JP2685331B2 - 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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- JP2685331B2 JP2685331B2 JP2119233A JP11923390A JP2685331B2 JP 2685331 B2 JP2685331 B2 JP 2685331B2 JP 2119233 A JP2119233 A JP 2119233A JP 11923390 A JP11923390 A JP 11923390A JP 2685331 B2 JP2685331 B2 JP 2685331B2
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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、セラミックスなどの加工あ
るいはコアギュレータとして医療などに用いる高出力の
半導体レーザ励起固体レーザ装置に関するものである。
るいはコアギュレータとして医療などに用いる高出力の
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
ラッシュランプなどが用いられてきたが、励起に寄与す
るスペクトル以外を多く含むために励起効率が悪く、ま
た、ランプや固体レーザ媒質の放熱のための装置は大型
とならざるを得なかった。近年、高出力の半導体レーザ
が開発されるにおよび、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。半導体レーザは、固体レ
ーザ媒質の吸収帯に波長を合わせることができるため、
励起効率が大幅に改善されるばかりでなく、余分なスペ
クトルを吸収しないので、発熱せず、高効率で小型の半
導体レーザ励起固体レーザ装置が得られる。
ラッシュランプなどが用いられてきたが、励起に寄与す
るスペクトル以外を多く含むために励起効率が悪く、ま
た、ランプや固体レーザ媒質の放熱のための装置は大型
とならざるを得なかった。近年、高出力の半導体レーザ
が開発されるにおよび、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。半導体レーザは、固体レ
ーザ媒質の吸収帯に波長を合わせることができるため、
励起効率が大幅に改善されるばかりでなく、余分なスペ
クトルを吸収しないので、発熱せず、高効率で小型の半
導体レーザ励起固体レーザ装置が得られる。
従来、互いに60゜で交わる関係にある３側面を有する
多角柱状Nd:YAGロッドの各多角柱構成面で、固体レーザ
光としてのYAGレーザ光を螺旋状に反射させて、各構成
面の反射点をアレイ型半導体レーザで励起する側面励起
方式が提案されている。
多角柱状Nd:YAGロッドの各多角柱構成面で、固体レーザ
光としてのYAGレーザ光を螺旋状に反射させて、各構成
面の反射点をアレイ型半導体レーザで励起する側面励起
方式が提案されている。
従来の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、以下、説明する。
置について、以下、説明する。
第４図は従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置の構
成を示す斜視図である。第４図において、側面励起方式
の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、固体レーザ媒質
としての六角柱状のNd:YAGロッド１と、その側面のうち
互いに60度で交わる３側面に相対向するようにアレイ型
半導体レーザ２と集光用のファイバーレンズ３および外
部反射鏡４とから構成されている。第４図の場合、他の
２側面も、アレイ型半導体レーザ２およびファイバーレ
ンズ３の構造が存在しているが図面が複雑になるので、
ここでは、省略している。この六角柱状Nd:YAGロッド１
は、第６図の展開図に示すように、断面に長さ2mmと3.8
mmの辺を交互に連ねた六角形を持つ、高さ11mmの六角柱
で上面および底面に、この両面の法線方向に対して角度
θ＝４度の傾きを持つ内部反射鏡となる反射面1aおよび
出射面1bを持っている。YAGレーザ光は第５図に示すよ
うに、六角柱状のNd:YAGロッド１内を、内部反射鏡であ
る反射面1aおよび外部反射鏡４を共振器として、Nd:YAG
ロッド１の３側面1cで反射させることにより、螺旋状の
光路を描く。Nd:YAGロッド１の３側面1c上にできる各反
射点（・印）に対して1mm間隔に10個のGRIN−SCH−QWレ
ーザから成るアレイ状半導体レーザ２からの各ビームを
ファイバーレンズ３により集光して励起している。さら
に、反射面1aは平面でYAGレーザ光の波長1.06μｍに対
して99％以上の反射率を出射面1bは平面でこの波長1.06
μｍに対して99％以上の透過率を外部反射鏡４は曲率半
径1mの凹面で波長1.60μｍに対して80％以上の反射率
を、六角柱状Nd:YAGロッド１の側面1cは波長1.06μｍに
対して99％以上の反射率と半導体レーザ光の波長0.809
μｍに対して90％以上の透過率をそれぞれ有するように
コーティングがほどこされている。
成を示す斜視図である。第４図において、側面励起方式
の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、固体レーザ媒質
としての六角柱状のNd:YAGロッド１と、その側面のうち
互いに60度で交わる３側面に相対向するようにアレイ型
半導体レーザ２と集光用のファイバーレンズ３および外
