JP2738038B2 - Solid-state laser device - Google Patents

Solid-state laser device

Info

Publication number
JP2738038B2
JP2738038B2 JP1179884A JP17988489A JP2738038B2 JP 2738038 B2 JP2738038 B2 JP 2738038B2 JP 1179884 A JP1179884 A JP 1179884A JP 17988489 A JP17988489 A JP 17988489A JP 2738038 B2 JP2738038 B2 JP 2738038B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid
state
power
laser
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1179884A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0344983A (en
Inventor
公治 安井
裕司 竹中
重典 八木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP1179884A priority Critical patent/JP2738038B2/en
Publication of JPH0344983A publication Critical patent/JPH0344983A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2738038B2 publication Critical patent/JP2738038B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01S3/08072Thermal lensing or thermally induced birefringence; Compensation thereof

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、固体レーザ装置、とくに固体レーザ装置
から発生されるレーザビームの品質安定化に関するもの
である。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state laser device, and more particularly to stabilization of the quality of a laser beam generated from the solid-state laser device.

[従来の技術] 第12図は、たとえばレーザハンドブック(オーム社、
昭和57年)に示された、従来の固体レーザ装置を示す断
面構成図であり、図において、(1)は固体素子で、た
とえばYAGレーザを例に取ればY3-xNdxAl5O12よりなるロ
ッド状の結晶、(3)はフラッシュランプ、(4)はフ
ラッシュランプ(3)を点灯するための電源、(5)は
集光反射ミラー、(6)はたとえばガラスでできた出口
ミラー、(7)は出口ミラー(6)の内面に設けられ
た、たとえばTiO2よりなる部分反射膜、(8)は出口ミ
ラーの外面および固体素子(1)の両側面に設けられ
た、たとえばSiO2よりなる無反射膜、(9)はレーザ共
振器内のレーザビーム、(10)は外部に取り出されたレ
ーザビーム、(12)は外ワク、(20)は全反射ミラーで
ある。
[Prior Art] FIG. 12 shows, for example, a laser handbook (Ohm,
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing a conventional solid-state laser device shown in (Showa 57). In the figure, (1) is a solid-state device, for example, Y 3-x Nd x Al 5 O when a YAG laser is taken as an example. A rod-shaped crystal made of 12 ; (3) a flash lamp; (4) a power supply for lighting the flash lamp (3); (5) a condensing and reflecting mirror; and (6) an outlet made of, for example, glass. A mirror, (7) provided on the inner surface of the exit mirror (6), for example, a partially reflective film made of TiO 2 ; (8) provided on the outer surface of the exit mirror and on both side surfaces of the solid state element (1), An anti-reflection film made of SiO 2 , (9) a laser beam in the laser resonator, (10) a laser beam taken out, (12) an outside work, and (20) a total reflection mirror.

次に動作について説明する。固体素子(1)は電源
(4)により点灯されたフラッシュランプ(3)からの
直接光および集光反射ミラー(5)よりの反射光により
励起され、レーザ媒質をなす。一方、内面に設けられた
部分反射膜(7)により部分反射率を持った出口ミラー
(6)と全反射ミラー(20)とからなるいわゆる安定型
共振器内に閉じこめられたレーザビーム(9)は、両ミ
ラー間を往復するごとこのレーザ媒質により増幅され、
ある一定以上の大きさになるとその一部が出口ミラー
(6)を通して外部にレーザビーム(10)として放出さ
れる。
Next, the operation will be described. The solid state element (1) is excited by direct light from a flash lamp (3) turned on by a power supply (4) and reflected light from a converging / reflecting mirror (5) to form a laser medium. On the other hand, a laser beam (9) confined in a so-called stable resonator composed of an exit mirror (6) having a partial reflectance and a total reflection mirror (20) by a partial reflection film (7) provided on the inner surface. Is amplified by this laser medium each time it goes back and forth between both mirrors,
When the size becomes a certain size or more, a part thereof is emitted to the outside as a laser beam (10) through an exit mirror (6).

第13図にその発振出力特性の一例を示す。ここで固体
素子(1)はY2.4Nd0.6Al5O12よりなり、断面の直径8m
m、長さ150mm、出口ミラー(6)と全反射ミラー(20)
を内面の曲率はともに0.4m、両ミラー間の距離は0.45
m、出口ミラーの反射率は70%である。また投入電力と
フラッシュランプの点灯に消費された電力であり、6kW
の投入電力で約100Wのレーザ出力が得られている。
FIG. 13 shows an example of the oscillation output characteristic. Here, the solid state element (1) is made of Y 2.4 Nd 0.6 Al 5 O 12 and has a cross-sectional diameter of 8 m.
m, length 150mm, exit mirror (6) and total reflection mirror (20)
The inner surface curvature is both 0.4m, and the distance between both mirrors is 0.45
m, the reflectivity of the exit mirror is 70%. The power consumed and the power consumed to light the flash lamp,
About 100W laser output is obtained with the input power of.

