JP3427442B2 - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
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- JP3427442B2 JP3427442B2 JP25736993A JP25736993A JP3427442B2 JP 3427442 B2 JP3427442 B2 JP 3427442B2 JP 25736993 A JP25736993 A JP 25736993A JP 25736993 A JP25736993 A JP 25736993A JP 3427442 B2 JP3427442 B2 JP 3427442B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全反射ミラーと出力ミ
ラーの間に固体レーザ媒質が配置された固体レーザ装置
に関する。
ラーの間に固体レーザ媒質が配置された固体レーザ装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＹＡＧレーザに代表される固体レーザ
は、小形で使いやすいことから、主にレーザ加工分野で
多くの使用実績がある。また最近では計測、医学等の諸
分野にも広く浸透するようになった。固体レーザの応用
に当たって重要なことは、いかに集光性の高い、高品質
の光が得るかということである。レーザ光の品質の尺度
として一般にθｄが用いられる、ここでθはビーム広が
り角、ｄはビームウエストにおけるビーム径である。レ
ンズによりレーザ光が変換されてもθｄは保存される。
すなわち、レーザ光を凸レンズで集光した際の集光角を
θ1 、集光点のビームウエスト径をｄ1 とすると、θｄ
＝θ1 ｄ1 が成り立つ。したがって、θ1 を同じにとっ
た場合、θｄが小さいとｄ1 が小さくなり、レーザ光を
小さなスポットに集光できることになる。レーザ光を小
さく絞ることが出来れば、高いエネルギー密度が得られ
て加工性能が向上する。またレーザ光を光ファイバで伝
送する場合も直径の小さなものが使用できる。ファイバ
径が小さければ出射光を小さなスポットに集光すること
ができる。
は、小形で使いやすいことから、主にレーザ加工分野で
多くの使用実績がある。また最近では計測、医学等の諸
分野にも広く浸透するようになった。固体レーザの応用
に当たって重要なことは、いかに集光性の高い、高品質
の光が得るかということである。レーザ光の品質の尺度
として一般にθｄが用いられる、ここでθはビーム広が
り角、ｄはビームウエストにおけるビーム径である。レ
ンズによりレーザ光が変換されてもθｄは保存される。
すなわち、レーザ光を凸レンズで集光した際の集光角を
θ1 、集光点のビームウエスト径をｄ1 とすると、θｄ
＝θ1 ｄ1 が成り立つ。したがって、θ1 を同じにとっ
た場合、θｄが小さいとｄ1 が小さくなり、レーザ光を
小さなスポットに集光できることになる。レーザ光を小
さく絞ることが出来れば、高いエネルギー密度が得られ
て加工性能が向上する。またレーザ光を光ファイバで伝
送する場合も直径の小さなものが使用できる。ファイバ
径が小さければ出射光を小さなスポットに集光すること
ができる。
【０００３】θｄを小さくするために通常用いられる方
法としては、 (a) 共振器長を大きくする (b) 共振器内にビームエキスパンダを挿入する (c) 不安定共振器を用いる (d) 固体レーザにおいて、板 (スラブ) 状のレーザ媒質
を用いる (e) 出力ミラーに設けたピンホールからレーザ光を出力
する。等がある
法としては、 (a) 共振器長を大きくする (b) 共振器内にビームエキスパンダを挿入する (c) 不安定共振器を用いる (d) 固体レーザにおいて、板 (スラブ) 状のレーザ媒質
を用いる (e) 出力ミラーに設けたピンホールからレーザ光を出力
する。等がある
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図１に示すような焦点
距離ｆのレンズ21をはさんでａ1 の距離をおく曲率半径
Ｒ1 の全反射ミラー22と、ａ2 の距離をおく曲率半径Ｒ
2 の出力ミラー23とが対向配置されている光共振器の安
定性は、共振器パラメータ ｇ1 ＝１−ａ2 ／ｆ−ａ0 ／Ｒ1 ｇ2 ＝１−ａ1 ／ｆ−ａ0 ／Ｒ2 で表すことができる。ここで ａ0 ＝ａ1 ＋ａ2 −ａ1 ａ2 ／ｆ である。ｇ1 、ｇ2 を用いると、レーザ光が共振器内に
閉じこめられる条件は ０＜ｇ1 ｇ2 ＜１ ───────(1) となる。また、ｇ1 、ｇ2 が変化するとθ、ｄも変化す
る。
距離ｆのレンズ21をはさんでａ1 の距離をおく曲率半径
Ｒ1 の全反射ミラー22と、ａ2 の距離をおく曲率半径Ｒ
2 の出力ミラー23とが対向配置されている光共振器の安
定性は、共振器パラメータ ｇ1 ＝１−ａ2 ／ｆ−ａ0 ／Ｒ1 ｇ2 ＝１−ａ1 ／ｆ−ａ0 ／Ｒ2 で表すことができる。ここで ａ0 ＝ａ1 ＋ａ2 −ａ1 ａ2 ／ｆ である。ｇ1 、ｇ2 を用いると、レーザ光が共振器内に
閉じこめられる条件は ０＜ｇ1 ｇ2 ＜１ ───────(1) となる。また、ｇ1 、ｇ2 が変化するとθ、ｄも変化す
る。
【０００５】通常用いられるロッド状のレーザ媒質を用
いる装置では、温度がロッド中央部で高く、周辺部ほど
低くなる。そのためレーザ媒質が一種の凸レンズ (熱レ
ンズ) として作用することから、図１と同等の共振器構
成となる。熱レンズの焦点距離ｆは入力エネルギーによ
って変化するため、レーザ出力によって共振器パラメー
タｇ1 、ｇ2 が変化する。ｇ1 、ｇ2 が変化するとθｄ
が変化するばかりでなく、場合によっては式(1) の安定
条件が満たされなくなり発振が困難になる。
いる装置では、温度がロッド中央部で高く、周辺部ほど
低くなる。そのためレーザ媒質が一種の凸レンズ (熱レ
ンズ) として作用することから、図１と同等の共振器構
成となる。熱レンズの焦点距離ｆは入力エネルギーによ
って変化するため、レーザ出力によって共振器パラメー
タｇ1 、ｇ2 が変化する。ｇ1 、ｇ2 が変化するとθｄ
が変化するばかりでなく、場合によっては式(1) の安定
条件が満たされなくなり発振が困難になる。
【０００６】θｄを小さくするために、上記(a) により
共振器長を大きくすると、ａ1 、ａ2 が大きくなる。そ
のためｆのわずかの変化でもｇ1 、ｇ2 が大きく変化す
るようになり、特定の条件でしか目標の性能が得られな
くなる。(b) のビームエキスパンダを用いる方法は、共
振器長を大きくするのと同等であるから、(a) の方式と
同様、目標の性能が得られる条件が限定されてしまう。
(c) の不安定共振器を用いる方法は、θｄを小さくする
上で非常に有力な手段であるが、熱レンズ効果が大きい
場合は、(a) 、(b) と同様、限られた条件以外では高い
性能が得られない。(d) は熱レンズ効果そのものを低減
する方法であり、(a) 、(b) 、(c) とは根本的に異な
る。しかしこの場合は、スラブ幅方向θｄが大きいとい
う問題がある。またビームが矩形でθｄも方向によって
異なることから、円形スポットに集光することが難し
い。そのためレーザ切断の場合に、ビームの移動方向に
よって切断幅が異なるといった不都合が生じる。
共振器長を大きくすると、ａ1 、ａ2 が大きくなる。そ
のためｆのわずかの変化でもｇ1 、ｇ2 が大きく変化す
るようになり、特定の条件でしか目標の性能が得られな
くなる。(b) のビームエキスパンダを用いる方法は、共
振器長を大きくするのと同等であるから、(a) の方式と
同様、目標の性能が得られる条件が限定されてしまう。
(c) の不安定共振器を用いる方法は、θｄを小さくする
上で非常に有力な手段であるが、熱レンズ効果が大きい
場合は、(a) 、(b) と同様、限られた条件以外では高い
性能が得られない。(d) は熱レンズ効果そのものを低減
する方法であり、(a) 、(b) 、(c) とは根本的に異な
る。しかしこの場合は、スラブ幅方向θｄが大きいとい
う問題がある。またビームが矩形でθｄも方向によって
異なることから、円形スポットに集光することが難し
い。そのためレーザ切断の場合に、ビームの移動方向に
よって切断幅が異なるといった不都合が生じる。
【０００７】(e) の出力ミラーに微小なピンホールを設
ける方法は、主にゲインの小さいガスレーザに古くから
用いられており、C.K.N.Patel et al 、Appl.Phys.Let
t、Vol.4 、No.1(1964)P18 にその例が開示されてい
る。またD.E.McCumber、The BellSystem Technical Jou
rnal、Vol.44(1965)P333では、出力ミラーに穴がある場
合の詳しい共振モード解析がなされている。穴 (ホー
ル) のある出力ミラーを用いる方式は通常の部分透過ミ
ラーを用いた場合とθはほぼ等しいため、ｄが小さくな
る分だけθｄを小さくすることができる。この場合、出
力ミラーの透過率は、ピンポールの面積がビーム断面積
に占める割合で与えられる。ところがこのことはピンホ
ールの直径が小さいときのみ有効で、ピンホール径が大
きくなるにしたがって、実効透過率をこのように見積も
るやり方は成り立たなくなる。これは図２に示すよう
に、レーザ媒質25に対して全反射ミラー２と反対側の出
力ミラー24の穴径が大きくなると、レーザ媒質25の中央
部付近ではレーザ発振が起きなくなるためである。した
がって、実効透過率は上記の値より小さくなることにな
る。このため、最適透過率が大きいレーザでは目的の透
過率を得ることが困難となり、高い効率が得られない。
また発振しない部分ができること自体が効率低下の要因
となる。以上のほか、固体レーザに共通するものとし
て、光ファイバへの入光に関する課題がある。上述のよ
うに、集光スポット径を光ファイバ径より小さくする条
件は、θｄをある目的の値より小さくすることで満たさ
れる。しかしたとえこの条件が満たされたとしても、通
常用いられる直径１mm以下の光ファイバにレーザ光を入
射する場合、集光スポットをファイバ入射端に一致させ
るためには微妙な調節が必要で、そのための調節機構も
複雑になるという問題がある。
ける方法は、主にゲインの小さいガスレーザに古くから
用いられており、C.K.N.Patel et al 、Appl.Phys.Let
t、Vol.4 、No.1(1964)P18 にその例が開示されてい
る。またD.E.McCumber、The BellSystem Technical Jou
rnal、Vol.44(1965)P333では、出力ミラーに穴がある場
合の詳しい共振モード解析がなされている。穴 (ホー
ル) のある出力ミラーを用いる方式は通常の部分透過ミ
ラーを用いた場合とθはほぼ等しいため、ｄが小さくな
る分だけθｄを小さくすることができる。この場合、出
力ミラーの透過率は、ピンポールの面積がビーム断面積
に占める割合で与えられる。ところがこのことはピンホ
ールの直径が小さいときのみ有効で、ピンホール径が大
きくなるにしたがって、実効透過率をこのように見積も
るやり方は成り立たなくなる。これは図２に示すよう
に、レーザ媒質25に対して全反射ミラー２と反対側の出
力ミラー24の穴径が大きくなると、レーザ媒質25の中央
部付近ではレーザ発振が起きなくなるためである。した
がって、実効透過率は上記の値より小さくなることにな
る。このため、最適透過率が大きいレーザでは目的の透
過率を得ることが困難となり、高い効率が得られない。
また発振しない部分ができること自体が効率低下の要因
となる。以上のほか、固体レーザに共通するものとし
て、光ファイバへの入光に関する課題がある。上述のよ
うに、集光スポット径を光ファイバ径より小さくする条
件は、θｄをある目的の値より小さくすることで満たさ
れる。しかしたとえこの条件が満たされたとしても、通
常用いられる直径１mm以下の光ファイバにレーザ光を入
射する場合、集光スポットをファイバ入射端に一致させ
るためには微妙な調節が必要で、そのための調節機構も
複雑になるという問題がある。
【０００８】本発明の目的は、従来の固体レーザの上記
の欠点を解決して、広い運転条件でθｄの小さい高ビー
ム品質のレーザ発振が可能な固体レーザを提供すること
にある。
の欠点を解決して、広い運転条件でθｄの小さい高ビー
ム品質のレーザ発振が可能な固体レーザを提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、互いに対向して位置する全反射ミラー
および出力ミラーの間に、対向した一対の側面が光学研
磨された平板状の固体レーザ媒質が配置され、レーザ光
がレーザ媒質の前記の対向する光学研磨面で交互に全反
射を繰り返して進むようにした固体レーザ装置におい
て、出力ミラーの中央部を低反射率、それ以外の部分の
部分を高反射率とするとともに、発振レーザ光のビーム
ウエストを出力ミラー上に形成させ、共振器外に配置し
た補正光学系により、二つに分離して出力されるレーザ
光ビームを平行に揃えるもので、補正光学系が、分離さ
れた出力レーザ光ビームの一方を反転させて戻し、出力
ミラーの高反射率領域で再び反射させる直角プリズムで
あるか、あるいは分離された出力レーザ光ビームの一方
を反転させて戻し、出力ミラーの高反射率領域で再び反
射させるコーナーキューブであることが有効である。ま
た、本発明は、互いに対向して位置する全反射ミラーお
よび出力ミラーの間に、対向した一対の側面が光学研磨
された平板状の固体レーザ媒質が配置され、レーザ光が
レーザ媒質の前記の対向する光学研磨面で交互に全反射
を繰り返して進むようにした固体レーザ装置において、
出力ミラーの中央部の所定の領域が低反射率、それ以外
の部分が高反射率の表面を有し、発振レーザ光のビーム
ウエストを出力ミラー上に形成させ、二つに分離する出
力レーザ光ビームのうち一方を反射させて出力ミラーの
低反射率領域から再び共振器内に注入するものとする。
出力レーザ光ビームの一方を直角プリズムあるいはコー
ナーキューブで反射させることが良い。
めに、本発明は、互いに対向して位置する全反射ミラー
および出力ミラーの間に、対向した一対の側面が光学研
磨された平板状の固体レーザ媒質が配置され、レーザ光
がレーザ媒質の前記の対向する光学研磨面で交互に全反
射を繰り返して進むようにした固体レーザ装置におい
て、出力ミラーの中央部を低反射率、それ以外の部分の
部分を高反射率とするとともに、発振レーザ光のビーム
ウエストを出力ミラー上に形成させ、共振器外に配置し
た補正光学系により、二つに分離して出力されるレーザ
光ビームを平行に揃えるもので、補正光学系が、分離さ
れた出力レーザ光ビームの一方を反転させて戻し、出力
ミラーの高反射率領域で再び反射させる直角プリズムで
あるか、あるいは分離された出力レーザ光ビームの一方
を反転させて戻し、出力ミラーの高反射率領域で再び反
射させるコーナーキューブであることが有効である。ま
た、本発明は、互いに対向して位置する全反射ミラーお
よび出力ミラーの間に、対向した一対の側面が光学研磨
された平板状の固体レーザ媒質が配置され、レーザ光が
レーザ媒質の前記の対向する光学研磨面で交互に全反射
を繰り返して進むようにした固体レーザ装置において、
出力ミラーの中央部の所定の領域が低反射率、それ以外
の部分が高反射率の表面を有し、発振レーザ光のビーム
ウエストを出力ミラー上に形成させ、二つに分離する出
力レーザ光ビームのうち一方を反射させて出力ミラーの
低反射率領域から再び共振器内に注入するものとする。
出力レーザ光ビームの一方を直角プリズムあるいはコー
ナーキューブで反射させることが良い。
【００１０】
【作用】ホールミラーを出力ミラーに用いると出力ミラ
ーの実効透過率が低下する問題を、本発明者は、穴の部
分に僅かに反射率を持たせることにより解決できると考
えた。具体的には、実際の穴を用いるのではなく、穴に
相当する部分を高透過率とし、その他の部分を高反射率
とするようなコーティングを施すことでこのようなミラ
ーを容易に製作することができる。穴の部分が僅かに反
射率を持つと、共振器内を往復するレーザ光が穴に当た
ったあとも僅かに残るため、レーザ媒質の全体を占める
モードが常に形成されて、未発振領域の形成による効率
低下を防止することができる。さらに本発明者は、この
方式にビームエキスパンダを組み合わせることにより、
レーザの性能を格段に向上できると考えた。
ーの実効透過率が低下する問題を、本発明者は、穴の部
分に僅かに反射率を持たせることにより解決できると考
えた。具体的には、実際の穴を用いるのではなく、穴に
相当する部分を高透過率とし、その他の部分を高反射率
とするようなコーティングを施すことでこのようなミラ
ーを容易に製作することができる。穴の部分が僅かに反
射率を持つと、共振器内を往復するレーザ光が穴に当た
ったあとも僅かに残るため、レーザ媒質の全体を占める
モードが常に形成されて、未発振領域の形成による効率
低下を防止することができる。さらに本発明者は、この
方式にビームエキスパンダを組み合わせることにより、
レーザの性能を格段に向上できると考えた。
【００１１】本発明は、ホールミラーを用いるスラブレ
ーザにおいて、ビームウエストを出力ミラー上に形成さ
せる共振器構成では、出力レーザ光が二つのビームに分
離することを利用する。このような共振器構成は、ホー
ルミラーを平面、全反射ミラーを凹面とすることにより
可能である。図３は、発明者がこの形式の、透過部の直
径φ６mmのホールミラーを用いたスラブレーザで測定し
た出力レーザ光の透視野像(FFP) である。この結果は出
力光が二つに分離し、また全体のθは36mradと大きいの
に対し、それぞれのビームのθは７mrad以下と非常に小
さいことを示している。
ーザにおいて、ビームウエストを出力ミラー上に形成さ
せる共振器構成では、出力レーザ光が二つのビームに分
離することを利用する。このような共振器構成は、ホー
ルミラーを平面、全反射ミラーを凹面とすることにより
可能である。図３は、発明者がこの形式の、透過部の直
径φ６mmのホールミラーを用いたスラブレーザで測定し
た出力レーザ光の透視野像(FFP) である。この結果は出
力光が二つに分離し、また全体のθは36mradと大きいの
に対し、それぞれのビームのθは７mrad以下と非常に小
さいことを示している。
【００１２】この現象は、図４に示すように、ホールミ
ラー共振器と凸レンズ21の列との比較で説明できる。ホ
ールミラーを用いた場合、傾きの大きな光線だけが透過
する。そして、出力ミラーの実効透過率は、共振器内の
ビーム断面積とホール部の面積との比で概略決定され
る。それ故、実効透過率は中心部で発振する低次モード
に対しては大きく、高次モードほど小さいことになる。
したがって、ホールミラー共振器においては、ほとんど
最高次のモードのみが発振することになる。
ラー共振器と凸レンズ21の列との比較で説明できる。ホ
ールミラーを用いた場合、傾きの大きな光線だけが透過
する。そして、出力ミラーの実効透過率は、共振器内の
ビーム断面積とホール部の面積との比で概略決定され
る。それ故、実効透過率は中心部で発振する低次モード
に対しては大きく、高次モードほど小さいことになる。
したがって、ホールミラー共振器においては、ほとんど
最高次のモードのみが発振することになる。
【００１３】最高次モードとは、レンズ列においては全
幅にわたって振動して進む光線に相当する。図４から明
らかなように、この光線は中心を横切る時その傾きが最
大になる。つまりホールミラー共振器においては、スラ
ブで規制される領域全体を巡る光線が、傾きが最大にな
る時にホール部に命中し外部に取り出される。すなわ
ち、ホールミラーはｄを規制するだけでなく、特定の傾
きの光線を選択して出力する機能も果たしていることに
なる。
幅にわたって振動して進む光線に相当する。図４から明
らかなように、この光線は中心を横切る時その傾きが最
大になる。つまりホールミラー共振器においては、スラ
ブで規制される領域全体を巡る光線が、傾きが最大にな
る時にホール部に命中し外部に取り出される。すなわ
ち、ホールミラーはｄを規制するだけでなく、特定の傾
きの光線を選択して出力する機能も果たしていることに
なる。
【００１４】今までの考え方では、この場合のθは36mr
adであり、θｄ＝36×６＝216mm mradとなる。しかし、
本来輝度の尺度 (輝度∝１／θｄ) としてのθｄを考え
る場合、θは発散する光が占める角度であるから、中央
の欠損部分は除外して考えるべきである。すなわち実効
θｄ＝７×２×６＝84mm mrad となる。しかし、出力ミ
ラーの近くに集光レンズを置く場合は、集光径は全体の
θで決まるから、出力光の中央部分に欠損があることの
利点は生かされない。一方、集光レンズを離した領域で
光を集光する場合も、出力光が二つに分離すると集光レ
ンズを出力ミラーから十分離すことができないため、集
光スポット径を小さく出来ない。
adであり、θｄ＝36×６＝216mm mradとなる。しかし、
本来輝度の尺度 (輝度∝１／θｄ) としてのθｄを考え
る場合、θは発散する光が占める角度であるから、中央
の欠損部分は除外して考えるべきである。すなわち実効
θｄ＝７×２×６＝84mm mrad となる。しかし、出力ミ
ラーの近くに集光レンズを置く場合は、集光径は全体の
θで決まるから、出力光の中央部分に欠損があることの
利点は生かされない。一方、集光レンズを離した領域で
光を集光する場合も、出力光が二つに分離すると集光レ
ンズを出力ミラーから十分離すことができないため、集
光スポット径を小さく出来ない。
【００１５】本発明により、図５(a) に示したように分
離して進む光71、72を図５(b) に示すようにルーフプリ
ズム13で平行に補正すると、全体のθを最小７mradとす
ることができて、ｄは最小12mmとなる。これによりθｄ
は最小84mm mrad となり、上記の実効θｄと一致する。
また本発明は、分離する出力光の一方をコーナーキュー
ブ等で折り返し、出力ミラーホール部から再び共振器内
に注入するものである。これによりｄは最小６mmとなる
ため、θｄを最小42mm mrad とすることができる。
離して進む光71、72を図５(b) に示すようにルーフプリ
ズム13で平行に補正すると、全体のθを最小７mradとす
ることができて、ｄは最小12mmとなる。これによりθｄ
は最小84mm mrad となり、上記の実効θｄと一致する。
また本発明は、分離する出力光の一方をコーナーキュー
ブ等で折り返し、出力ミラーホール部から再び共振器内
に注入するものである。これによりｄは最小６mmとなる
ため、θｄを最小42mm mrad とすることができる。
【００１６】
【実施例】以下、各図に共通な部分に同一の符号を付し
た図を引用して本発明の実施例について説明する。図６
は、本発明の参考である。この参考例では、図５(b) に
示したのと同様、二つに分離した出力光ビーム７をルー
フプリズム13で平行光に補正している。しかし、図６の
参考例では、全体のビーム拡がり角に応じて図５に示し
たルーフプリズムの傾斜角βを変更する必要がある。そ
のためβの異なる数種類のプリズム13を用意しておい
て、必要に応じて最適なものを選定するようなことが必
要になる。また拡がり角が出力に依存して変化するよう
な場合は、特定の条件で最適なルーフプリズムを選定し
たとしても、運転条件が変化すると最適条件が満たされ
なくなって、補正後のθが大きくなってしまう。図７に
示す本発明の第一の実施例はこの問題を解決するもので
ある。本発明者は、図５(a) に示すように、分離する出
力71、72が中心線と成す角度をα1 、α2 とすると、α
1 ＝α2となる点に着目した。発振レーザ光の波面は出
力ミラー面と平行になるということから帰結される。こ
のことを利用すると、図７に示すように、直角プリズム
14で分離ビームの一方72を折り返し、ホールミラー３の
高反射率部分で反射させることにより、自動的に二つの
ビームを平行にすることができる。この方式によれば、
ビーム拡がり角に応じてプリズムを取り替えるようなこ
とは不要となる。
た図を引用して本発明の実施例について説明する。図６
は、本発明の参考である。この参考例では、図５(b) に
示したのと同様、二つに分離した出力光ビーム７をルー
フプリズム13で平行光に補正している。しかし、図６の
参考例では、全体のビーム拡がり角に応じて図５に示し
たルーフプリズムの傾斜角βを変更する必要がある。そ
のためβの異なる数種類のプリズム13を用意しておい
て、必要に応じて最適なものを選定するようなことが必
要になる。また拡がり角が出力に依存して変化するよう
な場合は、特定の条件で最適なルーフプリズムを選定し
たとしても、運転条件が変化すると最適条件が満たされ
なくなって、補正後のθが大きくなってしまう。図７に
示す本発明の第一の実施例はこの問題を解決するもので
ある。本発明者は、図５(a) に示すように、分離する出
力71、72が中心線と成す角度をα1 、α2 とすると、α
1 ＝α2となる点に着目した。発振レーザ光の波面は出
力ミラー面と平行になるということから帰結される。こ
のことを利用すると、図７に示すように、直角プリズム
14で分離ビームの一方72を折り返し、ホールミラー３の
高反射率部分で反射させることにより、自動的に二つの
ビームを平行にすることができる。この方式によれば、
ビーム拡がり角に応じてプリズムを取り替えるようなこ
とは不要となる。
【００１７】図８は、本発明の第二の実施例である。こ
の実施例では図７の直角プリズム14の代わりにコーナー
キューブ15を用いている。コーナーキューブ15は設置角
度によらず、光が必ず平行に折り返されるため、直角プ
リズム14を用いるより調整が容易である。図９は、別の
本発明の実施例である。この例では、二つに分離する光
の一方を、コーナーキューブ15で折り返し、ホールミラ
ー透過部31から再びレーザ共振器内に光を注入してい
る。この際、折り返した光の全てを共振器内に再注入す
ることはできないが、ホールミラー透過部31をはみ出し
て反射される光は、第五発明に関連して説明したよう
に、もう一方の光と平行に反射されるから、結局単一の
レーザ光ビームを得ることができて、θｄは前記の発明
による装置の約１／２とすることができる。この場合、
図７に示した本発明の実施例のように、直角プリズム14
でレーザ光を折り返すことももちろん可能である。
の実施例では図７の直角プリズム14の代わりにコーナー
キューブ15を用いている。コーナーキューブ15は設置角
度によらず、光が必ず平行に折り返されるため、直角プ
リズム14を用いるより調整が容易である。図９は、別の
本発明の実施例である。この例では、二つに分離する光
の一方を、コーナーキューブ15で折り返し、ホールミラ
ー透過部31から再びレーザ共振器内に光を注入してい
る。この際、折り返した光の全てを共振器内に再注入す
ることはできないが、ホールミラー透過部31をはみ出し
て反射される光は、第五発明に関連して説明したよう
に、もう一方の光と平行に反射されるから、結局単一の
レーザ光ビームを得ることができて、θｄは前記の発明
による装置の約１／２とすることができる。この場合、
図７に示した本発明の実施例のように、直角プリズム14
でレーザ光を折り返すことももちろん可能である。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、θｄを小さくするため
の出力ミラーとしてのホールミラーの透過部を、穴では
なく僅かな反射率を持つ高透過率部とすることにより、
ホール径の大きい場合の固体レーザでの未発振領域の形
成による効率低下を防止するものである。
の出力ミラーとしてのホールミラーの透過部を、穴では
なく僅かな反射率を持つ高透過率部とすることにより、
ホール径の大きい場合の固体レーザでの未発振領域の形
成による効率低下を防止するものである。
【００１９】本発明によれば、従来の固体レーザではθ
ｄを小さくしようとすると安定に発振できる出力の範囲
が狭められるという問題を解決し、広い出力範囲でθｄ
の小さなレーザ光を出力する固体レーザ装置を得ること
ができる。
ｄを小さくしようとすると安定に発振できる出力の範囲
が狭められるという問題を解決し、広い出力範囲でθｄ
の小さなレーザ光を出力する固体レーザ装置を得ること
ができる。
【００２０】して、光ファイバ入光が極めて容易な固体
レーザ装置を得ることができる。
レーザ装置を得ることができる。
【図１】熱レンズ効果の説明図
【図２】穴径の大きなピンホールミラーにおける発振状
態を示す断面図
態を示す断面図
【図３】ホールミラー型スラブレーザの遠視野像の測定
結果を示す線図
結果を示す線図
【図４】ホールミラー型スラブレーザの出力光が二つに
分離する現象の説明図
分離する現象の説明図
【図５】分離ビームを平行に補正する方法を(a) の補正
しない場合と比較して(b) に示す説明図
しない場合と比較して(b) に示す説明図
【図６】本発明の参考例の固体レーザ装置の斜視図
【図７】本発明の第一の実施例の固体レーザ装置の正面
図
図
【図８】本発明の第二の実施例の固体レーザ装置の正面
図
図
【図９】別の本発明の一実施例の固体レーザ装置の正面
図
図
１１ Ｎｄ：ＹＡＧスラブ
２ 全反射ミラー
３ ホールミラー
３１ ホールミラー透過部
６ レーザ光
７ 出力レーザ光
１３ ルーフプリズム
１４ 直角プリズム
１５ コーナーキューブ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−18782（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−46787（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−166778（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−95960（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−119192（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−49483（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−189781（ＪＰ，Ａ)
実開 昭62−80363（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭57−59467（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 3/00 - 3/30
Claims (5)
- 【請求項１】互いに対向して位置する全反射ミラーおよ
び出力ミラーの間に、対向した一対の側面が光学研磨さ
れた平板状の固体レーザ媒質が配置され、レーザ光がレ
ーザ媒質の前記の対向する光学研磨面で交互に全反射を
繰り返して進むようにしたものにおいて、出力ミラーの
中央部を低反射率、それ以外の部分の部分を高反射率と
するとともに、発振レーザ光のビームウエストを出力ミ
ラー上に形成させ、共振器外に配置した補正光学系によ
り、二つに分離して出力されるレーザ光ビームを平行に
揃える固体レーザ装置であって、 補正光学系が分離された出力レーザ光ビームの一方を反
転させて戻し、出力ミラーの高反射率領域で再び反射さ
せる直角プリズムであることを特徴とする固体レーザ装
置。 - 【請求項２】互いに対向して位置する全反射ミラーおよ
び出力ミラーの間に、対向した一対の側面が光学研磨さ
れた平板状の固体レーザ媒質が配置され、レーザ光がレ
ーザ媒質の前記の対向する光学研磨面で交互に全反射を
繰り返して進むようにしたものにおいて、出力ミラーの
中央部を低反射率、それ以外の部分の部分を高反射率と
するとともに、発振レーザ光のビームウエストを出力ミ
ラー上に形成させ、共振器外に配置した補正光学系によ
り、二つに分離して出力されるレーザ光ビームを平行に
揃える固体レーザ装置であって、 補正光学系が分離された出力レーザ光ビームの一方を反
転させて戻し、出力ミラーの高反射率領域で再び反射さ
せるコーナーキューブであることを特徴とする固体レー
ザ装置。 - 【請求項３】互いに対向して位置する全反射ミラーおよ
び出力ミラーの間に、対向した一対の側面が光学研磨さ
れた平板状の固体レーザ媒質が配置され、レーザ光がレ
ーザ媒質の前記の対向する光学研磨面で交互に全反射を
繰り返して進むようにしたものにおいて、出力ミラーの
中央部の所定の領域が低反射率、それ以外の部分が高反
射率の表面を有し、発振レーザ光のビームウエストを出
力ミラー上に形成させ、二つに分離する出力レーザ光ビ
ームのうち一方を反射させて出力ミラーの低反射率領域
から再び共振器内に注入することを特徴とする固体レー
ザ装置。 - 【請求項４】出力レーザ光ビームの一方を直角プリズム
で反射させる請求項３記載の固体レーザ装置。 - 【請求項５】出力レーザ光ビームの一方をコーナーキュ
ーブで反射させる請求項３記載の固体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25736993A JP3427442B2 (ja) | 1992-10-16 | 1993-10-15 | 固体レーザ装置 |
| US08/228,082 US5402438A (en) | 1992-10-16 | 1994-04-15 | Solid state laser device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-277584 | 1992-10-16 | ||
| JP27758492 | 1992-10-16 | ||
| JP25736993A JP3427442B2 (ja) | 1992-10-16 | 1993-10-15 | 固体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204591A JPH06204591A (ja) | 1994-07-22 |
| JP3427442B2 true JP3427442B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=26543182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25736993A Expired - Lifetime JP3427442B2 (ja) | 1992-10-16 | 1993-10-15 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3427442B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104678556A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-06-03 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种透镜组条形象散光束实时整形与低阶像差补偿系统 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4927051B2 (ja) * | 1998-11-12 | 2012-05-09 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ光出力装置および固体レーザロッド励起モジュール |
| JP4589921B2 (ja) * | 2003-04-02 | 2010-12-01 | サン・マイクロシステムズ・インコーポレーテッド | 対面した半導体チップ間の光通信 |
| JPWO2005078970A1 (ja) * | 2004-02-17 | 2008-01-10 | 日本電信電話株式会社 | 光伝送システム |
| JP4499495B2 (ja) * | 2004-07-01 | 2010-07-07 | 財団法人光科学技術研究振興財団 | パルス光伝送装置及びパルス光伝送調整方法 |
| RU2641443C2 (ru) * | 2016-07-01 | 2018-01-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Способ резки заготовки, выполненной из магния или магниевого сплава |
| CN107069400A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-08-18 | 哈尔滨镭致科技有限公司 | 百皮秒激光美容仪 |
-
1993
- 1993-10-15 JP JP25736993A patent/JP3427442B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104678556A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-06-03 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种透镜组条形象散光束实时整形与低阶像差补偿系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06204591A (ja) | 1994-07-22 |
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