部反射鏡４とから構成されている。第４図の場合、他の
２側面も、アレイ型半導体レーザ２およびファイバーレ
ンズ３の構造が存在しているが図面が複雑になるので、
ここでは、省略している。この六角柱状Nd:YAGロッド１
は、第６図の展開図に示すように、断面に長さ2mmと3.8
mmの辺を交互に連ねた六角形を持つ、高さ11mmの六角柱
で上面および底面に、この両面の法線方向に対して角度
θ＝４度の傾きを持つ内部反射鏡となる反射面1aおよび
出射面1bを持っている。YAGレーザ光は第５図に示すよ
うに、六角柱状のNd:YAGロッド１内を、内部反射鏡であ
る反射面1aおよび外部反射鏡４を共振器として、Nd:YAG
ロッド１の３側面1cで反射させることにより、螺旋状の
光路を描く。Nd:YAGロッド１の３側面1c上にできる各反
射点（・印）に対して1mm間隔に10個のGRIN−SCH−QWレ
ーザから成るアレイ状半導体レーザ２からの各ビームを
ファイバーレンズ３により集光して励起している。さら
に、反射面1aは平面でYAGレーザ光の波長1.06μｍに対
して99％以上の反射率を出射面1bは平面でこの波長1.06
μｍに対して99％以上の透過率を外部反射鏡４は曲率半
径1mの凹面で波長1.60μｍに対して80％以上の反射率
を、六角柱状Nd:YAGロッド１の側面1cは波長1.06μｍに
対して99％以上の反射率と半導体レーザ光の波長0.809
μｍに対して90％以上の透過率をそれぞれ有するように
コーティングがほどこされている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、ファイバーレンズ３でアレイ型半導体
レーザ２からの半導体レーザ光を励起面1cに集光する上
記従来の方法では、ファイバーレンズ３の長さ方向に対
する各半導体レーザ光の集光が十分とはいえないため、
半導体レーザの励起入力を高くしていくにつれてYAGレ
ーザ光のモードパターンが、TEM00（transverse electr
omagnetic）モードから、はずれてくるという現象がみ
られ、また、励起面1c上でのYAGレーザ光の反射点と半
導体レーザ光の集光点を一致させる際、励起面1c上に反
射点を決めるものがないため、精度よく一致させるのが
困難であるという問題を有していた。
レーザ２からの半導体レーザ光を励起面1cに集光する上
記従来の方法では、ファイバーレンズ３の長さ方向に対
する各半導体レーザ光の集光が十分とはいえないため、
半導体レーザの励起入力を高くしていくにつれてYAGレ
ーザ光のモードパターンが、TEM00（transverse electr
omagnetic）モードから、はずれてくるという現象がみ
られ、また、励起面1c上でのYAGレーザ光の反射点と半
導体レーザ光の集光点を一致させる際、励起面1c上に反
射点を決めるものがないため、精度よく一致させるのが
困難であるという問題を有していた。
本発明は上記従来の問題を解決するもので、半導体レ
ーザの高出力化によるモードパターンの不安定化を防ぐ
とともに精度よく励起光をYAGレーザ光の反射点に集光
させることができる半導体レーザ励起固体レーザ装置を
提供することを目的とするものである。
ーザの高出力化によるモードパターンの不安定化を防ぐ
とともに精度よく励起光をYAGレーザ光の反射点に集光
させることができる半導体レーザ励起固体レーザ装置を
提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明の半導体レーザ励
起固体レーザ装置は、断面が多角形の柱状体である固体
レーザ媒質内を前記固体レーザ媒質の側面で反射しなが
ら螺旋状の光路を描く固体レーザの反射点に対応した配
列を有するアレイ型半導体レーザを前記固体レーザ媒質
の前記反射点を有するすべての面に設けた半導体レーザ
励起固体レーザ装置であって、前記アレイ型半導体レー
ザを有する前記固体レーザ媒質の側面に、前記反射点に
対応する位置に設けられて前記固体レーザ光を反射さ
せ、かつ前記アレイ型半導体レーザからの半導体レーザ
光を透過させる第１の膜と、前記反射点間の位置に設け
られて前記固体レーザ光を透過させるか、あるいは前記
半導体レーザ光を反射させるかの少なくとも一方の機能
を有する第２の膜とを交互に形成したことを特徴とす
る。
起固体レーザ装置は、断面が多角形の柱状体である固体
レーザ媒質内を前記固体レーザ媒質の側面で反射しなが
ら螺旋状の光路を描く固体レーザの反射点に対応した配
列を有するアレイ型半導体レーザを前記固体レーザ媒質
の前記反射点を有するすべての面に設けた半導体レーザ
励起固体レーザ装置であって、前記アレイ型半導体レー
ザを有する前記固体レーザ媒質の側面に、前記反射点に
対応する位置に設けられて前記固体レーザ光を反射さ
せ、かつ前記アレイ型半導体レーザからの半導体レーザ
光を透過させる第１の膜と、前記反射点間の位置に設け
られて前記固体レーザ光を透過させるか、あるいは前記
半導体レーザ光を反射させるかの少なくとも一方の機能
を有する第２の膜とを交互に形成したことを特徴とす
る。
作用 この構成によると、アレイ型半導体レーザを有する前
記固体レーザ媒質の側面に、特有の前記第１の膜と特有
の前記第２の膜とを交互に形成したため、固体レーザ光
に対して反射損を与え、また、半導体レーザ光に対して
励起損を与えるので、アレイ型半導体レーザを励起源に
使用して高出力化しても、従来のように、モードパター
ンからはずれるようなことはなく、安定なTEM00モード
が得られるとともに、固体レーザ光の反射点が容易に決
まり、精度よく半導体レーザ光の励起光を固体レーザ光
の反射点に一致させることができることになる。
記固体レーザ媒質の側面に、特有の前記第１の膜と特有
の前記第２の膜とを交互に形成したため、固体レーザ光
に対して反射損を与え、また、半導体レーザ光に対して
励起損を与えるので、アレイ型半導体レーザを励起源に
使用して高出力化しても、従来のように、モードパター
ンからはずれるようなことはなく、安定なTEM00モード
が得られるとともに、固体レーザ光の反射点が容易に決
まり、精度よく半導体レーザ光の励起光を固体レーザ光
の反射点に一致させることができることになる。
実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例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、第２図は第１図における
励起面の説明図である。なお、基本的な構造は従来例の
構造と一致するので同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは、ストライプコート励起面1dについて説明
する。第１図および第２図において、励起面1d上にYAG
レーザ光の反射点は〜1mm間隔で位置しているので、２
種類のコーティングも1mm間隔に交互にほどこしてあ
る。YAGレーザ光の反射点および半導体レーザ光の集光
点に相当する部分（白部）には、YAGレーザ光の波長1.0
6μｍに対してHR（高反射）コーティングを、半導体レ
ーザ光の波長0.809μｍに対してはAR（無反射）コーテ
ィングをほどこしてあり、また、各反射点間（斜線部）
には、半導体レーザ光の波長0.809μｍに対してHR（高
反射）コーティングがほどこしてある。各部分の幅は前
者（白部）が〜0.4mm、後者（斜線部）が〜0.6mmであ
る。このような同様のストライプ状の２種類のコーティ
ングが、３カ所の励起面1dにほどこされてある。
ーザ装置の構成を示す斜視図、第２図は第１図における
励起面の説明図である。なお、基本的な構造は従来例の
構造と一致するので同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは、ストライプコート励起面1dについて説明
する。第１図および第２図において、励起面1d上にYAG
レーザ光の反射点は〜1mm間隔で位置しているので、２
種類のコーティングも1mm間隔に交互にほどこしてあ
る。YAGレーザ光の反射点および半導体レーザ光の集光
点に相当する部分（白部）には、YAGレーザ光の波長1.0
6μｍに対してHR（高反射）コーティングを、半導体レ
ーザ光の波長0.809μｍに対してはAR（無反射）コーテ
ィングをほどこしてあり、また、各反射点間（斜線部）
には、半導体レーザ光の波長0.809μｍに対してHR（高
反射）コーティングがほどこしてある。各部分の幅は前
者（白部）が〜0.4mm、後者（斜線部）が〜0.6mmであ
る。このような同様のストライプ状の２種類のコーティ
ングが、３カ所の励起面1dにほどこされてある。
第３図に本実施例の入出力特性を示す。第３図におい
て、半導体レーザの最大入力20W時に6.9WのYAGレーザ出
力が得られると同時に安定なTEM00モードでの動作が得
られた。
て、半導体レーザの最大入力20W時に6.9WのYAGレーザ出
力が得られると同時に安定なTEM00モードでの動作が得
られた。
なお、本実施例では励起面1d上の各反射点間（斜線
部）のコーティングを半導体レーザ光の波長0.809μｍ
に対してHR（高反射）コーティングをほどこしたが、YA
Gレーザ光の波長1.06μｍに対してAR（無反射）コーテ
ィングをほどこしても同様の効果が期待でき、あるい
は、両方向をほどこした場合にはいっそうの効果が期待
できる。すなわち、YAGレーザ光の各反射点の間には、Y
AGレーザ光の波長1.06μｍに対してAR（無反射）コーテ
ィング、あるいは半導体レーザ光の波長0.809μｍに対
してHR（高反射）コーティングのどちらか一方か、ある
いは両方のコーティングをほどこして、YAGレーザ光の
各反射点間に、YAGレーザ光の波長1.06μｍに対して反
射損を与え、また、半導体レーザ光の波長0.809μｍに
対して励起損を与えるようなコーティングをほどこし、
これにより、モードパターンの安定性および精度のよい
位置合せを得ることができる。
部）のコーティングを半導体レーザ光の波長0.809μｍ
に対してHR（高反射）コーティングをほどこしたが、YA
Gレーザ光の波長1.06μｍに対してAR（無反射）コーテ
ィングをほどこしても同様の効果が期待でき、あるい
は、両方向をほどこした場合にはいっそうの効果が期待
できる。すなわち、YAGレーザ光の各反射点の間には、Y
AGレーザ光の波長1.06μｍに対してAR（無反射）コーテ
ィング、あるいは半導体レーザ光の波長0.809μｍに対
してHR（高反射）コーティングのどちらか一方か、ある
いは両方のコーティングをほどこして、YAGレーザ光の
各反射点間に、YAGレーザ光の波長1.06μｍに対して反
射損を与え、また、半導体レーザ光の波長0.809μｍに
対して励起損を与えるようなコーティングをほどこし、
これにより、モードパターンの安定性および精度のよい
位置合せを得ることができる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、アレイ型半導体レーザ
を有する固体レーザ媒質の側面に、第１および第２の２
種類の膜を交互にほどこすことにより、固体レーザ光の
反射点以外の部分に損失を与えて、高出力化による従来
のような、モードパターンの不安定化を防ぐことができ
るとともに、精度よく半導体レーザ光の励起光を固体レ
ーザ光の反射点に集光させることができるものである。
を有する固体レーザ媒質の側面に、第１および第２の２
種類の膜を交互にほどこすことにより、固体レーザ光の
反射点以外の部分に損失を与えて、高出力化による従来
のような、モードパターンの不安定化を防ぐことができ
るとともに、精度よく半導体レーザ光の励起光を固体レ
ーザ光の反射点に集光させることができるものである。
特に、高出力を要する加工・医療用などの固体レーザ
として大きな効果を有するものである。
として大きな効果を有するものである。
第１図は本発明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、第２図は同半導体レーザ励起固体レー
ザ装置における励起面の説明図、第３図は同半導体レー
ザ励起固体レーザ装置の入出力特性図、第４図は従来の
半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成を示す斜視図、
第５図は従来の固体レーザ媒質内でのYAGレーザ光の光
路を説明する図、第６図は従来の固体レーザ媒質の展開
図である。 １……六角柱状Nd:YAGロッド、1b……ストライプコート
励起面、２……アレイ型半導体レーザ。
成を示す斜視図、第２図は同半導体レーザ励起固体レー
ザ装置における励起面の説明図、第３図は同半導体レー
ザ励起固体レーザ装置の入出力特性図、第４図は従来の
半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成を示す斜視図、
第５図は従来の固体レーザ媒質内でのYAGレーザ光の光
路を説明する図、第６図は従来の固体レーザ媒質の展開
図である。 １……六角柱状Nd:YAGロッド、1b……ストライプコート
励起面、２……アレイ型半導体レーザ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−105586（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−122180（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−88386（ＪＰ，Ａ) 特公 昭42−20233（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】断面が多角形の柱状体である固体レーザ媒
質内を前記固体レーザ媒質の側面で反射しながら螺旋状
の光路を描く固体レーザの反射点に対応した配列を有す
るアレイ型半導体レーザを前記固体レーザ媒質の前記反
射点を有するすべての面に設けた半導体レーザ励起固体
レーザ装置であって、前記アレイ型半導体レーザを有す
る前記固体レーザ媒質の側面に、前記反射点に対応する
位置に設けられて前記固体レーザ光を反射させ、かつ前
記アレイ型半導体レーザからの半導体レーザ光を透過さ
せる第１の膜と、前記反射点間の位置に設けられて前記
固体レーザ光を透過させるか、あるいは前記半導体レー
ザ光を反射させるかの少なくとも一方の機能を有する第
２の膜とを交互に形成してなる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 |
|---|---|---|---|
| JP2119233A JP2685331B2 (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP2119233A JP2685331B2 (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0415970A JPH0415970A (ja) | 1992-01-21 |
| JP2685331B2 true JP2685331B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=14756258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2119233A Expired - Lifetime JP2685331B2 (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685331B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008110193A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-05-15 | M & F Technology Co Ltd | ゴルフ用ティー |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4785459A (en) * | 1985-05-01 | 1988-11-15 | Baer Thomas M | High efficiency mode matched solid state laser with transverse pumping |
| JPS6288386A (ja) * | 1985-10-15 | 1987-04-22 | Nec Corp | 半導体レ−ザ励起固体レ−ザ |
| US4740983A (en) * | 1987-08-28 | 1988-04-26 | General Electric Company | Laser apparatus for minimizing wavefront distortion |
-
1990
- 1990-05-09 JP JP2119233A patent/JP2685331B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0415970A (ja) | 1992-01-21 |
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