次元について負ブランチの不安定型
共振器（以下、一次元負ブランチ不安定型共振器と記
す）に適用しても同様の効果を奏する。正ブランチであ
ろうと負ブランチであろうと、不安定型共振器では共振
器内部のレーザ光が取り出しミラーの端部の開口より外
へ取り出されるとき、開口部がスリットのような役目を
果し、必ず回折光が生ずる。この回折光が取り出しミラ
ーの側部に照射し、発熱させるので、図２に示すように
取り出しミラーの側部にテーパ２２６を設けることが、
どちらの場合でも有効となる。なお、２２ａは凹面鏡か
らなる出口全反射ミラーである。

【００１６】共振器の形状は、取り出しミラーの端部よ
りレーザ光を取り出すような不安定型共振器であれば、
図３に示す円筒状のものでもよい。また、図４に示すよ
うな角筒状のものでもよい。角筒状のものとしては、例
えば特開平３−１５５６８４号公報に示されるような一
次元負ブランチ不安定型共振器がある。なお、図３及び
図４において８１１及び８１２は夫々放電空間を示して
いる。

【００１７】実施例１及び実施例２はは固体のレーザ媒
質を用いたレーザ装置について述べたが、レーザ媒質の
種類によって発明の内容が変わるものではなく、レーザ
気体を用いた装置であってもかまわない。この場合図
１、図２の固体のレーザ媒質体の代わりにレーザ気体を
置き換えればよいが、共振器の周囲に従来例の図６に見
られたような気密の容器をめぐらせる必要がある。

【００１８】また、実施例１では、出口全反射ミラーの
開口部の形状もどのようなものであってもかまわない。
例えば図３に示すようなリング状開口部や、図４に示す
矩形状開口部であってもよい。更に、テーパを設ける部
分がレーザ光取り出しのための開口部でなくてもよい。
例えば、共振器内の励起光の照射領域がミラーの端部に
及んでいる場合、その部分に上記と同様のテーパを設け
ることにより、回折光の照射による加熱を避けることが
できる。

【００１９】また、本実施例を従来例の図７に示した出
口全反射ミラー２３を用いたレーザ装置に適用した場合
は、このミラーのレーザ光取り出し窓２３２の形状はど
の様なものであっても構わない。例えば図３及び図４に
示す開口部形状の場合は、その形状に対応するような全
反射コーティング及び無反射コーティングを施した出口
全反射ミラーを設ければよい。

【００２０】

【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、不安定
型共振器の出口全反射ミラーの開口部側面にテーパを設
けたことにより、開口部からの回折光が出口全反射ミラ
ー基盤部へ照射するのを回避するような構造にしたの
で、回折光の照射による出口全反射ミラーの加熱が抑え
られ、安定したレーザ装置を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１における固体レーザ装置の
正ブランチの不安定型共振器を示す断面図である。

【図２】負ブランチ不安定型共振器の説明図である。

【図３】共振器の形状の他の例を説明する説明図であ
る。

【図４】共振器の形状のさらに他の例を説明する説明図
である。

【図５】従来の正ブランチ不安定型共振器を示す断面図
である。

【図６】従来の気体レーザ装置を示す断面図である。

【図７】従来の正ブランチの不安定型共振器を備える気
体レーザ装置の断面図である。

【符号の説明】

１０，１１，１２，１３ 全反射ミラー ２０，２１，２２，２３ 出口全反射ミラー ２０１，２２１，２３１ 出口全反射ミラーのミラー面 ２０２，２２２ 開口部 ２０５，２２５ 出口全反射ミラーの開口部を形成する
側面 ４，２３２ レーザ光出口窓 ６ レーザ媒質体 ８ レーザ光 ａ 光軸

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起によりレーザ光を発生するレーザ媒
   質と、このレーザ媒質をはさんで互いに対向するように
   配置された全反射ミラー及び出口全反射ミラーとを有す
   る不安定型共振器を備えたレーザ装置において、前記出
   口全反射ミラーは、レーザ光取出しのための開口部を有
   し、かつ、この開口部を形成する側面の光軸方向の断面
   を、共振器内部からの光による開口部での回折光よりも
   深い角度のテーパを持つような形状に形成したことを特
   徴とするレーザ装置。