[発明が解決しようとする課題] 従来の固体レーザ装置は以上のように、一つのロッド
(固体素子)を備え、この固体素子を励起する光源への
投入電力を変化させてレーザ出力を変化させていたた
め、発生するレーザビームの発散角が第14図に示すよう
に光源への投入電力、したがってレーザ出力により変化
してしまうという問題があった。これは固体素子への投
入電力の変化にともない、固体素子(1)内に発生する
温度勾配による固体素子(1)の熱レンズ化の程度が変
化し、共振状態を変化させるためである。
[Problem to be Solved by the Invention] As described above, the conventional solid-state laser device includes one rod (solid-state element), and changes the laser output by changing the input power to the light source that excites the solid-state element. Therefore, there has been a problem that the divergence angle of the generated laser beam varies depending on the power applied to the light source, that is, the laser output, as shown in FIG. This is because the degree of thermal lensing of the solid-state element (1) changes due to a temperature gradient generated in the solid-state element (1) due to a change in the power supplied to the solid-state element, thereby changing the resonance state.

ところでレーザビームの発散角の大小はレーザビーム
の集光性能そのものといえる。これは焦点距離fの集光
レンズによる集光スポット系φは概略的に発散角θに
対して φ=f・θ で表され、したがって発散角の大小に比例して集光スポ
ット径の大小が決定されるためである。
The divergence angle of the laser beam can be said to be the laser beam focusing performance itself. This means that the converging spot system φ s by the converging lens having the focal length f is approximately represented by φ s = f · θ with respect to the divergence angle θ, and therefore the converging spot diameter is proportional to the divergence angle. This is because the size is determined.

したがって発散角がレーザ出力により変化することは
集光特性が変化することを意味し、安定なレーザ加工が
行えないという問題が発生していた。さらに、投入電力
を増大させ、固体素子の熱レンズ化が著しくなる、例え
ば7kW以上では発振が著しく不安定になってしまう現象
も観測された。
Therefore, a change in the divergence angle due to the laser output means a change in the light-collecting characteristics, and there has been a problem that stable laser processing cannot be performed. Furthermore, a phenomenon was observed in which the input power was increased, and the thermal lensing of the solid-state element became remarkable.

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、高出力のレーザビームを発散角を一定にた
もって発生させることのできるレーザ装置を得ることを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a laser device capable of generating a high-power laser beam with a constant divergence angle.

[課題を解決するための手段] この発明に係わるレーザ装置は、光路上に直列に複数
の固体素子を備えるとともに、上記複数の上記複数の固
体素子のうちの少なくとも一つの固体素子を励起する光
源を、平均投入電力が一定になるようにして点灯し、他
の固体素子を励起する光源を、所望のレーザ出力が得ら
れるように投入する電力を変化して点灯させ、さらに上
記少なくとも一つの固体素子の熱レンズ値を補償するよ
うにしたものである。
[Means for Solving the Problems] A laser device according to the present invention includes a plurality of solid-state elements in series on an optical path, and a light source for exciting at least one of the plurality of solid-state elements. Is turned on so that the average input power is constant, and the light source that excites other solid-state elements is turned on by changing the input power so that a desired laser output is obtained, and further, the at least one solid-state element is turned on. The thermal lens value of the element is compensated.

また、パルス発振においては、固体素子にパルス状の
電力を投入し、パルス電力の波形を変化させてレーザ出
力を制御するとともに、パルス電力の波形変化に対応し
てベース電力を、光源への投入電力の平均値を一定に保
つように変化させるという制御を行なうとよい。
In pulse oscillation, pulsed power is applied to the solid-state device, the laser power is controlled by changing the pulse power waveform, and base power is applied to the light source in response to the pulse power waveform change. It is preferable to perform control such that the average value of the power is changed so as to be kept constant.

また、固体素子の熱レンズ値の変化が小さくなるよう
にするには、固体素子のうち、熱レンズ化を発生しやす
いものを照射する光源に投入する電力波形を、他の固体
素子の熱レンズ値の変化を補償するように調節して、固
体素子全体の熱レンズ値がレーザ出力の変化に対して一
定になるようにしてもよい。
In order to reduce the change in the thermal lens value of the solid state element, the power waveform applied to the light source that irradiates the solid state element that is liable to cause thermal lensing should be changed to the thermal lens state of another solid state element. Adjustment may be made to compensate for the change in value, so that the thermal lens value of the entire solid-state device is constant with respect to the change in laser output.

[作用] この発明における固体レーザ装置は複数の固体素子の
うちの少なくとも一つの固体素子を励起する光源を、平
均投入電力が一定になるようにして点灯し、他の固体素
子を励起する光源を、所望のレーザ出力が得られるよう
に投入する電力を変化して点灯すれば、上記少なくとも
一つの固体素子は一定の熱レンズ状態を示し、熱レンズ
値の変化はこの固体素子以外の固体素子の熱レンズ値の
変化のみに低減することが出来る。
[Operation] The solid-state laser device according to the present invention turns on a light source that excites at least one solid-state element of a plurality of solid-state elements so that the average input power is constant, and sets a light source that excites other solid-state elements. If the power supplied to change the power so that a desired laser output is obtained is turned on, the at least one solid state element shows a constant thermal lens state, and the change in the thermal lens value indicates that the solid state element other than this solid state element has a thermal lens state. It can be reduced only by the change of the thermal lens value.

また、パルス電力の時は、一定の投入電力として、パ
ルス電力の波形変化に対応してベース電力を、光源への
投入電力の平均値を一定に保つように変化させるように
すれば、同様にして熱レンズ値の変化を低減することが
出来る。
In the case of pulsed power, the same applies if the base power is changed so as to keep the average value of the power applied to the light source constant in accordance with the change in the pulse power waveform as a constant input power. Thus, a change in the thermal lens value can be reduced.

さらに、熱レンズ値の変化が異なる固体素子を用い
て、互いの熱レンズ値を補償するように各光源の電力波
形を制御し、固体素子全体の熱レンズ値がレーザ出力の
変化に対して一定になるようにしても発散角の変化は少
なくなる。
Furthermore, the power waveform of each light source is controlled so as to compensate for the thermal lens values of the solid state elements using different solid lens elements, so that the thermal lens value of the entire solid element is constant with respect to the change of the laser output. , The change in the divergence angle is reduced.

[実施例] 以下、この発明の一実施例を第1図について説明す
る。第1図において、(1)は光路上に直列に置かれた
複数の固体素子で、たとえばYAGレーザを例に取れば、Y
3-xNdxAl5O12よりなるロッド状の結晶、(2)はこのロ
ッド端面に設けられた全反射ミラーで、拡大ミラーをな
す。(3)は複数の固体素子(1)を各々励起する複数
の励起光源であり、例えばアークランプ、フラッシュラ
ンプである。(4)は励起光源(3)を点灯するための
電源、(5)は集光反射ミラー、(6)はたとえばガラ
スでできた出口ミラーで、コリメートミラーをなす。
(7)は出口ミラー(6)の内面中央に設けられた、た
とえばTiO2よりなる部分反射膜、(8)は出口ミラー内
面の部分反射膜(7)の周囲上、及び出口ミラー(6)
の外面、さらに固体素子(1)の側面に設けられた、た
とえばSiO2よりなる無反射膜、(9)(11)は出口ミラ
ー(6)と全反射ミラー(2)からなるレーザ共振器内
に発生したレーザビーム、(10)はレーザ共振器外部に
取り出されたレーザビーム、(12)は外ワクである。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, (1) is a plurality of solid-state devices arranged in series on an optical path. For example, taking a YAG laser as an example,
3-x Nd x Al 5 O 12 rods shaped crystals composed of, (2) is a total reflection mirror provided on the rod end surface, it forms a magnifying mirror. (3) is a plurality of excitation light sources for exciting the plurality of solid state elements (1), for example, an arc lamp and a flash lamp. (4) is a power supply for turning on the excitation light source (3), (5) is a condensing and reflecting mirror, and (6) is an exit mirror made of, for example, glass, which forms a collimating mirror.
(7) is a partial reflection film made of, for example, TiO 2 provided at the center of the inner surface of the exit mirror (6). (8) is on the periphery of the partial reflection film (7) on the inner surface of the exit mirror and the exit mirror (6).
And a non-reflective film made of, for example, SiO 2 provided on the outer surface of the solid-state device (1), and inside a laser resonator composed of an exit mirror (6) and a total reflection mirror (2), (9) and (11). (10) is a laser beam extracted outside the laser resonator, and (12) is an outer laser beam.

次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.

固体素子(1)は電源(4)により点灯された励起光
源(3)からの直接光、および集光反射ミラー(5)よ
りの反射光により励起され、レーザ媒質をなす。一方、
出口ミラー(6)と全反射ミラー(2)からなるいわゆ
る不安定型共振器内に発生したレーザビーム(9)(1
1)は、両ミラー間を往復するごとにこのレーザ媒質に
より増幅され、ある一定以上の大きさになると、その一
部が外部にレーザビーム(10)として放出される。
The solid-state element (1) is excited by direct light from an excitation light source (3) turned on by a power supply (4) and reflected light from a converging / reflecting mirror (5) to form a laser medium. on the other hand,
A laser beam (9) (1) generated in a so-called unstable resonator comprising an exit mirror (6) and a total reflection mirror (2)
1) is amplified by this laser medium each time the laser beam reciprocates between the two mirrors, and when it becomes a certain size or more, a part thereof is emitted to the outside as a laser beam (10).

光源への電力投入についてさらに詳しく説明する。第
2図はこの発明の一実施例による固体レーザ装置の発振
特性を示す特性図であり、ここで固体素子(1)は、ラ
ンプにより励起されたY2.4Nd0.6Al5O12であり、その断
面の直径は6mm、長さは100mm、出口ミラー(6)と全反
射ミラー(2)間の距離は0.44mm、出口ミラー(6)の
内面中央に設けた部分反射膜(7)の反射率は90%であ
る。また投入電力とは第1図中、右側の光源へ投入され
た電力と左側の光源へ投入された電力の和である。第3
図(a)(b)は各々、2つの光源に同一の電力を投入
し、レーザ出力を制御した場合(制御A)と、左側の出
口ミラー前面の光源には一定の5kWの電力を投入し、一
方右側の全反射ミラー前面の光源への電力を変化させて
レーザ出力を調整すると言う、2つの光源に異なる電力
を投入してレーザ出力を制御した場合(制御B)とにお
ける、レーザビームの発散角のレーザ出力に対する変化
を示す特性図である。第3図から、2つの光源に異なる
電力を投入してレーザ出力を制御した制御Bの場合の方
が、発散角の変化がレーザ出力に対して緩やかになって
いることがわかる。ここで制御Bの場合は出口ミラー内
面の曲率は一定電力で動作している左側の光源により励
起された固体素子の熱レンズ化を補償するように配置し
た。
The power supply to the light source will be described in more detail. FIG. 2 is a characteristic diagram showing the oscillation characteristics of the solid-state laser device according to one embodiment of the present invention. Here, the solid-state element (1) is Y 2.4 Nd 0.6 Al 5 O 12 excited by a lamp. The diameter of the cross section is 6 mm, the length is 100 mm, the distance between the exit mirror (6) and the total reflection mirror (2) is 0.44 mm, and the reflectance of the partial reflection film (7) provided at the center of the inner surface of the exit mirror (6) Is 90%. In FIG. 1, the input power is the sum of the power input to the right light source and the power input to the left light source. Third
Figures (a) and (b) show the case where the same power is applied to two light sources and the laser output is controlled (control A), and a constant power of 5 kW is applied to the light source in front of the left exit mirror. The laser output is adjusted by changing the power to the light source on the front surface of the total reflection mirror on the right side, and controlling the laser output by supplying different powers to the two light sources (control B). FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating a change in a divergence angle with respect to a laser output. FIG. 3 shows that the change in the divergence angle is more gradual with respect to the laser output in the case of the control B in which different powers are supplied to the two light sources to control the laser output. Here, in the case of control B, the curvature of the inner surface of the exit mirror was arranged so as to compensate for the thermal lensing of the solid state element excited by the left light source operating at a constant power.

制御Bの場合が発散角の変化が小さくなった理由を説
明する。制御Aの場合、レーザ出力の変化は両光源への
全投入電力を5〜8kW変化せることが必要で、この変化
に対して、左側の固体素子内に発生する、温度勾配によ
るレンズ化のパワー成分(1/f)の変化は(1/f)=7.5m
-1であり、この変化に対応して、第3図(a)に示すよ
うに発散角の大きい変化をもたらしたと説明できる。一
方制御Bの場合、レーザ出力の変化は右側の光源への投
入電力を0〜3kW変化させるのみで可能であり、この変
化に対して、右側の固体素子内に発生する、温度勾配に
よるレンズ化のパワー成分(1/f)の変化は(1/f)=1.
0m-1と、制御Aの場合に比較して十分小さく、結果第3
図に示すように、発散角の変化が小さくできたと説明で
きる。
The reason why the change in the divergence angle is small in the case of the control B will be described. In the case of control A, a change in laser output requires changing the total input power to both light sources by 5 to 8 kW. In response to this change, the power of lensing due to temperature gradient generated in the left solid-state element The change of the component (1 / f) is (1 / f) = 7.5m
It can be explained that a large change in the divergence angle was brought about as shown in FIG. 3 (a) in response to this change. On the other hand, in the case of the control B, the laser output can be changed only by changing the input power to the right light source by 0 to 3 kW. In response to this change, the lens is formed by a temperature gradient generated in the right solid element. The change of the power component (1 / f) is (1 / f) = 1.
0m -1 , which is sufficiently smaller than the case of the control A.
As shown in the figure, it can be explained that the change in the divergence angle was reduced.

この発明の実用的な利点をさらに考えると、従来はレ
ーザの動作状態に対応して、光源への平均投入電力が変
化していたため、光源の寿命はレーザの動作状態により
変化し、したがってその交換時期の判定は実際のレーザ
出力の状態を観測して行なう必要があった。一方、この
発明による装置では、少なくとも一つの光源への平均投
入電力はほぼ一定で、したがってその寿命もレーザの動
作状態にかかわらず一定であるため、たとえばレーザの
通算動作時間を記録しておけば、光源の交換時期を容易
に判定できる。
Considering further the practical advantages of the present invention, the life of the light source changes with the operating condition of the laser, since the average input power to the light source has conventionally changed in accordance with the operating condition of the laser, and therefore, its replacement It was necessary to determine the timing by observing the actual state of the laser output. On the other hand, in the device according to the present invention, the average input power to at least one light source is substantially constant, and the life thereof is also constant irrespective of the operating state of the laser. In addition, it is possible to easily determine the replacement time of the light source.

なお上記実施例では出口ミラー(6)の曲率を固定素
子の熱レンズ化を補償するように設定する構成を示した
が、第4図に示すように、固体素子の熱レンズ化の補償
は固体素子の前後に配置した凹レンズ(100)により行
なってもよいし、固体素子の端にカーブをつけて、実質
的に凹レンズにしてもよい。あるいは、集光性は悪くな
るが、上記のような熱レンズ化を補償する種々の手段を
設けなくても、集光性の変化は低減できる。
In the above embodiment, the curvature of the exit mirror (6) is set so as to compensate for the thermal lens formation of the fixed element. However, as shown in FIG. This may be performed by a concave lens (100) disposed before and after the element, or a substantially concave lens may be formed by forming a curve at the end of the solid element. Alternatively, although the light-collecting property is deteriorated, the change in the light-collecting property can be reduced without providing various means for compensating the thermal lens formation as described above.

また、上記実施例では少なくとも一つの光源への平均
電力を一定に保つ例を示したが、複数の光源への熱レン
ズの総和を一定に保つようにしても良く、この場合例え
ば一つのロッドに他のものに比較して熱レンズを発生し
易いものを用いれば、そのロッドへの投入電力のみをお
もに調整して容易に制御することができる。例えば、YA
Gロッドを固体素子の1つに用いた場合に、YAGロッドに
比較して、同一投入電力照射で3倍程度熱レンズ化を起
こし易いGGGロッドを他の1つに直列に挿入しておけ
ば、YAGロッドへの照射投入電力減少に対応して、GGGロ
ッドへの照射投入電力を、他の1つとしてYAGロッドを
用いた場合に比較して1/3程度増大させるのみで、素子
全体としての熱レンズ化を一定に保つことが出来る。
Further, in the above embodiment, an example in which the average power to at least one light source is kept constant, but the total sum of thermal lenses to a plurality of light sources may be kept constant. If a lens that easily generates a thermal lens is used as compared with the other rods, it is possible to easily control only the power supplied to the rod mainly. For example, YA
When a G rod is used as one of the solid-state elements, a GGG rod that is apt to cause thermal lens formation by about three times with the same power irradiation compared to the YAG rod should be inserted in series with the other one. In response to the decrease in the irradiation power to the YAG rod, the irradiation power to the GGG rod is increased only by about 1/3 as compared with the case of using the YAG rod as the other one. Can be kept constant.

また上記実施例では定常発振をする場合を例に示した
が、パルス発振を行なうものでも良く、この場合、例え
ば第5図(a)、(b)に示すように、少なくとも一つ
のロッドに、ピーク電力の変化に対応してベース電力を
変化させて平均電力が一定になるように制御すれば、上
記実施例と同様の効果が得られる。即ち、第5図におい
て、点線は発振のしきい値であり、斜線部はレーザ出力
に対応する。従って、ピーク電力を変化させてレーザ出
力を制御するとともに、ピーク電力の波形変化に対応し
てベース電力を、上記光源への投入電力の平均値が一定
になるように変化させ、制御すればよい。
In the above-described embodiment, a case where steady oscillation is performed is described as an example. However, pulse oscillation may be performed. In this case, for example, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), at least one rod If the base power is changed in response to the change in the peak power to control the average power to be constant, the same effect as in the above embodiment can be obtained. That is, in FIG. 5, the dotted line is the oscillation threshold, and the shaded portion corresponds to the laser output. Therefore, the laser power may be controlled by changing the peak power, and the base power may be changed and controlled so that the average value of the power applied to the light source is constant in accordance with the waveform change of the peak power. .

また、上記実施例では平均電力を一定に保つ例を示し
たが共振器の構成によっては厳密に一定である必要はな
く、ある程度の偏差を生じても発散角の偏差は小さく、
安定なレーザビームを得ることができる。
Further, in the above embodiment, an example in which the average power is kept constant is shown, but it is not necessary to be strictly constant depending on the configuration of the resonator, and even if a certain degree of deviation occurs, the deviation of the divergence angle is small,
A stable laser beam can be obtained.

また、上記実施例では不安定型共振器を用いた例を示
したが、従来と同じように安定型共振器でも同様の効果
が得られることは言うまでもない。
Further, in the above embodiment, an example in which an unstable type resonator is used is shown, but it is needless to say that the same effect can be obtained with a stable type resonator as in the conventional case.

また、出口ミラー内面中央部が部分反射率を持つもの
を示したが、これは全反射率を持つものでも良く、この
場合にはリング状のレーザビームが発生され、そのリン
グ状に起因する回折光により、集光性能は悪化するが、
同様に発散角の安定したレーザビームを発生させること
ができる。
Although the exit mirror has a partial reflectivity at the center of the inner surface of the exit mirror, it may have a total reflectivity. In this case, a ring-shaped laser beam is generated, and diffraction caused by the ring-like laser beam is generated. Light condensing performance deteriorates,
Similarly, a laser beam having a stable divergence angle can be generated.

また、上記実施例では出口ミラー内面の中央部と周囲
部とを通過するレーザビーム間の位相差は小さく、問題
とならなかったが、部分反射膜(7)の構成によっては
これが問題となることも考えられ、その場合には両レー
ザビーム間の位相差を打ち消す手段を設けてもよく、例
えば第6図に示すように出口ミラー外面に段差(70)を
設けて実現できる。
In the above embodiment, the phase difference between the laser beams passing through the central portion and the peripheral portion of the inner surface of the exit mirror was small and did not cause any problem. However, depending on the configuration of the partial reflection film (7), this may cause a problem. In this case, means for canceling the phase difference between the two laser beams may be provided. For example, a step (70) may be provided on the outer surface of the exit mirror as shown in FIG.

また、上記実施例では全反射ミラー(2)は固体素子
の側面に形成するものを示したが、第7図、第8図に示
すように、固体素子と離してもよい。なお、第8図は出
口ミラーを固体素子と一体に形成した例でもある。
In the above embodiment, the total reflection mirror (2) is formed on the side surface of the solid state device. However, as shown in FIGS. 7 and 8, it may be separated from the solid state device. FIG. 8 shows an example in which the exit mirror is formed integrally with the solid-state element.

また、上記実施例では全反射ミラー(2)からは集光
状のレーザビームが反射されて来る例を示したが、平行
状のレーザビームが反射されるようにしてもよく、第1
図、第7図、及び第8図に対応して、第9図、第10図、
および第11図に示すような変形例が考えられる。
Further, in the above embodiment, an example is shown in which a converging laser beam is reflected from the total reflection mirror (2). However, a parallel laser beam may be reflected.
9, FIG. 7, and FIG. 8, corresponding to FIG. 9, FIG.
And a modification as shown in FIG. 11 is conceivable.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば光路上に直列に複数
の固体素子を備えるとともに、上記複数の固体素子を各
々励起する複数の光源を備え、複数の固体素子のうちの
少なくとも一つの固体素子を励起する光源を、平均投入
電力が一定になるようにして点灯し、他の固体素子を励
起する光源を、所望のレーザ出力が得られるように投入
する電力を変化して点灯させ、さらに上記少なくとも一
つの固体素子の熱レンズ値を補償するようにしたので、
出力されるレーザ光の発散角の変化を小さくでき、安定
なレーザ発振を実現できる効果がある。さらに、光源の
交換時期を容易に判定できるという効果もある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a plurality of solid-state elements are provided in series on an optical path, and a plurality of light sources are provided for exciting the plurality of solid-state elements, respectively. A light source that excites at least one solid-state element is turned on so that the average input power is constant, and a light source that excites the other solid-state elements is changed in power to be input so that a desired laser output is obtained. Since it is made to light up and further compensate for the thermal lens value of the at least one solid-state element,
There is an effect that a change in the divergence angle of the output laser light can be reduced and stable laser oscillation can be realized. Further, there is an effect that the time for replacing the light source can be easily determined.

また、固体素子にパルス状の電力を投入し、パルス電
力の波形を変化させてレーザ出力を制御するとともに、
パルス電力の波形変化に対応してベース電力を、光源へ
の投入電力の平均値を一定に保つように変化させるとい
う制御を行なえば、パルス発振においても、発散角のレ
ーザ出力の変化に対しての変化が小さくできるようにな
り、安定なレーザ発振を実現できる効果がある。
In addition, by applying pulsed power to the solid-state device and changing the pulse power waveform to control the laser output,
If control is performed to change the base power in accordance with the pulse power waveform change so that the average value of the power applied to the light source is kept constant, even in pulse oscillation, the laser output of the divergence angle can be changed. Change can be made small, and there is an effect that stable laser oscillation can be realized.

また、固体素子の熱レンズ値の変化が小さくなるよう
にするには、固体素子のうち、熱レンズ化を発生しやす
いものを照射する光源に投入する電力波形を、他の固体
素子の熱レンズ値の変化を補償するように調節して、固
体素子全体の熱レンズ値がレーザ出力の変化に対して一
定になるようにしてもよい。
In order to reduce the change in the thermal lens value of the solid state element, the power waveform applied to the light source that irradiates the solid state element that is liable to cause thermal lensing should be changed to the thermal lens state of another solid state element. Adjustment may be made to compensate for the change in value, so that the thermal lens value of the entire solid-state device is constant with respect to the change in laser output.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例による固体レーザ装置を示
す断面構成図、第2図はこの発明の一実施例による固体
レーザ装置の発振特性を示す特性図、第3図(a)
(b)は各々この発明の一実施例による固体レーザ装置
における発散角特性を説明する特性図、第4図はこの発
明の他の実施例による固体レーザ装置を示す断面構成
図、第5図(a)(b)は各々この発明の他の実施例に
係わる光源への投入電力波形を示す波形図、第6図ない
し第11図は各々この発明のさらに他の実施例による固体
レーザ装置を示す断面構成図、第12図は従来の固体レー
ザ装置を示す断面構成図、第13図は従来の固体レーザ装
置における発振特性を示す特性図、並びに第14図は従来
の固体レーザ装置における発散角特性を示す特性図であ
る。 (1)……固体素子、(2)、(20)……全反射ミラ
ー、 (3)……光源、(4)……電源、(6)……出口ミラ
ー、 (9)(10)(11)……レーザビーム なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
1 is a sectional view showing a solid-state laser device according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram showing oscillation characteristics of the solid-state laser device according to one embodiment of the present invention, and FIG.
(B) is a characteristic diagram for explaining a divergence angle characteristic in the solid-state laser device according to one embodiment of the present invention, FIG. 4 is a sectional configuration diagram showing a solid-state laser device according to another embodiment of the present invention, and FIG. a) and (b) are waveform diagrams showing power waveforms applied to a light source according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 6 to 11 each show a solid-state laser device according to still another embodiment of the present invention. FIG. 12 is a cross-sectional configuration diagram showing a conventional solid-state laser device, FIG. 13 is a characteristic diagram showing oscillation characteristics in a conventional solid-state laser device, and FIG. 14 is a divergence angle characteristic in a conventional solid-state laser device. FIG. (1) solid state element, (2), (20) total reflection mirror, (3) light source, (4) power supply, (6) exit mirror, (9) (10) ( 11) Laser beam In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光路上に直列に置かれた複数の固体素子、
上記複数の固体素子を各々励起する複数の光源、上記複
数の光源により励起された上記複数の固体素子からレー
ザビームを取り出すレーザ共振器、上記複数の固体素子
のうちの少なくとも一つの固体素子を励起する光源を、
平均投入電力が一定になるようにして点灯し、他の固体
素子を励起する光源を、所望のレーザ出力が得られるよ
うに投入する電力を変化して点灯させる電源、及び上記
少なくとも一つの固体素子の熱レンズ値を補償する補償
手段を備えた固体レーザ装置。
1. A plurality of solid state devices arranged in series on an optical path,
A plurality of light sources for exciting the plurality of solid state elements, a laser resonator for extracting a laser beam from the plurality of solid state elements excited by the plurality of light sources, and exciting at least one solid state element of the plurality of solid state elements Light source
A power source that is turned on so that the average input power is constant, and that turns on a light source that excites other solid-state devices by changing the power input so that a desired laser output is obtained, and the at least one solid-state device A solid-state laser device provided with a compensating means for compensating for the thermal lens value.
【請求項2】光路上に直列に置かれた複数の固体素子、
上記複数の固体素子を各々励起する複数の光源、上記複
数の光源により励起された上記複数の固体素子からレー
ザビームを取り出すレーザ共振器、及び上記複数の固体
素子のうちの少なくとも一つの固体素子を励起する光源
に、パルス状の電力を投入し、パルス電力の波形を変化
させてレーザ出力を制御するとともに、パルス電力の波
形変化に対応してベース電力を、上記光源への投入電力
の平均値が一定になるように変化させて、上記光源を点
灯させる電源を備えた固体レーザ装置。
2. A plurality of solid state devices arranged in series on an optical path,
A plurality of light sources for exciting the plurality of solid-state elements, a laser resonator for extracting a laser beam from the plurality of solid-state elements excited by the plurality of light sources, and at least one solid-state element of the plurality of solid-state elements, The pulsed power is applied to the light source to be excited, the laser output is controlled by changing the pulse power waveform, and the base power corresponding to the pulse power waveform change is set to the average value of the power applied to the light source. A solid-state laser device provided with a power supply for turning on the light source by changing the light source to be constant.
【請求項3】光路上に直列に置かれ、熱レンズ値に大小
がある複数の固体素子、上記複数の固体素子を各々励起
する複数の光源、上記複数の光源により励起された上記
複数の固体素子からレーザビームを取り出すレーザ共振
器、及び上記複数の固体素子のうち熱レンズ値の大きい
ものを励起する光源に投入する電力波形を、熱レンズ値
の小さい固体素子の上記熱レンズ値の変化を補償するよ
うに調節して、固体素子全体の熱レンズ値がレーザ出力
の変化に対して一定となるように上記複数の光源を各々
点灯させる電源を備えた固体レーザ装置。
3. A plurality of solid state elements arranged in series on an optical path and having a thermal lens value, a plurality of light sources for exciting the plurality of solid state elements, and the plurality of solid states excited by the plurality of light sources. A laser resonator that extracts a laser beam from the element, and a power waveform applied to a light source that excites a solid-state element having a large thermal lens value among the plurality of solid-state elements, a change in the thermal lens value of a solid-state element with a small thermal lens value. A solid-state laser device comprising a power supply for adjusting the compensation so as to make each of the plurality of light sources turn on so that the thermal lens value of the entire solid-state element becomes constant with respect to a change in laser output.
JP1179884A 1989-07-12 1989-07-12 Solid-state laser device Expired - Fee Related JP2738038B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1179884A JP2738038B2 (en) 1989-07-12 1989-07-12 Solid-state laser device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1179884A JP2738038B2 (en) 1989-07-12 1989-07-12 Solid-state laser device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0344983A JPH0344983A (en) 1991-02-26
JP2738038B2 true JP2738038B2 (en) 1998-04-08

Family

ID=16073585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1179884A Expired - Fee Related JP2738038B2 (en) 1989-07-12 1989-07-12 Solid-state laser device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2738038B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59195892A (en) * 1983-04-20 1984-11-07 Nec Corp Solid state laser oscillator

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS505344Y2 (en) * 1971-09-01 1975-02-14

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59195892A (en) * 1983-04-20 1984-11-07 Nec Corp Solid state laser oscillator

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0344983A (en) 1991-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH03214682A (en) Laser
JP2006049839A (en) High-power gas laser device
US4903271A (en) Laser apparatus
US4887270A (en) Continuous wave, frequency doubled solid state laser systems with stabilized output
JP2578497B2 (en) Helium-neon laser
JP2738038B2 (en) Solid-state laser device
JPH06177469A (en) Unstable laser resonator
JP5337848B2 (en) High power gas laser equipment
US5699376A (en) Laser system and method using plural gain elements and thermal lensing
JP4613272B2 (en) Laser resonator and adjustment method thereof
JP2738053B2 (en) Solid-state laser device
US6289029B1 (en) Solid state laser
JP2550499B2 (en) Solid-state laser device
JP2580702B2 (en) Laser device
JP2673303B2 (en) Negative branch unstable laser cavity
JP2691773B2 (en) Solid-state laser device
JP2663497B2 (en) Laser device
JPH0385779A (en) Laser oscillator
JPH05152651A (en) Laser oscillator apparatus
JP3003172B2 (en) Solid state laser oscillator
JPH10107346A (en) Excitation method in solid-state laser
JPH01152777A (en) Laser device
JP2674288B2 (en) Solid-state laser device
JPH04246874A (en) Solid-state laser oscillator
JPH0344982A (en) Solid state laser device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees