JP2940050B2 - レーザー装置 - Google Patents
レーザー装置Info
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- 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
- H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
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- 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
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
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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、レーザー発振器から放射された高品質の
レーザービームを増幅するMOPA（Master Oscillator Po
wer Amplifier）技術に関するものである。
レーザービームを増幅するMOPA（Master Oscillator Po
wer Amplifier）技術に関するものである。
第２図は、従来のレーザー装置を示す構成図である。
図において、（１）はレーザー発振器、（２）はレーザ
ー発振器（１）から放射されたレーザービーム、（３）
はレーザービーム（２）のパルス幅を伸長させるパルス
幅伸長光学系、（４）はパルス幅伸長光学系（３）から
出射されたレーザービーム、（５）はレーザービーム
（４）のビーム径を増幅器（６）の増幅有効断面の径に
変換するビーム径変換光学系、（７）はビーム径変換光
学系（５）から出射されたレーザービーム、（８）は増
幅器（６）から出射されたレーザービームである。
図において、（１）はレーザー発振器、（２）はレーザ
ー発振器（１）から放射されたレーザービーム、（３）
はレーザービーム（２）のパルス幅を伸長させるパルス
幅伸長光学系、（４）はパルス幅伸長光学系（３）から
出射されたレーザービーム、（５）はレーザービーム
（４）のビーム径を増幅器（６）の増幅有効断面の径に
変換するビーム径変換光学系、（７）はビーム径変換光
学系（５）から出射されたレーザービーム、（８）は増
幅器（６）から出射されたレーザービームである。
次に動作について説明する。レーザー発振器（１）か
ら放射されたパルス状の高品質な（ビーム径が小さく、
パルス幅が短く、発散角が小さい）レーザービーム
（２）をパルス幅伸長光学系（３）に入射させる。パル
ス幅伸長光学系（３）は、第３図（ａ）に示すように、
部分反射鏡（3a）および全反射鏡（3b），（3c），（3
d），（3e）から構成されている。レーザービーム
（２）は、部分反射鏡（3a）を透過したレーザービーム
（2a）と、部分反射鏡（3a）で反射されたレーザービー
ム（2b）とに分割される。部分反射鏡（3a）で反射され
たレーザービーム（2b）は、全反射鏡（3b），（3c），
（3d），（3e）で構成された遅延光路を伝搬することに
よって、時間l/c（ｌは光路長、ｃは光速）だけ遅延さ
れ、再び部分反射鏡（3a）に入射した部分反射鏡（3a）
で反射される。時間l/c遅延されたレーザービーム（2
c）はレーザービーム（2a）と重畳され、パルス幅伸長
光学系に入射したレーザービーム（２）のパルス幅は第
４図のように伸長される。なお、第４図は横軸に時間
ｔ、縦軸にパワーＰを取っており、（2a），（2c）は重
畳されるレーザービームを示している。パルス幅伸長光
学系（３）に入射レーザービーム（２）のビーム径d1、
ビームの発散角（全頂角）をθ1とすると、部分反射鏡
（3a）で反射されたレーザービーム（2b）は、光路長ｌ
を伝搬することによって、ビーム径がｌθ1だけ増大
し、d1＋ｌθ1になる。パルス幅伸長によって遅延され
たレーザービーム（2c）の径と部分反射鏡（3a）を直接
透過したレーザービーム（2a）の径との比D1すなわちD1
＝（d1＋ｌθ1）／d1が大きくなればなるほど、パルス
幅伸長光学系（３）から出射されたレーザービーム
（４）の品質が悪くなる。
ら放射されたパルス状の高品質な（ビーム径が小さく、
パルス幅が短く、発散角が小さい）レーザービーム
（２）をパルス幅伸長光学系（３）に入射させる。パル
ス幅伸長光学系（３）は、第３図（ａ）に示すように、
部分反射鏡（3a）および全反射鏡（3b），（3c），（3
d），（3e）から構成されている。レーザービーム
（２）は、部分反射鏡（3a）を透過したレーザービーム
（2a）と、部分反射鏡（3a）で反射されたレーザービー
ム（2b）とに分割される。部分反射鏡（3a）で反射され
たレーザービーム（2b）は、全反射鏡（3b），（3c），
（3d），（3e）で構成された遅延光路を伝搬することに
よって、時間l/c（ｌは光路長、ｃは光速）だけ遅延さ
れ、再び部分反射鏡（3a）に入射した部分反射鏡（3a）
で反射される。時間l/c遅延されたレーザービーム（2
c）はレーザービーム（2a）と重畳され、パルス幅伸長
光学系に入射したレーザービーム（２）のパルス幅は第
４図のように伸長される。なお、第４図は横軸に時間
ｔ、縦軸にパワーＰを取っており、（2a），（2c）は重
畳されるレーザービームを示している。パルス幅伸長光
学系（３）に入射レーザービーム（２）のビーム径d1、
ビームの発散角（全頂角）をθ1とすると、部分反射鏡
（3a）で反射されたレーザービーム（2b）は、光路長ｌ
を伝搬することによって、ビーム径がｌθ1だけ増大
し、d1＋ｌθ1になる。パルス幅伸長によって遅延され
たレーザービーム（2c）の径と部分反射鏡（3a）を直接
透過したレーザービーム（2a）の径との比D1すなわちD1
＝（d1＋ｌθ1）／d1が大きくなればなるほど、パルス
幅伸長光学系（３）から出射されたレーザービーム
（４）の品質が悪くなる。
次いで、パルス幅伸長光学系（３）からビーム径変換
光学系（５）に入射したレーザービーム（４）の径は、
ビーム径変換光学系（５）から出射されるレーザービー
ム（７）の径が増幅器（６）の増幅有効断面の径と一致
するように変換される。ビーム径変換光学系（５）から
出射されたレーザービーム（７）は増幅器（６）に入射
されてレーザー出力が増幅される。ただし、レーザービ
ーム（2c）の径とレーザービーム（2a）の径との比D1が
大きくなればなるほど増幅器（６）に入射するレーザー
ビーム（７）の品質が悪くなり、増幅器（６）における
励起領域の利用率が低下する。その結果、増幅器（６）
から出射されたレーザービーム（８）のビーム品質およ
び出力が低下する。
光学系（５）に入射したレーザービーム（４）の径は、
ビーム径変換光学系（５）から出射されるレーザービー
ム（７）の径が増幅器（６）の増幅有効断面の径と一致
するように変換される。ビーム径変換光学系（５）から
出射されたレーザービーム（７）は増幅器（６）に入射
されてレーザー出力が増幅される。ただし、レーザービ
ーム（2c）の径とレーザービーム（2a）の径との比D1が
大きくなればなるほど増幅器（６）に入射するレーザー
ビーム（７）の品質が悪くなり、増幅器（６）における
励起領域の利用率が低下する。その結果、増幅器（６）
から出射されたレーザービーム（８）のビーム品質およ
び出力が低下する。
従来のレーザー装置は以上のように構成されているの
で、レーザービームの品質が悪くなり、レーザー出力が
低くなるなどの問題点があった。
で、レーザービームの品質が悪くなり、レーザー出力が
低くなるなどの問題点があった。
この発明は従来のような問題点を解消するためになさ
れたもので、レーザービームの品質が高くなり、且つ、
レーザー出力が高くなるレーザー装置を得ることを目的
とする。
れたもので、レーザービームの品質が高くなり、且つ、
レーザー出力が高くなるレーザー装置を得ることを目的
とする。
この発明に係るレーザー装置は、レーザー発振器とパ
ルス幅伸長光学系との間にビーム径拡大光学径を配設し
たものである。
ルス幅伸長光学系との間にビーム径拡大光学径を配設し
たものである。
この発明において、パルス幅伸長光学径に入射するレ
ーザービームの径はビーム径拡大光学径により拡大さ
れ、パルス幅伸長光学系を出射するレーザービームの品
質が良くなり、増幅器から出射されるレーザービームは
高品質・高出力になる。
ーザービームの径はビーム径拡大光学径により拡大さ
れ、パルス幅伸長光学系を出射するレーザービームの品
質が良くなり、増幅器から出射されるレーザービームは
高品質・高出力になる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、（１），（２），（３），（４），
（５），（６），（７）および（８）は上記従来装置を
示した第２図において示した同符号で示すものと同等の
ものである。次に（11）はレーザー発振器（１）とパル
ス幅伸長光学系（３）との間に配設されたビーム径拡大
光学系、（12）はビーム径拡大光学系（11）から出射し
たレーザービームである。
１図において、（１），（２），（３），（４），
（５），（６），（７）および（８）は上記従来装置を
示した第２図において示した同符号で示すものと同等の
ものである。次に（11）はレーザー発振器（１）とパル
ス幅伸長光学系（３）との間に配設されたビーム径拡大
光学系、（12）はビーム径拡大光学系（11）から出射し
たレーザービームである。
上記のように構成されているレーザー装置において
は、レーザー発振器（１）から放射されたレーザービー
ム（２）の径d1は、例えば凹レンズ（11a）と凸レンズ
（11b）から成るビーム径拡大光学径（11）によってd2
に拡大される。レーザービーム（２）の発散角（全頂
角）をθ1とすると、径d2に拡大されたレーザービーム
（12）の発散角θ2はθ2d2＝θ1d1で表わされる。ビー
ム径d2、発散角θ2のレーザービーム（12）はパルス幅
伸長光学系（３）に入射する。パルス幅伸長光学系
（３）は、上記の従来装置の動作説明において第３図
（ａ）に記述したものと同様である。従って第３図
（ｂ）に示すように、レーザービーム（12）は、部分反
射鏡（3a）を透過したレーザービーム（12a）と、部分
反射鏡（3a）で反射されたレーザービーム（12b）とに
分割される。部分反射鏡（3a）で反射されたレーザービ
ーム（12b）は、全反射鏡（3b），（3c），（3d），（3
e）で構成された遅延光路を伝搬することによって、時
間l/c（ｌは光路長、ｃは光速）だけ遅延され、再び部
分反射鏡（3a）に入射して、部分反射鏡（3a）で反射さ
れる。再び部分反射されたレーザービーム（12c）はレ
ーザービーム（12a）と重畳され、レーザービーム（1
2）のパルス幅は伸長される。部分反射鏡（3a）で反射
されたレーザービーム（12b）は、長さｌの遅延光路を
伝搬することによってビーム径がｌθ2だけ増大し、d2
＋ｌθ2になる。部分反射鏡（3a）において、遅延され
たレーザービーム（12c）の径と部分反射鏡（3a）を直
接透過したレーザービーム（12a）の径の比D2はD2＝（d
2＋ｌθ2）／d2で表わされる。ただし、ビーム径拡大光
学径（11）を用いない場合のビーム径の比D1は、すでに
記述したようにD1＝（d1＋ｌθ1）／d1である。
は、レーザー発振器（１）から放射されたレーザービー
ム（２）の径d1は、例えば凹レンズ（11a）と凸レンズ
（11b）から成るビーム径拡大光学径（11）によってd2
に拡大される。レーザービーム（２）の発散角（全頂
角）をθ1とすると、径d2に拡大されたレーザービーム
（12）の発散角θ2はθ2d2＝θ1d1で表わされる。ビー
ム径d2、発散角θ2のレーザービーム（12）はパルス幅
伸長光学系（３）に入射する。パルス幅伸長光学系
（３）は、上記の従来装置の動作説明において第３図
（ａ）に記述したものと同様である。従って第３図
（ｂ）に示すように、レーザービーム（12）は、部分反
射鏡（3a）を透過したレーザービーム（12a）と、部分
反射鏡（3a）で反射されたレーザービーム（12b）とに
分割される。部分反射鏡（3a）で反射されたレーザービ
ーム（12b）は、全反射鏡（3b），（3c），（3d），（3
e）で構成された遅延光路を伝搬することによって、時
間l/c（ｌは光路長、ｃは光速）だけ遅延され、再び部
分反射鏡（3a）に入射して、部分反射鏡（3a）で反射さ
れる。再び部分反射されたレーザービーム（12c）はレ
ーザービーム（12a）と重畳され、レーザービーム（1
2）のパルス幅は伸長される。部分反射鏡（3a）で反射
されたレーザービーム（12b）は、長さｌの遅延光路を
伝搬することによってビーム径がｌθ2だけ増大し、d2
＋ｌθ2になる。部分反射鏡（3a）において、遅延され
たレーザービーム（12c）の径と部分反射鏡（3a）を直
接透過したレーザービーム（12a）の径の比D2はD2＝（d
2＋ｌθ2）／d2で表わされる。ただし、ビーム径拡大光
学径（11）を用いない場合のビーム径の比D1は、すでに
記述したようにD1＝（d1＋ｌθ1）／d1である。
例えば、レーザービーム（２）をd1＝10mm、θ1＝1mr
adとし、遅延光路長ｌを5mとしたとき、ビーム径拡大光
学系を配設しないときのビーム径の比D1はD1＝1.5とな
る。ビーム径拡大光学系（11）を配設して、ビーム径を
1.5倍、２倍、３倍に拡大したとき、ビーム径の比D2は
それぞれ1.22、1.13、1.06になる。従って、ビーム径拡
大光学径（11）によってビーム径を拡大することによ
り、ビーム径変換光学径（５）に入射するレーザービー
ム（４）の品質が良くなる。この結果、増幅器（６）に
入射するレーザービーム（７）の品質が向上するために
増幅器（６）における励起領域の利用率が向上し、高品
質で高出力のレーザービーム（８）が得られる。
adとし、遅延光路長ｌを5mとしたとき、ビーム径拡大光
学系を配設しないときのビーム径の比D1はD1＝1.5とな
る。ビーム径拡大光学系（11）を配設して、ビーム径を
1.5倍、２倍、３倍に拡大したとき、ビーム径の比D2は
それぞれ1.22、1.13、1.06になる。従って、ビーム径拡
大光学径（11）によってビーム径を拡大することによ
り、ビーム径変換光学径（５）に入射するレーザービー
ム（４）の品質が良くなる。この結果、増幅器（６）に
入射するレーザービーム（７）の品質が向上するために
増幅器（６）における励起領域の利用率が向上し、高品
質で高出力のレーザービーム（８）が得られる。
なお、上記実施例ではパルス幅伸長光学系（３）と増
幅器（６）との間にビーム径変換光学系（５）を設けた
ものを示したが、増幅器（６）の増幅有効断面の径が大
きい場合には、ビーム径変換光学径（５）を設けずに、
ビーム径拡大光学系（11）によって増幅器（６）に入射
されるレーザービーム（７）の径を増幅器（６）の増幅
有効断面の径と一致させてもよい。
幅器（６）との間にビーム径変換光学系（５）を設けた
ものを示したが、増幅器（６）の増幅有効断面の径が大
きい場合には、ビーム径変換光学径（５）を設けずに、
ビーム径拡大光学系（11）によって増幅器（６）に入射
されるレーザービーム（７）の径を増幅器（６）の増幅
有効断面の径と一致させてもよい。
また、上記実施例では、ビーム径拡大光学径（11）を
構成する光学部品として凹レンズ（11a）と凸レンズ（1
1b）を設けた場合について説明したが、２枚の凸レンズ
を設けた場合でも、上記実施例と同様の効果を奏する。
構成する光学部品として凹レンズ（11a）と凸レンズ（1
1b）を設けた場合について説明したが、２枚の凸レンズ
を設けた場合でも、上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によればレーザー発振器とパ
ルス幅伸長光学系との間にビーム径拡大光学系を配設し
たので、高品質で高出力のレーザービームが得られる効
果がある。
ルス幅伸長光学系との間にビーム径拡大光学系を配設し
たので、高品質で高出力のレーザービームが得られる効
果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるレーザー装置の構成
図、第２図は従来のレーザー装置の構成図、第３図はパ
ルス幅伸長光学系を詳細に説明するための図、第４図は
パルス幅伸長光学系によりパルス幅が伸長されたパルス
を説明するための図である。 図において、（１）はレーザー発振器、（３）はパルス
幅伸長光学系、（５）はビーム径変換光学系、（６）は
増幅器、（11）はビーム径拡大光学系である。 なお、図中同一符号は同一、または相当部分を示す。
図、第２図は従来のレーザー装置の構成図、第３図はパ
ルス幅伸長光学系を詳細に説明するための図、第４図は
パルス幅伸長光学系によりパルス幅が伸長されたパルス
を説明するための図である。 図において、（１）はレーザー発振器、（３）はパルス
幅伸長光学系、（５）はビーム径変換光学系、（６）は
増幅器、（11）はビーム径拡大光学系である。 なお、図中同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】レーザー発振器とパルス幅伸長光学系と増
幅器とがこの順に配置されてなるレーザー装置におい
て、レーザー発振器とパルス幅伸長光学系との間にビー
ム径拡大光学系を配設したことを特徴とするレーザー装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3024890A JP2940050B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3024890A JP2940050B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | レーザー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03233988A JPH03233988A (ja) | 1991-10-17 |
| JP2940050B2 true JP2940050B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=12298410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3024890A Expired - Fee Related JP2940050B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | レーザー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2940050B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4416481B2 (ja) * | 2003-11-18 | 2010-02-17 | ギガフォトン株式会社 | 光学的パルス伸長器および露光用放電励起ガスレーザ装置 |
| JP5353798B2 (ja) * | 2010-04-02 | 2013-11-27 | 三菱電機株式会社 | 波長変換装置及びこれを用いた波長変換レーザ装置 |
-
1990
- 1990-02-08 JP JP3024890A patent/JP2940050B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03233988A (ja) | 1991-10-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |