JP3481553B2 - Solid slab laser equipment - Google Patents

Solid slab laser equipment

Info

Publication number
JP3481553B2
JP3481553B2 JP2000141139A JP2000141139A JP3481553B2 JP 3481553 B2 JP3481553 B2 JP 3481553B2 JP 2000141139 A JP2000141139 A JP 2000141139A JP 2000141139 A JP2000141139 A JP 2000141139A JP 3481553 B2 JP3481553 B2 JP 3481553B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
slab
excitation light
laser medium
light
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
JP2000141139A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001326405A (en
Inventor
孝晏 望月
邦彦 鷲尾
毅士 山根
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC 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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2000141139A priority Critical patent/JP3481553B2/en
Publication of JP2001326405A publication Critical patent/JP2001326405A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3481553B2 publication Critical patent/JP3481553B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、発振装置または増
幅装置に用いられるものであってレーザ光を発生するス
ラブ状のレーザ媒体で形成される固体レーザに関し、特
に、高品質と高出力とを容易に実現できる、低価格で高
性能な固体スラブレーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state laser used in an oscillating device or an amplifying device and formed of a slab-shaped laser medium for generating a laser beam, and particularly, to a high quality and a high output. The present invention relates to a low-cost, high-performance solid-state slab laser device that can be easily realized.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体のレーザ媒体を用いた固体レーザに
より発振生成される波長1μm以下のレーザ光は物質と
の相互作用が比較的に強く、また光ファイバで容易に伝
送が可能なため、レーザ加工応用の分野で広く使われつ
つある。従って、加工性能を向上ささせるため、横モー
ドが基本モードに近く集光特性が優れている、より高品
質でかつ高出力のレーザ光によるビームが必要になって
きている。
2. Description of the Related Art Laser light having a wavelength of 1 μm or less generated and oscillated by a solid-state laser using a solid laser medium has a relatively strong interaction with a substance and can be easily transmitted by an optical fiber. It is being widely used in the field of processing applications. Therefore, in order to improve the processing performance, there is a need for a laser beam having higher quality and higher output, in which the transverse mode is close to the fundamental mode and the condensing characteristics are excellent.

【0003】従来、この種の固体レーザでは、高出力を
得るために高強度の励起光を投入している。高強度の励
起光では媒質内部に温度分布が発生し、一般的に熱レン
ズ効果、熱複屈折効果などの光熱効果を生じるため、レ
ーザ光の偏向または偏光解消が発生しレーザ発振の効率
とビーム品質とが低下する。従って、このような固体レ
ーザでは、安定した高出力は得られず、かつ出力ビーム
の質も低下する。
Conventionally, in this type of solid-state laser, high-intensity pumping light is applied to obtain high output. With high-intensity pumping light, a temperature distribution is generated inside the medium, and photothermal effects such as thermal lens effect and thermal birefringence effect are generally generated.Therefore, laser light is deflected or depolarized, and laser oscillation efficiency and beam The quality is poor. Therefore, in such a solid-state laser, stable high output cannot be obtained, and the quality of the output beam is also deteriorated.

【0004】また、熱レンズ効果を補償するようにレン
ズ等と組み合わせて共振器を構成して高出力を実現でき
たとしても、励起強度を広範囲に変えた場合には熱レン
ズ効果が変化するため、安定した出力を維持することが
困難であり、安定した広い出力の可変性を得ることがで
きない。
Further, even if a high output can be realized by constructing a resonator in combination with a lens or the like so as to compensate for the thermal lens effect, the thermal lens effect changes when the excitation intensity is changed over a wide range. However, it is difficult to maintain stable output, and stable wide output variability cannot be obtained.

【0005】このような欠点を解決する手段として、図
7に示されるように、長さL、幅W、および厚さTを有
するスラブ状のレーザ媒体そのものを固体レーザ100
0として用い、固体レーザ1000の内部1011を両
側面1012で全反射してレーザ光1020がジグザグ
光路を形成する固体のスラブレーザが考案された。この
スラブレーザでは、理想的な2次元温度分布の場合、内
部の温度勾配の方向とレーザ光の進行方向とが一致して
いるため、レーザビームが熱レンズ効果を受けない。
As a means for solving such a drawback, as shown in FIG. 7, a slab-shaped laser medium having a length L, a width W and a thickness T is used as a solid laser 100.
A solid-state slab laser has been devised in which the interior 1011 of the solid-state laser 1000 is totally reflected on both side surfaces 1012 and the laser light 1020 forms a zigzag optical path. In this slab laser, in the case of an ideal two-dimensional temperature distribution, the direction of the internal temperature gradient and the traveling direction of the laser light coincide with each other, so that the laser beam does not undergo the thermal lens effect.

【0006】さらに、スラブ状レーザ媒体では、長手方
向に垂直な断面の寸法に対するアスペクト比を大きくす
ることにより排熱面積を大きくすることができるため、
スラブを熱破壊せずに、より高い入力をスラブに投入す
ることが可能になる。しかしながら、媒体の断面形状が
より薄い長方形になるため、発振レーザ光には高次の横
モードが含まれる。そこで、スラブレーザを用いる共振
器の内部に円形開口を挿入し、発振モードを基本モード
または低次モードの発振に制限することができる。しか
し、このような構成では、スラブ状のレーザ媒体におけ
る端部は発振モード体積から外れるため、投入した励起
光の利用効率は低下する。従って、スラブ状のレーザ媒
体の中央部に近い一部の励起された部分のみしかレーザ
発振・増幅に寄与しない。このため、高品質のレーザビ
ームを実現するために必要な基本モードまたは低次モー
ドのレーザ発振の効率が低下して、発生されるレーザビ
ームが高品質であっても高出力を得ることはできない。
また、スラブの入出力面近傍に生じる3次元の温度分布
または応力分布によってレーザ光の波面が乱されるなど
の問題点がある。
Further, in the slab-shaped laser medium, the heat exhaust area can be increased by increasing the aspect ratio with respect to the dimension of the cross section perpendicular to the longitudinal direction .
It is possible to input higher power into the slab without thermal destruction of the slab . However , since the cross-sectional shape of the medium becomes a thinner rectangle, the lasing laser light contains higher-order transverse modes. So, resonance using slab laser
A circular aperture can be inserted inside the chamber to limit the oscillation mode to the fundamental mode or lower order mode oscillation. However, in such a configuration , the end portion of the slab-shaped laser medium deviates from the oscillation mode volume, so that the utilization efficiency of the injected pumping light is reduced. Therefore, only a part of the excited portion of the slab-shaped laser medium near the central portion contributes to laser oscillation / amplification. Therefore, the efficiency of the fundamental mode or low-order mode laser oscillation required to realize a high-quality laser beam is reduced, and a high output cannot be obtained even if the generated laser beam is of high quality. .
There is also a problem that the wavefront of laser light is disturbed by a three-dimensional temperature distribution or stress distribution generated near the input / output surface of the slab.

【0007】上記問題点を解決できるスラブ状のレーザ
媒体を用いたレーザ装置および固体レーザが、特開平4
-16397号公報および特開平4-30484号公報に
開示されている。これらは、二枚のスラブ状レーザ媒体
を間隔を置いて配備し、その間にレーザ光を発振させる
固体スラブレーザである。このような固体スラブレーザ
の構造では、レーザ媒質を含有する二枚のスラブ媒体の
各アスペクト比を大きくできる一方、二枚のスラブ媒体
に挟まれた透明スラブ体または空間を含んで形成される
スラブ状のレーザ増幅媒体の総合断面の厚さは、入射さ
れるレーザ光の直径とほぼ同一の寸法に設定できる自由
度があるため、低次モードのレーザ光の発振でも効率が
低下しないという利点がある。
A laser device and a solid-state laser using a slab-shaped laser medium capable of solving the above-mentioned problems are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4 (1999) -1998
No. 16397 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-30484. These are solid-state slab lasers in which two slab-shaped laser media are arranged at intervals and oscillate a laser beam between them. In such a solid slab laser structure, the aspect ratio of the two slab media containing the laser medium can be increased, while the slab formed by including the transparent slab body or space sandwiched between the two slab media. Since there is a degree of freedom in setting the total cross-section thickness of the laser-shaped amplification medium in the same dimension as the diameter of the incident laser light, there is an advantage that the efficiency does not decrease even when oscillating the low-order mode laser light. is there.

【0008】図8には、特開平4-16397号公報で
開示されているコンポジットスラブ構造のレーザ装置1
100が示されている。これは、二枚の比較的薄いスラ
ブ状のレーザ増幅媒体1110が中心部の透明スラブ材
1111を両側から挟み融着している。このようなコン
ポジットスラブ構造では、レーザ増幅媒体1110の外
側から照射される励起光を吸収して発熱するレーザ増幅
媒体1110が薄いので排熱が容易なため、大きな励起
光を投入してもスラブの光熱効果が現れ難く、またスラ
ブの熱破壊が起こり難い。
FIG. 8 shows a laser device 1 having a composite slab structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-16397.
100 is shown. In this case, two relatively thin slab-shaped laser amplification media 1110 sandwich the transparent slab material 1111 at the center from both sides and fuse them together. In such a composite slab structure, since the laser amplification medium 1110 that absorbs the excitation light emitted from the outside of the laser amplification medium 1110 and generates heat is thin, it is easy to dissipate heat. The photothermal effect is hard to appear, and the thermal destruction of the slab is hard to occur.

【0009】しかしながら、レーザ媒体をコンポジット
化するためには、融着される異なるレーザ媒質材料の屈
折率を同一に調整し、その境界面には残留応力が残らな
いようにする必要がある。このため、各材料の光屈折率
が同一になるのみならず、それらの熱膨張係数が同一に
なるように材料の調合と融着温度の精密制御が必要であ
る。従って、高出力に必要な寸法のコンポジットスラブ
の製造が複雑で極めて困難であるという問題点がある。
更に、コンポジットスラブの構成でも、中心部分の透明
スラブ媒体の光入出力面近傍では3次元の温度分布また
は応力分布によりレーザ光の波面が乱されるなどの問題
点がある。
However, in order to make a laser medium into a composite, it is necessary to adjust the refractive indexes of different laser medium materials to be fusion-bonded to each other so that residual stress does not remain on the boundary surface. For this reason, it is necessary not only to have the same optical refractive index of each material, but also to precisely control the compounding and fusion temperature of the materials so that their thermal expansion coefficients become the same. Therefore, it is complicated and extremely difficult to manufacture a composite slab having a size required for high output.
Further, even in the structure of the composite slab, there is a problem that the wavefront of the laser light is disturbed by the three-dimensional temperature distribution or stress distribution in the vicinity of the light input / output surface of the transparent slab medium in the central portion.

【0010】上記問題点を解決できる固体スラブレーザ
に、図9に示される、特開平4-30484号公報に開
示された二枚のスラブ状のレーザ媒体を用いた固体レー
ザがある。この固体レーザは、共振器によって二枚のレ
ーザ媒体1210の内部と二枚のレーザ媒体1210に
挟まれた部分とに形成される発振レーザ光1220のジ
グザグ光路に沿ってレーザ媒体を励起するように指向性
を有し、出力パワー密度の大きい個別の半導体レーザを
励起光源1230として配置して用いている。
As a solid-state slab laser that can solve the above problems, there is a solid-state laser using two slab-shaped laser media disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-30484 shown in FIG. This solid-state laser excites the laser medium along the zigzag optical path of the oscillated laser beam 1220 formed inside the two laser mediums 1210 and the portion sandwiched between the two laser mediums 1210 by the resonator. Individual semiconductor lasers having directivity and high output power density are arranged and used as the pumping light source 1230.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の固体ス
ラブレーザを用いる装置では、個別の出力パワー密度の
大きい励起用半導体レーザの出力光をジグザグ光路に沿
ってレーザ媒体に入射して内部の発振レーザ光を励起し
ている。しかし、励起用レーザ光は励起のためのレーザ
媒体を一度のみ透過するため、励起光のスラブレーザ媒
体に吸収される効率が低いので、大きな出力を得ること
が望めないという問題点がある。この問題を解決するた
め、複数の励起用半導体レーザを備える場合には、経済
性が劣るという問題点が発生する。また、複数の励起用
半導体レーザの使用によりスラブレーザ媒体の冷却が必
要となるが、上述した構造には流体などによるスラブレ
ーザ媒体の強制冷却機構が開示されていないため、高出
力動作の実施は不可能であるという実用上の問題点があ
る。
In the device using the conventional solid-state slab laser described above, the output light of the pumping semiconductor laser having a large individual output power density is incident on the laser medium along the zigzag optical path and the internal oscillation is generated. Laser light is being excited. However, since the pumping laser light passes through the laser medium for pumping only once, the efficiency of the pumping light being absorbed by the slab laser medium is low, so that there is a problem that a large output cannot be expected. When a plurality of pumping semiconductor lasers are provided in order to solve this problem, there arises a problem that economic efficiency is poor. Further, although it is necessary to cool the slab laser medium by using a plurality of pumping semiconductor lasers, the above structure does not disclose a forced cooling mechanism for the slab laser medium by a fluid or the like. There is a practical problem that it is impossible.

【0012】本発明の課題は、このような問題点を解決
し、高品質と高出力と出力可変性とを安定して実現でき
る、低価格で高性能な固体スラブレーザ装置を提供する
ことである。
An object of the present invention is to solve the above problems and provide a low-cost and high-performance solid-state slab laser device which can stably realize high quality, high output, and output variability. is there.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明による固体スラブ
レーザ装置は、生起するレーザ光がジグザグ光路で進行
する方向を長手方向とし、この長手方向に垂直な面との
交線が平行線をなして中心部空間を形成対向配置され
る二枚のスラブ状のレーザ媒体と、前記レーザ媒体を所
定位置に固定する固定具と、一次元または二次元に配列
されたアレー状の発光体を有し励起光を放射する励起光
源とを備え、前記レーザ媒体は前記中心部空間を挟ん
対向して配置され第1の光学薄膜がコーティングされ
る内側面と前記中心部空間とは反対に位置し、第2の
光学薄膜がコーティングされると共に、励起面として外
側から前記励起光により照射される外側面とを有し、
励起光は前記二枚のスラブ状レーザ媒体の内外側面
の全域を照射すると共に一部通過して前記スラブ状レー
ザ媒体の中心部空間側に向いた前記固定具の内側表面で
反射し、レーザ媒体内部を多重に往復通過してレーザ媒
体内部全体を一様に励起し、レーザ光は、前記スラブ状
レーザ媒体の中心部空間へ、その全体を満たす基本モー
ドまたは低次モードの波として前記外側面の内面で前記
第2の光学薄膜により全反射されるように斜めに入射
し、前記内側面では前記第1の光学薄膜により無反射で
透過することにより、前記外側面の内側で、前記スラブ
状のレーザ媒体と前記中心部空間とを交互に通過して前
記ジグザグ光路を形成している。
Solid slab according to the present invention
In the laser device, the generated laser light travels in the zigzag optical path.
To the longitudinal direction, and the plane perpendicular to this longitudinal direction
Intersection lines form parallel lines to form a central spaceShiPlaced opposite
Two slab-shaped laser media and the laser media
With a fixture to fix it in place, One-dimensional or two-dimensional array
Excitation Light Emitting Excitation Light with Arranged Luminescent Material
SourceAnd the laser medium is,The central spaceSandwich
soFacing each otherPlacedThe first optical thin film is coated
Inner surface,Opposite to the central spaceLocated inSecond
Coated with optical thin filmAnd as an excitation surface
Irradiated by the excitation light from the sideHas an outer surface,Previous
RecordExcitation light,Of the two slab-shaped laser mediaOuter surface
Irradiates the entire area ofPass throughThe slab-shaped lace
The inner surface of the fixture facing the central space side of the medium
Reflected,Inside the laser mediumLaser medium passes through multiple round trips
Uniform throughout the bodyexcitationSileThe light isThe slab shape
To the central space of the laser medium, fill the basic space
Or as a wave in a lower modeThe inner surface of the outer surface is
Total reflection by the second optical thin filmIncident at an angle
However, the inner surface is non-reflective due to the first optical thin film.
By transmitting, inside the outer surface, the slab
The laser medium and the central space
The zigzag optical path is formed.

【0014】上記の構造では、高出力を得るために強い
励起を与えた場合にもスラブ面に沿ってできるだけ均等
な温度分布を得るために、励起光は対向する二枚のスラ
ブ状のレーザ媒体の両者を全面にわたり透過し、励起で
きるので、これに適した1次元又は2次元に配列したア
レー状の発光線又は発光面をもつ励起光源を用いること
ができる。従って、励起光としては出力を局所的に集中
する必要がないので、出力パワー密度が大きく従って寿
命を長く保ち難い高出力の励起用レーザ光源を不要にす
ることができる。
The above structure is strong in order to obtain high output.
As even as possible along the slab surface when excited
In order to obtain a temperature distribution, A excitation light both of the two pieces of slab laser medium facing transmitted over the entire surface, so can be excited, which is arranged one-dimensionally or two-dimensionally suitable for this
An excitation light source having a ray-shaped emission line or emission surface can be used. Therefore, since it is not necessary to locally concentrate the output as the excitation light, it is possible to eliminate the need for a high-output laser light source for excitation, which has a large output power density and therefore is difficult to maintain a long life.

【0015】更に、本発明による固体スラブレーザ装置
は、前記固定具を含み前記中心部空間を形成する部分の
内側表面が前記励起光の90%以上を反射する鏡面であ
ることが望ましい。このような鏡面により、レーザ媒体
を固定する固定具の内部空間に励起光を閉じ込めて、有
効に励起光を活用することができる。
Further, in the solid-state slab laser device according to the present invention, it is preferable that an inner surface of a portion including the fixture and forming the central space is a mirror surface that reflects 90% or more of the excitation light. With such a mirror surface, the excitation light can be effectively utilized by confining the excitation light in the internal space of the fixture for fixing the laser medium.

【0016】また、前記固定具が、レーザ光の入射口お
よび出射口それぞれにレーザ光の透過可能な気密部材を
有して前記中心部空間を気密形成し、所定の流量および
気圧をもって前記レーザ媒体の形状を補正する気体を前
記中心部空間に導入する気体導入路を更に備えることが
望ましい。このような気体の導入により、レーザ媒体の
外壁面に冷却用流体を流す際にレーザ媒体の形状が変形
することを防止することができる。
Further, the fixture has an airtight member capable of transmitting laser light at each of an entrance and an exit of the laser light to hermetically form the central space, and the laser medium has a predetermined flow rate and atmospheric pressure. It is desirable to further include a gas introduction path for introducing a gas for correcting the shape of the above into the central space. By introducing such a gas, it is possible to prevent the shape of the laser medium from being deformed when the cooling fluid is passed through the outer wall surface of the laser medium.

【0017】また、前記二枚のスラブ状のレーザ媒体そ
れぞれの側面は前記長手方向を含み、前記平行線に垂直
である面との交線が所定の角度を有して配置されるこ
と、または、平行な前記二枚のスラブ状のレーザ媒体に
より形成される前記中心部空間でレーザ光が入射および
出射する端部に配備され入射および出射する前記レーザ
光の光軸が前記レーザ媒体の側面に平行になるプリズム
を備えることが望ましい。プリズムによりレーザビーム
の方向を調整することができる。
The side surfaces of each of the two slab-shaped laser media include the longitudinal direction and are perpendicular to the parallel lines.
The line of intersection with the surface is a predetermined angle, or the end where laser light enters and exits in the central space formed by the two parallel slab-shaped laser media It is desirable to provide a prism that is arranged in the section and in which the optical axis of the laser light that enters and exits is parallel to the side surface of the laser medium. The direction of the laser beam can be adjusted by the prism.

【0018】また、本発明による具体的な一つの固体ス
ラブレーザ装置は、前記レーザ媒体が、前記中心部空間
を挟んで対向して配置され光学薄膜がコーティングされ
る内側面と前記中心部空間とは反対に位置し、励起面と
して外側から励起光が照射される外側面とを有し、励起
光が前記二枚のスラブ状レーザ媒体の内外側面を通過し
てレーザ媒体内部を励起している。
Further, in one specific solid-state slab laser device according to the present invention, the laser medium is disposed so as to face each other with the central space interposed therebetween, and the inner surface coated with an optical thin film and the central space. Are located opposite to each other and have an outer surface which is irradiated with excitation light from the outside as an excitation surface, and the excitation light passes through the inner and outer surfaces of the two slab-shaped laser media to excite the inside of the laser medium. .

【0019】この装置において、前記励起光を発射する
面にあり前記励起光を発射する励起光源部分を除き前記
二枚のレーザ媒体を透過して到来する前記励起光を反射
する反射面と、この反射面と前記励起光が透過する前記
レーザ媒体の外側面との間で前記励起光の光路の周囲を
囲って前記固定具を含み形成され内部の励起光を反射す
る内壁面と、前記レーザ媒体の外側面と所定の間隙をも
って配備され前記励起光を透過する透明部材とを更に備
え、前記反射面と前記内壁面とが内部の励起光を前記外
側面に集光する集光面をなすことが望ましい。この結
果、励起光が複数回にわたりレーザ媒体を透過すること
ができ、レーザ媒体を効果的に励起できる。
In this apparatus, a reflecting surface which is on the surface for emitting the excitation light and which reflects the excitation light coming through the two laser media except the excitation light source portion for emitting the excitation light, An inner wall surface surrounding the optical path of the excitation light between the reflection surface and the outer surface of the laser medium through which the excitation light is transmitted, the inner wall surface including the fixture and reflecting the internal excitation light, and the laser medium And a transparent member which is disposed with a predetermined gap and which transmits the excitation light, wherein the reflection surface and the inner wall surface form a light collection surface that collects the internal excitation light on the outer surface. Is desirable. As a result, the excitation light can be transmitted through the laser medium multiple times, and the laser medium can be effectively excited.

【0020】更に、本発明による別の一つの固体スラブ
レーザ装置は、前記レーザ媒体は前記中心部空間に対向
して第1の光学薄膜がコーティングされる内側面と前記
中心部空間とは反対面となり第2の光学薄膜がコーティ
ングされる外側面とを有し、励起光は前記二枚のレーザ
媒体それぞれにおける幅方向の端面から前記長手方向に
垂直をなすと共に前記レーザ媒体の側面に平行に入射し
てレーザ媒体それぞれの両側面で全反射を繰り返して内
部を励起している。このように、励起光は二枚のレーザ
媒体それぞれの内部全体に入射されるので、これに適し
た構造を有する通常の出力の励起光源を用いることがで
きる。従って、励起光としては出力パワー密度が大きく
従って寿命を長く保ち難い高出力の励起用レーザ光源を
不要にすることができる。
Further, in another solid-state slab laser device according to the present invention, the laser medium faces the central space, and the inner surface on which the first optical thin film is coated and the opposite surface to the central space. And an outer surface coated with the second optical thin film, and the excitation light is made perpendicular to the longitudinal direction from the end faces in the width direction of each of the two laser media and is incident parallel to the side surface of the laser media. Then, total internal reflection is repeated on both sides of each laser medium to excite the inside. In this way, since the pumping light is made incident on the entire inside of each of the two laser media, a normal output pumping light source having a structure suitable for this can be used. Therefore, it is possible to eliminate the need for a high-output laser light source for pumping, which has a large output power density as pumping light and thus is difficult to maintain a long life.

【0021】更に、前記透明部材と前記外側面との間に
形成される間隙、またはレーザ媒体の外側面に接する間
隙を流体路として冷却用流体を所定方向に流すことが望
ましい。この結果、薄い厚さのスラブ状のレーザ媒体を
効率よく冷却することができる。
Further, it is desirable that the cooling fluid be caused to flow in a predetermined direction by using a gap formed between the transparent member and the outer surface or a gap contacting the outer surface of the laser medium as a fluid path. As a result, it is possible to efficiently cool the thin slab-shaped laser medium.

【0022】また、レーザ媒体を内側面から冷却し温度
制御するために、レーザ媒体間の中心部空間で長手方向
であるレーザ進行方向に、または長手方向に沿ってレー
ザ媒体の固定具に単数または複数の気体の導入路および
排出路を備え、長手方向に垂直にかつスラブ状レーザ媒
体の側面に平行に冷却用気体を流すことが望ましい。
Further, in order to cool the laser medium from the inner side surface and control the temperature, a single or a fixing member for the laser medium may be provided in the laser traveling direction which is the longitudinal direction in the central space between the laser media or along the longitudinal direction. It is desirable to provide a plurality of gas introduction paths and discharge paths, and to flow the cooling gas perpendicularly to the longitudinal direction and parallel to the side surface of the slab-shaped laser medium.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0024】図1は本発明に用いられるスラブ状のレー
ザ媒体の使用の一形態を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing one mode of use of the slab-shaped laser medium used in the present invention.

【0025】図1に示されたレーザ媒体10が用いられ
る固体スラブレーザでは、二枚のレーザ媒体10が平行
する同一長Lおよび厚さdを有し長手方向に長さL
だけずれた位置で等間隔dを維持して中心部空間1
1を形成している。二枚のレーザ媒体10それぞれは中
心部空間11と反対側に外側面12また中心部空間11
に接して対面する内側面13それぞれを有している。
In the solid-state slab laser in which the laser medium 10 shown in FIG. 1 is used, two laser mediums 10 have the same length L 0 and the thickness d 0 which are parallel to each other and have a length L in the longitudinal direction.
The central space 1 is maintained at a position deviated by 1 while maintaining an equal interval d 1.
1 is formed. Each of the two laser media 10 has an outer surface 12 and a central space 11 on the side opposite to the central space 11.
Has an inner side surface 13 facing each other.

【0026】図示されるように、直径Dのビームによる
レーザ光20がレーザ媒体10の面に対して垂直な面内
にレーザビームの光軸を置いてレーザ媒体10の面に対
して入射角θにより入射するものとする。レーザ媒体1
0の内側面13は入射レーザ光20を反射しない無反射
コーティングが施されている。一方、外側面12は入射
したレーザ光20を全反射コーティングにより内部側に
全反射する。一方の端部から入射したレーザ光は他方の
端部から入射した角度と対称な角度をもつ光路で出射す
る。従って、二つのレーザ媒体10が位置するずれの長
さLは下記数式1で表わされる。
As shown in the figure, the laser beam 20 formed by a beam having a diameter D is incident on the surface of the laser medium 10 with the optical axis of the laser beam placed in a plane perpendicular to the surface of the laser medium 10. Incident. Laser medium 1
The inner surface 13 of 0 has a non-reflection coating that does not reflect the incident laser light 20. On the other hand, the outer surface 12 totally reflects the incident laser light 20 to the inner side by the total reflection coating. The laser light incident from one end is emitted through an optical path having an angle symmetrical with the angle incident from the other end. Therefore, the displacement length L 1 at which the two laser media 10 are positioned is represented by the following mathematical formula 1.

【0027】[0027]

【数1】 [Equation 1]

【0028】すなわち、レーザ光20のビームがレーザ
媒体10の外側面12で隙間なく全面にわたって折り返
す場合の条件は、ビーム直径Dのレーザ光20がレーザ
媒体10の面に対して垂直な面内において入射角θによ
り入射するとき、スラブ状のレーザ媒体10の屈折率
n、レーザ光20が外側面12で隙間なく全面にわたっ
て折り返す回数を「1」以上の任意の整数Nとした場
合、ビーム直径Dおよびレーザ媒体10の全長Lそれ
ぞれは、下記数式2および数式3で示される。
That is, the condition in which the beam of the laser light 20 is returned over the entire outer surface 12 of the laser medium 10 without any gap is that the laser light 20 having the beam diameter D is in a plane perpendicular to the surface of the laser medium 10. When the laser beam 20 is incident at an incident angle θ and the refractive index n of the slab-shaped laser medium 10 and the number of times the laser light 20 is folded back over the entire outer surface 12 without any gap are set to an arbitrary integer N of “1” or more, the beam diameter D And the total length L 0 of the laser medium 10 is expressed by the following mathematical expressions 2 and 3, respectively.

【0029】[0029]

【数2】 [Equation 2]

【数3】 [Equation 3]

【0030】ここで、スラブ媒体がNd:YAG結晶の
場合には、n=1.82であるので、d=1.5mm
およびd=5.3mmの場合、N=3を選ぶことによ
り、L=15mm、入射角θ=70度、およびD=
4.2mmを求めることができる。またこのような条件
から、スラブ媒体10の幅方向の寸法はレーザ光のビー
ム直径Dと一致させることにより効率のよい増幅ができ
る。
Here, when the slab medium is Nd: YAG crystal, since n = 1.82, d 0 = 1.5 mm
And d 1 = 5.3 mm, by choosing N = 3, L 0 = 15 mm, incident angle θ = 70 degrees, and D =
It is possible to obtain 4.2 mm. Further, under such conditions, the widthwise dimension of the slab medium 10 can be matched with the beam diameter D of the laser light to achieve efficient amplification.

【0031】次に、図2を参照して本発明による固体ス
ラブレーザ装置について説明する。図2は、本発明の実
施の一形態として、レーザ媒体110の長手方向を紙面
に対して垂直方向とした場合の横断面を示す説明用横断
面図である。
Next, the solid-state slab laser device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view showing a cross-section when the longitudinal direction of the laser medium 110 is perpendicular to the paper surface as one embodiment of the present invention.

【0032】図2に示された固体スラブレーザ装置は、
中央部分に、図1に示される形状を有する二枚のレーザ
媒体110と、二枚のレーザ媒体110を図1に示され
るようにほぼ平行に対向して位置する構造を維持すると
共に閉空間である中心部空間111を形成する固定具1
40と、二枚のレーザ媒体110それぞれにおける外側
面の外側に沿って所定の間隙をもって配置される二つの
透明部材150とを備えている。レーザ媒体110を励
起する励起光130はレーザ媒体110それぞれの外側
に配置される二つの透明部材150の外側からレーザ媒
体110の外側面のほぼ全域を照射する。
The solid-state slab laser device shown in FIG.
In the central portion, two laser mediums 110 having the shape shown in FIG. 1 and a structure in which the two laser mediums 110 are positioned substantially parallel to each other as shown in FIG. Fixture 1 forming a certain central space 111
40 and two transparent members 150 arranged along the outer side of the outer side surface of each of the two laser media 110 with a predetermined gap. Excitation light 130 that excites the laser medium 110 irradiates almost the entire outer surface of the laser medium 110 from the outside of the two transparent members 150 arranged outside the laser medium 110.

【0033】固定具140は、中心部空間111を形成
する内面を鏡面141として中心部空間111内の励起
光130を反射により閉じ込め、外部から入射する励起
光130をレーザ媒体110内部でレーザ光120の励
起に使用したうえ、中心部空間111内を透過させて再
度、対向位置のレーザ媒体110内部でレーザ光120
の励起に使用し外側面から出射できる。効率よい励起光
130の閉じ込めには、鏡面141は、励起光の90パ
ーセント以上を反射することが望ましい。
The fixture 140 uses the inner surface forming the central space 111 as a mirror surface 141 to confine the excitation light 130 in the central space 111 by reflection, and the excitation light 130 incident from the outside into the laser light 120 inside the laser medium 110. Of the laser beam 120 inside the laser medium 110 at the facing position again after being transmitted through the central space 111.
It can be used for excitation and emitted from the outer surface. In order to efficiently confine the excitation light 130, it is desirable that the mirror surface 141 reflect 90% or more of the excitation light.

【0034】また、固定具140は、中心部空間111
の両端部におけるレーザ光120の入射口および出射口
それぞれにレーザ光120の透過可能な気密部材を有し
て中心部空間111を気密形成し、所定の流量および気
圧をもってレーザ媒体110の形状を補正する気体を中
心部空間111に導入する気体導入路142を備えてい
る。更にレーザ媒体110の外側面とその外側に配置さ
れる透明部材150との間に形成される間隙は、冷却用
流体を所定方向に流す流体路143として設けられる。
Further, the fixing member 140 has a central space 111.
The central space 111 is hermetically formed by providing an airtight member capable of transmitting the laser light 120 at each of the entrance and the exit of the laser light 120 at both ends of the laser medium 120, and correcting the shape of the laser medium 110 at a predetermined flow rate and atmospheric pressure. A gas introduction path 142 for introducing the gas to be introduced into the central space 111 is provided. Further, a gap formed between the outer surface of the laser medium 110 and the transparent member 150 arranged on the outer side thereof is provided as a fluid passage 143 for flowing the cooling fluid in a predetermined direction.

【0035】更に、固定具140は、二つの透明部材1
50の外側からレーザ媒体110の外側面のほぼ全域を
照射する励起光130を発射する励起光源131をレー
ザ媒体110の外側対向面に保持する励起光130の閉
じ込め部145を有している。閉じ込め部145のほぼ
全域が透明部材150により占有されている。
Further, the fixture 140 is composed of two transparent members 1
A confinement portion 145 of the excitation light 130 that holds the excitation light source 131 that emits the excitation light 130 that irradiates almost the entire outer surface of the laser medium 110 from the outside of the laser medium 110 on the outer facing surface of the laser medium 110 is provided. The transparent member 150 occupies almost the entire area of the confinement portion 145.

【0036】透明部材150は、励起光源131から発
射される励起光130を透過してレーザ媒体の外側面に
対向する透過面151から放射する。
The transparent member 150 transmits the excitation light 130 emitted from the excitation light source 131 and emits it from the transmission surface 151 facing the outer surface of the laser medium.

【0037】透明部材150は、励起光130を発射す
る励起光源131部分を除き金属薄膜によりコーティン
グされ、レーザ媒体の外側面を透過して到来する前記励
起光を反射する反射面152と、この反射面152とレ
ーザ媒体110の外側面との間で励起光130光路の周
囲を囲って形成され金属薄膜によりコーティングされて
内部の励起光を反射する鏡面である中間壁面153とを
備え、これら反射面152と中間壁面153とは、内部
の励起光130をレーザ媒体110の外側面に集光する
集光面を形成している。
The transparent member 150 is coated with a metal thin film except for the portion of the excitation light source 131 which emits the excitation light 130, a reflection surface 152 which reflects the excitation light that has transmitted through the outer surface of the laser medium, and the reflection surface 152. An intermediate wall surface 153, which is a mirror surface formed around the optical path of the excitation light 130 between the surface 152 and the outer surface of the laser medium 110 and coated with a metal thin film to reflect the internal excitation light. The 152 and the intermediate wall surface 153 form a light condensing surface that condenses the internal excitation light 130 on the outer surface of the laser medium 110.

【0038】中心部空間111は、空気またはヘリウム
ガスなどの気体を充満させ、密封することができるが、
気体導入路142を用いて気体を流すことによりスラブ
状のレーザ媒体110を冷却することができる。更に、
レーザ媒体110の外側面と透明部材150との間に形
成される流体路143にはレーザ光120のジグザグ光
路の面に垂直な方向で、レーザ媒体110の長手方向ま
たは幅方向に冷却用流体が流されレーザ媒体110を冷
却する。この冷却用流体が有する圧力によりスラブ状の
レーザ媒体110が機械的に変形を受けることがある
が、レーザ媒体110が曲率をもつような場合には中心
部空間111内部の気体圧力値を制御して機械的変形を
補償するよう外部から調整することができる。
The central space 111 can be filled with air or a gas such as helium gas and sealed.
The slab-shaped laser medium 110 can be cooled by flowing a gas using the gas introduction path 142. Furthermore,
In the fluid path 143 formed between the outer surface of the laser medium 110 and the transparent member 150, a cooling fluid is provided in a direction perpendicular to the surface of the zigzag optical path of the laser light 120 and in the longitudinal direction or the width direction of the laser medium 110. The laser medium 110 is made to flow and cools. The slab-shaped laser medium 110 may be mechanically deformed by the pressure of the cooling fluid. However, when the laser medium 110 has a curvature, the gas pressure value inside the central space 111 is controlled. Can be externally adjusted to compensate for mechanical deformation.

【0039】励起光源131から放射された励起光13
0は、透明部材150を透過してレーザ媒体110の励
起面であるほぼ全外側面から内部へ入射してレーザ媒体
110を励起する。従って、レーザ媒体110の外側面
および透明部材150の透過面151は励起光に対して
反射のない無反射コーティングされていることが望まし
い。また、励起光源131から放射される励起光130
が効率よくレーザ媒体110に到達するために透明部材
150の反射面152と中間壁面153とで形成される
集光面が励起光130を導いている。更に、レーザ媒体
110を透過した励起光130は、中心部空間111を
形成する鏡面141で中心部空間111内に閉じ込めら
れ、他方のレーザ媒体110へ導かれる。
Excitation light 13 emitted from the excitation light source 131
0 passes through the transparent member 150 and is incident on the laser medium 110 from almost the entire outer surface, which is the excitation surface, to excite the laser medium 110. Therefore, it is desirable that the outer surface of the laser medium 110 and the transmissive surface 151 of the transparent member 150 be non-reflective coating that does not reflect excitation light. In addition, the excitation light 130 emitted from the excitation light source 131
In order to efficiently reach the laser medium 110, the condensing surface formed by the reflecting surface 152 and the intermediate wall surface 153 of the transparent member 150 guides the excitation light 130. Further, the excitation light 130 transmitted through the laser medium 110 is confined in the central space 111 by the mirror surface 141 forming the central space 111, and is guided to the other laser medium 110.

【0040】従って、励起光130は一方のレーザ媒体
110から中心部空間111を介して反対側の二番目の
レーザ媒体110を透過し、更に、透明部材150の反
射面152と中間壁面153とで形成される集光面で反
射して再度折り返し、かつ新たに励起光源から放射され
る励起光130に加わって先に二番目となった三番目の
レーザ媒体110を透過し、レーザ光120を励起する
ことができる。
Therefore, the excitation light 130 is transmitted from the one laser medium 110 through the central space 111 to the second laser medium 110 on the opposite side, and further, at the reflecting surface 152 of the transparent member 150 and the intermediate wall surface 153. The laser beam 120 is reflected by the condensing surface to be formed, folded back again, added to the excitation light 130 newly emitted from the excitation light source, and transmitted through the third laser medium 110 which is the second laser beam, and the laser beam 120 is pumped. can do.

【0041】励起光130としては、一次元半導体レー
ザアレイを用いることができる。また、上記集光面の一
部である反射面152の位置に2次元半導体レーザアレ
イを配置することにより、より高い励起強度を得ること
ができる。
As the excitation light 130, a one-dimensional semiconductor laser array can be used. Further, by arranging the two-dimensional semiconductor laser array at the position of the reflecting surface 152 which is a part of the light collecting surface, a higher excitation intensity can be obtained.

【0042】次に、図3を参照して図2と異なる本発明
による固体スラブレーザ装置について説明する。図3
は、本発明の実施の一形態として、レーザ媒体110の
長手方向を紙面に対して垂直方向とした場合の横断面を
示す説明用横断面図である。
Next, a solid-state slab laser device according to the present invention, which is different from that shown in FIG. 2, will be described with reference to FIG. Figure 3
FIG. 4 is an explanatory transverse sectional view showing a transverse section when the longitudinal direction of the laser medium 110 is perpendicular to the paper surface, as an embodiment of the present invention.

【0043】図3に示された固体スラブレーザ装置が図
2と相違する点は、図2の透明部材150の代わりに二
枚のレーザ媒体110それぞれにおける外側面の外側に
沿って所定の間隙をもって配置される平板形状をなす二
枚の透明部材160を備えていることである。従って、
閉じ込め部145は、励起光130を発射する励起光源
131部分を除き、レーザ媒体の外側面を透過して到来
する前記励起光を反射する反射面146と、この反射面
146と励起光130が透過する透明部材150表面と
の間で励起光130光路の周囲を囲って形成され内部の
励起光を反射する鏡面である中間壁面147とを備え、
これら反射面146と中間壁面147とは、内部の励起
光130をレーザ媒体110の外側面に集光する集光面
を形成している。すなわち、励起光源131から放射さ
れる励起光130が効率よくレーザ媒体110に到達す
るために閉じ込め部145の反射面146と中間壁面1
47とで形成される集光面が励起光130を導いてい
る。
The solid-state slab laser device shown in FIG. 3 differs from that of FIG. 2 in that instead of the transparent member 150 of FIG. 2, a predetermined gap is provided along the outside of the outer surface of each of the two laser media 110. That is, two transparent members 160 having a flat plate shape to be arranged are provided. Therefore,
The confinement portion 145, except for the portion of the excitation light source 131 that emits the excitation light 130, has a reflection surface 146 that reflects the excitation light that has come through the outer surface of the laser medium, and the reflection surface 146 and the excitation light 130 that are transmitted therethrough. An intermediate wall surface 147 that is a mirror surface that surrounds the optical path of the excitation light 130 with the surface of the transparent member 150 and that reflects the internal excitation light.
The reflection surface 146 and the intermediate wall surface 147 form a light condensing surface that condenses the internal excitation light 130 on the outer surface of the laser medium 110. That is, in order that the excitation light 130 emitted from the excitation light source 131 reaches the laser medium 110 efficiently, the reflection surface 146 of the confinement portion 145 and the intermediate wall surface 1
The light condensing surface formed by 47 guides the excitation light 130.

【0044】上述した相違点以外は、図2と同様であ
り、構成要素には同一番号符号を付与してその説明は省
略する。
2 is the same as FIG. 2 except the above-mentioned differences, and the same reference numerals are given to the constituent elements and the description thereof will be omitted.

【0045】次に、図4を参照して図2または図3と異
なる固体スラブレーザ装置について説明する。図4は、
本発明による別の実施の一形態として、レーザ媒体21
0の長手方向を紙面に対して垂直方向とした場合の横断
面を示す説明用断面図である。
Next, a solid-state slab laser device different from that shown in FIG. 2 or 3 will be described with reference to FIG. Figure 4
As another embodiment of the present invention, the laser medium 21
It is an explanatory sectional view showing a transverse section when the longitudinal direction of 0 is perpendicular to the paper surface.

【0046】図4に示された固体スラブレーザ装置は、
中央部分に、図1に示される形状を有する二枚のレーザ
媒体210と、二枚のレーザ媒体210を図1に示され
るようにほぼ平行に対向して位置する構造を維持すると
共に閉空間である中心部空間211を形成する固定具2
40とを備えている。レーザ媒体210を励起する励起
光230はスラブ状のレーザ媒体210それぞれの長手
方向に垂直に幅方向に細い両側面のほぼ全域を照射す
る。
The solid-state slab laser device shown in FIG.
In the central portion, the two laser media 210 having the shape shown in FIG. 1 and the structure in which the two laser media 210 are positioned so as to face each other substantially in parallel as shown in FIG. Fixture 2 forming a certain central space 211
40 and 40. Excitation light 230 that excites the laser medium 210 irradiates substantially the entire area of both side surfaces that are narrow in the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the slab-shaped laser medium 210.

【0047】従って、励起光230はスラブ状のレーザ
媒体210の内壁面で全反射を繰り返して内部に閉じ込
められ、効率よくレーザ媒体210を励起することがで
きる。更に中心部空間211に面する固定具240の内
壁面を鏡面241として、中心部空間211に漏れる励
起光230を閉じ込めて他の側のレーザ媒体210へ導
く構成が好ましい。
Therefore, the pumping light 230 is totally reflected by the inner wall surface of the slab-shaped laser medium 210 and is confined inside, so that the laser medium 210 can be efficiently pumped. Further, it is preferable that the inner wall surface of the fixture 240 facing the central space 211 is a mirror surface 241, and the excitation light 230 leaking into the central space 211 is confined and guided to the laser medium 210 on the other side.

【0048】中心部空間211は、図2での説明と同様
に空気またはヘリウムガスなどの気体を充満させ、密封
することができるが、気体導入路242により気体を流
すことによりスラブ状のレーザ媒体210を冷却するこ
とができる。
The central space 211 can be filled with a gas such as air or helium gas and sealed as in the description of FIG. 2. However, a slab-shaped laser medium is formed by flowing the gas through the gas introduction passage 242. 210 can be cooled.

【0049】更に、固定具240は、二枚のスラブ状の
レーザ媒体210それぞれの外側面に形成される流体路
243にはレーザ光220のジグザグ光路の面に垂直な
方向で、レーザ媒体210の長手方向または幅方向に冷
却用流体が流されレーザ媒体210を冷却する。この冷
却用流体が有する圧力によりスラブ状のレーザ媒体21
0が機械的に変形を受けることがあるが、レーザ媒体2
10が曲率をもつような場合には中心部空間211内部
の気体圧力値を制御して機械的変形を補償するよう外部
から調整することができる。
Further, the fixture 240 has a fluid path 243 formed on the outer surface of each of the two slab-shaped laser media 210 in a direction perpendicular to the surface of the zigzag optical path of the laser light 220. A cooling fluid is flowed in the longitudinal direction or the width direction to cool the laser medium 210. The slab-shaped laser medium 21 is produced by the pressure of the cooling fluid.
0 may be mechanically deformed, but laser medium 2
When 10 has a curvature, the gas pressure value inside the central space 211 can be controlled and externally adjusted to compensate for mechanical deformation.

【0050】励起光230としては、上記同様一次元半
導体レーザアレイを用いることができる。
As the excitation light 230, a one-dimensional semiconductor laser array can be used as described above.

【0051】次に、図5を参照して上述したものとレー
ザ媒体の配置が異なる固体スラブレーザ装置について説
明する。図5は、本発明による別の実施の一形態とし
て、レーザ媒体310の幅方向を紙面に対して垂直方向
とした場合の側面を示す説明用側面図である。
Next, a solid-state slab laser device having a laser medium arrangement different from that described above will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a side view for explaining the side surface when the width direction of the laser medium 310 is perpendicular to the paper surface, as another embodiment according to the present invention.

【0052】上述した互いに平行に配置され組み込まれ
ているものに対し、図5に示される二枚のスラブ状のレ
ーザ媒体310は、幅方向の横断面では平行であるが長
手方向の縦断面では角度θの傾斜をもって配置されて
いる。
The two slab-shaped laser media 310 shown in FIG. 5 are parallel to each other in the widthwise transverse section, but are parallel to each other in the longitudinal longitudinal section, in contrast to the above-mentioned elements arranged in parallel with each other and incorporated. It is arranged with an inclination of an angle θ 1 .

【0053】この傾斜のため、入射されたレーザ光32
0はスラブ状のレーザ媒体310の内部および内側空間
311を多数回反射してジグザグ光路を形成し、入射側
へ戻ることができる。二枚のスラブ状のレーザ媒体31
0は内側空間311を有するので、上記傾斜角度θ
大きさを調整することが容易である。また、レーザ光3
20を励起増幅および出射するためレーザ光320の全
反射鏡312および出力鏡313が設けられる。
Due to this inclination, the incident laser light 32
0 can reflect a number of times inside the slab-shaped laser medium 310 and the inner space 311 to form a zigzag optical path, and can return to the incident side. Two slab-shaped laser media 31
Since 0 has the inner space 311, it is easy to adjust the size of the tilt angle θ 1 . Also, laser light 3
A total reflection mirror 312 and an output mirror 313 for the laser light 320 are provided for pumping, amplifying, and emitting 20.

【0054】次に、図6を参照して上述した二枚のスラ
ブ状のレーザ媒体の両端部に光学プリズムを配備した固
体スラブレーザ装置について説明する。
Next, a solid-state slab laser device in which optical prisms are arranged at both ends of the above-mentioned two slab-shaped laser media will be described with reference to FIG.

【0055】図6に示されるように、二枚のスラブ状の
レーザ媒体410の長手方向で、中心部空間411の端
部に形成される開口部分斜面を塞ぐプリズム412は、
中心部空間411と同一の横断面形状を有し、中心部空
間411と反対側の斜面は、スラブ状のレーザ媒体41
0の平面と平行に入射するレーザ光420のビームがプ
リズム412の内部およびレーザ媒体310の内部並び
に内側空間311を多数回反射してジグザグ光路を形成
できる角度を有している。従って、レーザ媒体410が
形成する中心部空間411の両端部、すなわちレーザ光
420の入射部および出射部にプリズム412を配備し
てビームの方向を調整することができる。
As shown in FIG. 6, the prism 412 for closing the opening slope formed at the end of the central space 411 in the longitudinal direction of the two slab-shaped laser media 410 is
The laser medium 41 has the same cross-sectional shape as the central space 411, and the sloped surface on the side opposite to the central space 411 has a slab shape.
The beam of the laser light 420 that is incident parallel to the plane of 0 has an angle such that it can be reflected a number of times inside the prism 412, inside the laser medium 310, and inside space 311 to form a zigzag optical path. Therefore, the beam directions can be adjusted by disposing the prisms 412 at both ends of the central space 411 formed by the laser medium 410, that is, at the entrance and the exit of the laser light 420.

【0056】図2から図6までに説明された固体スラブ
レーザ装置では、図1に示されるような二枚のスラブ状
のレーザ媒体が採用されている。従って、二枚のスラブ
状媒体間における距離すなわち中心部空間の厚さを調整
することにより低次モードのレーザ光の発振でもモード
体積の重なりを十分に確保できる。一方、各スラブ媒体
の厚さはビームのモード直径とは無関係に自由に選べ
る。このため、上記スラブ媒体のアスペクト比を大きく
することによってスラブの冷却効率を向上させるととも
に高い励起入力を与えることが可能になる。
The solid-state slab laser device described with reference to FIGS. 2 to 6 employs two slab-shaped laser media as shown in FIG. Therefore, by adjusting the distance between the two slab-shaped media, that is, the thickness of the central space, it is possible to sufficiently secure the overlap of the mode volumes even in the oscillation of the laser light of the low-order mode. On the other hand, the thickness of each slab medium can be freely selected regardless of the mode diameter of the beam. Therefore, by increasing the aspect ratio of the slab medium, it is possible to improve the cooling efficiency of the slab and provide a high excitation input.

【0057】また、レーザ光路に沿っては中空部分があ
るため、スラブ単体のレーザ光入出力面近傍に生じる3
次元の温度分布、応力分布によるレーザ光波面の擾乱も
しくはジグザグ光路中の熱複屈折および熱レンズ効果
は、薄いスラブ媒体内部を除き発生しない。更に、スラ
ブ単体のレーザ光入出力面近傍に生じる3次元の温度分
布または応力分布によってレーザ光の波面が乱されるな
どの問題もない。従って、高い励起入力のもとでも、低
い励起入力の場合と同一の高品質ビームを安定して出力
できる装置が容易に実現できる。
Further, since there is a hollow portion along the laser optical path, the slab alone is generated in the vicinity of the laser light input / output surface.
The turbulence of the laser light wavefront due to the dimensional temperature distribution and stress distribution, or the thermal birefringence in the zigzag optical path and the thermal lens effect do not occur except in the thin slab medium. Further, there is no problem that the wavefront of the laser light is disturbed by the three-dimensional temperature distribution or stress distribution generated near the laser light input / output surface of the slab itself. Therefore, it is possible to easily realize a device capable of stably outputting the same high-quality beam as in the case of a low pumping input even under a high pumping input.

【0058】また、本発明による固体スラブレーザ装置
は精密な温度制御のもとに高温融着により合成されたコ
ンポジットスラブ型と比べて機械的に組み立てられる構
造のため、長い寸法のスラブ状レーザ媒体が容易に実現
可能であり、安価でかつ高出力なレーザ光を容易に得る
ことができる。
Further, since the solid slab laser device according to the present invention has a structure that is mechanically assembled as compared with the composite slab type synthesized by high temperature fusion under precise temperature control, a slab-shaped laser medium having a long dimension is produced. Can be easily realized, and inexpensive and high-power laser light can be easily obtained.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
品質と高出力と安定した出力可変性とを容易に実現でき
る、低価格で高性能な固体スラブレーザ装置を提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a low-cost and high-performance solid-state slab laser device that can easily realize high quality, high output, and stable output variability. .

【0060】第1には、機械的に組み立てられる構造の
ため、長い寸法のスラブ媒体が空間を挟んで中空の固体
スラブレーザを形成可能であり、従って、安価なかつ高
出力なレーザ光を容易に得ることができる。
First, because of the mechanically assembled structure, a long-sized slab medium can form a hollow solid-state slab laser with a space in between, thus making it easy to produce an inexpensive and high-power laser beam. Obtainable.

【0061】第2には、スラブ媒体の周囲に鏡面を設け
または内部で全反射するように直接入射することにより
励起光を内部に閉じ込める構造のため、スラブ媒体の励
起効率を高く維持することができるので、安価に高出力
を得ることができる。
Secondly, the pumping efficiency of the slab medium can be maintained high because the pumping light is confined inside by providing a mirror surface around the slab medium or directly injecting so as to totally reflect the inside. Therefore, high output can be obtained at low cost.

【0062】第3には、スラブ媒体の表面を流体により
直接冷却する構造が容易に実現できるため、高励起入力
であってもスラブ媒体はビーム品質を低下させることな
く安定に動作するので、高出力を低価格で容易に得るこ
とができる。
Thirdly, since a structure in which the surface of the slab medium is directly cooled by a fluid can be easily realized, the slab medium operates stably without degrading the beam quality even with a high excitation input, and The output can be easily obtained at a low price.

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

【図1】本発明に用いられるスラブ状のレーザ媒体の使
用の一形態を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing one mode of use of a slab-shaped laser medium used in the present invention.

【図2】本発明における断面構造の実施の一形態を示す
説明用横断面図である。
FIG. 2 is an explanatory transverse sectional view showing an embodiment of a sectional structure in the present invention.

【図3】図2とは別の断面構造における実施の一形態を
示す説明用横断面図である。
FIG. 3 is an explanatory transverse sectional view showing an embodiment in a sectional structure different from that in FIG.

【図4】図2、3とは別の断面構造における実施の一形
態を示す説明用横断面図である。
FIG. 4 is an explanatory transverse sectional view showing an embodiment in a sectional structure different from those in FIGS.

【図5】図2−4とは別のスラブ状のレーザ媒体配置の
一形態を示す側面図である。
FIG. 5 is a side view showing one form of a slab-shaped laser medium arrangement different from that in FIGS. 2-4.

【図6】図2−4におけるスラブ状のレーザ媒体の端部
に光学プリズムを配置した場合の一形態を示す側面図で
ある。
FIG. 6 is a side view showing an embodiment in which an optical prism is arranged at an end portion of the slab-shaped laser medium in FIG. 2-4.

【図7】従来のスラブ状のレーザ媒体を固体レーザとし
た場合の側面図(A)、および平面図(B)である。
FIG. 7 is a side view (A) and a plan view (B) when a conventional slab-shaped laser medium is a solid-state laser.

【図8】従来の二枚のスラブ状レーザ媒体をコンポジッ
ト構成とした場合の側面説明図である。
FIG. 8 is a side view for explaining a case where two conventional slab-shaped laser media have a composite structure.

【図9】従来の二枚のスラブ状レーザ媒体間に空間を設
けて配置した一例を示す側面図である。
FIG. 9 is a side view showing an example in which a space is provided between two conventional slab-shaped laser media.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、110、210、310、410 レーザ媒体 11、111、211、411 中心部空間 12 外側面 13 内側面 20、120、220、320、420 レーザ光 130、230 励起光 131、231 励起光源 140、240 固定具 141、241 鏡面 142、242 気体導入路 143、243 流体路 145 閉じ込め部 146、152 反射面 147、153 中間壁面 150、160 透明部材 151 透過面 311 内側空間 412 プリズム 10, 110, 210, 310, 410 Laser medium 11, 111, 211, 411 Central space 12 Outer side 13 Inside surface 20, 120, 220, 320, 420 Laser light 130, 230 Excitation light 131,231 Excitation light source 140,240 Fixture 141, 241 Mirror surface 142, 242 gas introduction path 143, 243 fluid path 145 Confinement 146, 152 reflective surface 147,153 Intermediate wall surface 150, 160 Transparent member 151 transparent surface 311 Inside space 412 prism

フロントページの続き (72)発明者 山根 毅士 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−30484(JP,A) 特開 平9−92913(JP,A) 特開 昭62−16588(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/00 - 3/30 Continued Front Page (72) Inventor Takeshi Yamane 5-7 Shiba 5-chome, Minato-ku, Tokyo Within NEC Corporation (56) References JP-A-4-30484 (JP, A) JP-A-9-92913 ( JP, A) JP 62-16588 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 3/00-3/30

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 生起するレーザ光がジグザグ光路で進行
する方向を長手方向とし、この長手方向に垂直な面との
交線が平行線をなして中心部空間を形成対向配置され
る二枚のスラブ状のレーザ媒体と、前記レーザ媒体を所
定位置に固定する固定具と、一次元または二次元に配列
されたアレー状の発光体を有し励起光を放射する励起光
源とを備え、 前記レーザ媒体は前記中心部空間を挟んで対向して
置され第1の光学薄膜がコーティングされる内側面と
前記中心部空間とは反対に位置し、第2の光学薄膜がコ
ーティングされると共に、励起面として外側から前記励
起光により照射される外側面とを有し、前記 励起光は前記二枚のスラブ状レーザ媒体の内外側
面の全域を照射すると共に一部通過して前記スラブ状レ
ーザ媒体の中心部空間側に向いた前記固定具の内側表面
で反射し、レーザ媒体内部を多重に往復通過してレーザ
媒体内部全体を一様に励起し、 レーザ光は、前記スラブ状レーザ媒体の中心部空間へ、
その全体を満たす基本モードまたは低次モードの波とし
前記外側面の内面で前記第2の光学薄膜により全反射
されるように斜めに入射し、前記内側面では前記第1の
光学薄膜により無反射で透過することにより、前記外側
面の内側で、前記スラブ状のレーザ媒体と前記中心部空
間とを交互に通過して前記ジグザグ光路を形成すること
を特徴とする固体スラブレーザ装置。
1. A direction of laser light that occurs proceeds in a zigzag optical path as a lengthwise direction, two of intersection of the vertical plane are arranged opposite to form a central space in parallel with lines to the longitudinal direction A slab-shaped laser medium, a fixture for fixing the laser medium at a predetermined position, and a one-dimensional or two-dimensional arrangement
Excitation Light Emitting Excitation Light with Arranged Luminescent Material
And a source, said laser medium, distribution on opposite sides of said central portion space
An inner surface that is placed and coated with a first optical thin film ;
Located opposite to the center space, the second optical thin film coatings Rutotomoni, the excited from the outside as the excitation surface
And an outer surface which is irradiated by the electromotive light, the excitation light is within the outer of the two sheets of slab laser medium
Irradiates the entire surface and partially passes through the slab
-Inner surface of the fixture facing the central space side of the media
In reflected laser back and forth through the interior laser medium to multiplex
The entire inside of the medium is excited uniformly, and laser light is emitted to the central space of the slab-shaped laser medium,
As a wave of the fundamental mode or the lower mode that satisfies the whole
Total reflection by the second optical thin film on the inner surface of the outer surface Te
Thus, the slab-shaped laser medium and the central space are alternately arranged inside the outer side surface by being incident on the inner side surface and being transmitted without reflection by the first optical thin film on the inner side surface. A solid-state slab laser device, wherein the solid-state slab laser device passes through to form the zigzag optical path.
【請求項2】 請求項1において、前記スラブ状レーザ
媒体の中心部空間側に向いた前記固定具の内側表面が前
記励起光の90%以上を反射する鏡面であることを特徴
とする固体スラブレーザ装置。
2. The solid slab according to claim 1, wherein an inner surface of the fixture facing the central space side of the slab-shaped laser medium is a mirror surface that reflects 90% or more of the excitation light. Laser device.
【請求項3】 請求項1において、前記固定具が、レー
ザ光の入射口および出射口それぞれにレーザ光の透過可
能な気密部材を有して前記中心部空間を気密形成し、所
定の流量および気圧をもって前記レーザ媒体の形状を補
正する気体を前記中心部空間に導入する気体導入路を更
に備えることを特徴とする固体スラブレーザ装置。
3. The fixing device according to claim 1, wherein the fixing member has an airtight member capable of transmitting laser light at each of an entrance and an exit of the laser light to hermetically form the central space, and a predetermined flow rate and The solid-state slab laser device further comprising a gas introduction path for introducing a gas for correcting the shape of the laser medium into the central space with atmospheric pressure.
【請求項4】 請求項1において、前記二枚のスラブ状
のレーザ媒体それぞれの側面は、前記長手方向を含み、
前記平行線に垂直である面との交線が所定の角度を有し
て配置されることを特徴とする固体スラブレーザ装置。
4. The side surface of each of the two slab-shaped laser media according to claim 1, including the longitudinal direction,
A solid-state slab laser device characterized in that a line of intersection with a plane perpendicular to the parallel lines is arranged at a predetermined angle.
【請求項5】 請求項において、 前記励起光を発射する面にあり前記励起光を発射する励
起光源部分を除き前記二枚のレーザ媒体を透過して到来
する前記励起光を反射する金属薄膜によりコーティング
された反射面と、 この反射面と前記励起光が透過する前記レーザ媒体の外
側面との間で前記励起光の光路の周囲を囲って形成され
内部の励起光を反射する金属薄膜によりコーティングさ
れた中間壁面と、を更に備え、 前記反射面と前記中間壁面とが内部の励起光を前記外側
面に反射集光する集光面をなすことを特徴とする固体ス
ラブレーザ装置。
5. The metal thin film according to claim 1 , which is on a surface emitting the excitation light and reflects the excitation light coming through the two laser media except an excitation light source portion emitting the excitation light. And a metal thin film that surrounds the optical path of the excitation light between the reflection surface and the outer surface of the laser medium through which the excitation light passes and that reflects the internal excitation light. further comprising a coated intermediate wall, and the solid slab laser device characterized by forming a light collecting surface on which the reflecting surface and said intermediate wall is reflected condenses inside the excitation light to the outer surface.
JP2000141139A 2000-05-15 2000-05-15 Solid slab laser equipment Expired - Fee Related JP3481553B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000141139A JP3481553B2 (en) 2000-05-15 2000-05-15 Solid slab laser equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000141139A JP3481553B2 (en) 2000-05-15 2000-05-15 Solid slab laser equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001326405A JP2001326405A (en) 2001-11-22
JP3481553B2 true JP3481553B2 (en) 2003-12-22

Family

ID=18648299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000141139A Expired - Fee Related JP3481553B2 (en) 2000-05-15 2000-05-15 Solid slab laser equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3481553B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4627135B2 (en) * 2001-12-28 2011-02-09 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device production method
US6967766B2 (en) 2003-04-29 2005-11-22 Raytheon Company Zigzag slab laser amplifier with integral reflective surface and method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001326405A (en) 2001-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1294351C (en) Carbon dioxide slab laser
JP5330801B2 (en) Laser gain medium, laser oscillator and laser amplifier
US5774488A (en) Solid-state laser with trapped pump light
JP3803262B2 (en) Optical amplifier
US20140133514A1 (en) Alkali-vapor laser with transverse pumping
JPS62262480A (en) Laser device
JPH08181368A (en) Solid state laser amplifier and solid state laser device
WO2010013546A1 (en) Solid-state laser device
US6055263A (en) Solid-state laser oscillating device
JPH1117252A (en) Semiconductor excited solid-state laser
JP2000133863A (en) Solid-state laser
JP3481553B2 (en) Solid slab laser equipment
US20060050756A1 (en) Solid laser excitation module
JP2001274491A (en) Laser resonator
JPH05335662A (en) Solid-state laser device
JP2004296671A (en) Solid-state laser device
AU595277B2 (en) Laser apparatus
JP4402048B2 (en) Solid-state laser excitation module and laser oscillator
US20060285571A1 (en) Diode-pumped, solid-state laser with chip-shaped laser medium and heat sink
JPH1187813A (en) Solid laser oscillator
JP4001077B2 (en) Solid-state laser amplification device and solid-state laser device
JPH11284257A (en) Semiconductor laser excited solid laser device
JPH05267750A (en) Semiconductor excitation solid laser
JP2542576B2 (en) Solid-state laser oscillator
JPH0750440A (en) Slab type solid-state laser equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030618

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20030924

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071010

Year of fee payment: 4

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071010

Year of fee payment: 4

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081010

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081010

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081010

Year of fee payment: 5

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081010

Year of fee payment: 5

R370 Written measure of declining of transfer procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081010

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091010

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101010

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101010

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131010

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees