JP3493373B2 - レーザー発振器 - Google Patents

レーザー発振器

Info

Publication number
JP3493373B2
JP3493373B2 JP7004395A JP7004395A JP3493373B2 JP 3493373 B2 JP3493373 B2 JP 3493373B2 JP 7004395 A JP7004395 A JP 7004395A JP 7004395 A JP7004395 A JP 7004395A JP 3493373 B2 JP3493373 B2 JP 3493373B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reflecting surface
laser
laser medium
reflecting
resonator
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
JP7004395A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08264866A (ja
Inventor
憲三 南里
克雄 間渕
知夫 藤岡
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.)
Tokai University Educational Systems
Original Assignee
Tokai University Educational Systems
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 Tokai University Educational Systems filed Critical Tokai University Educational Systems
Priority to JP7004395A priority Critical patent/JP3493373B2/ja
Publication of JPH08264866A publication Critical patent/JPH08264866A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3493373B2 publication Critical patent/JP3493373B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、CO2 ガスや化学励
起沃素ガス等をレーザー媒質として用いたレーザー発振
器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザー発振器として、CO2
スや化学励起沃素ガス等をレーザー媒質として用いたい
わゆるガスレーザーが知られている。ガスレーザーは、
レーザー媒質を収容する真空容器と、レーザー媒質を励
起するための所定の電圧を印加する一対の電極および電
源と、真空容器の両側に設けられ励起されたレーザー媒
質から発せられた光をレーザー媒質を通して往復させ、
光の位相を揃える一対の反射鏡からなる共振器と、を備
えている。このような共振器としては、安定共振器また
は不安定共振器が知られている。
【0003】安定共振器は、例えば、互いの光軸が一致
されて対向配置され互いに向合う凹面をそれぞれ有する
一対の凹面鏡から構成されている。一方の凹面鏡は略1
00%の反射率で光を反射し、他方の凹面鏡は光の一部
を透過するように構成され、反射鏡間で複数回往復され
位相が揃えられ且つ指向性を持ったレーザー光線が他方
の凹面鏡を透過して発振される。このような安定共振器
においては、小信号利得の比較的低いレーザー媒質を用
いてガウス型の断面を有する良質なビームを取出すこと
ができる。
【0004】また、不安定共振器は、レーザー媒質に対
向する凹面を有する凹面鏡と、この凹面鏡より小さい径
を有しレーザー媒質に対向する凸面を有し凹面鏡と共働
して光を共振する凸面鏡と、から構成されており、特に
共焦点型の場合には、これら凹面鏡および凸面鏡の焦点
が一致されている。これら凹面鏡および凸面鏡はそれぞ
れ光を全反射し、径の小さい凸面鏡の外側から漏れる光
を出力として取出している。このような不安定共振器に
おいては、レーザー媒質の口径を比較的大きくしても単
一モード的な大出力ビームを取出すことができ、ビーム
を集光した際のスポットサイズを比較的小さくできる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た安定共振器において、スポットサイズを小さくできる
単一モード的なビームを得るためにはレーザー媒質の径
を細くする必要があり、良質且つ大出力のレーザービー
ムを得ることは困難である。また、大出力レーザーを得
るためにレーザー媒質の口径を大きくすると、高次モー
ドのレーザーが同時に発振されてマルチモードとなり、
モード間の干渉によりレーザー出力が不安定となる。こ
のため、ビームを集光した場合のビームスポットのサイ
ズを小さくすることができなくなり、良質のビームを得
ることができず応用範囲が限定されてしまう。例えば、
大出力レーザーを用いて金属材料をカッティングする場
合において、スポット径が大きい場合に不都合を生じ
る。
【0006】また、上述した不安定共振器においては、
小信号利得の比較的高いレーザー媒質が用いられてお
り、小信号利得の低い媒質ではレーザーの発振が困難と
なる。従って、従来の安定共振器および不安定共振器で
は、小信号利得の比較的低いレーザー媒質を用いて大出
力のレーザービームを得ることは困難であった。従っ
て、化学励起沃素レーザーように、小信号利得の比較
的低い媒質により一様で良質なビームを取出せる場合で
あっても大口径のレーザー発振器に適用できない問題が
あった。
【0007】この発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、小信号利得の低い媒質を用いて高出力
のレーザーを発信することができるレーザー発振器を提
供することにある。
【0008】
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係るレーザー発振器は、レーザー媒質を
収容する容器と、このレーザー媒質を挟んで上記容器内
に互いに対向して設けられた、第1の反射面と、この第
1の反射面より小さい径で第1の反射面と同軸の第2の
反射面と、を備え、第1の反射面は第2の反射面側に凹
面を有し、第2の反射面は第1の反射面側の中央部に軸
と垂直な平面を有し且つその周辺に凸面を有する共振器
と、上記第1および第2の反射面間のレーザー媒質に所
定の電圧を印加し上記レーザー媒質を励起させる励起手
段と、を備えている。
【0010】また、この発明に係るレーザー発振器は、
予め励起されたガス状のレーザー媒質を収容する容器
と、このレーザー媒質を挟んで上記容器内に互いに対向
して設けられた、第1の反射面と、この第1の反射面よ
り小さい径で第1の反射面と同軸の第2の反射面と、を
備え、第1の反射面は第2の反射面側に凹面を有し、第
2の反射面は第1の反射面側の中央部に軸と垂直な平面
を有し且つその周辺に凸面を有する共振器と、を備えて
いる。
【0011】
【作用】この発明に係るレーザー発振器によれば、励起
手段によりレーザー媒質が励起される。励起されたレー
ザー媒質は、基底状態に戻る際に光を発生する。この光
は、レーザー媒質を通して第1の反射面と第2の反射面
との間で複数回往復され、これにより光が増幅されると
ともに位相が揃えられて射出される。このレーザー発振
器においては、第2の反射面には平面部が設けられてい
ることから、不安定共振器の性質に安定共振器の性質を
合せ持った発振器とするこができる。従って、小信号利
得の低い媒質を用いて高出力のレーザーを発信すること
ができる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
に係るレーザー発振器について、特に、レーザー媒質と
してCO2 ガスを用いた場合について詳細に説明する。
図1に示すように、レーザー発振器1は、略円柱状の真
空容器2と、互いの光軸が一致されて真空容器2の底面
2a、2bにそれぞれ設けられ共振器として作用する一
対の反射鏡4、5と、反射鏡4、5により形成される光
路を挟んで互いに対向して設けられた一対の電極6a、
6bと、電極6a、6b間に所定の電圧を印加するため
の電源装置8と、真空容器2を吸引する吸引ポンプ10
と、を備えている。尚、一方の電極6bは接地されてお
り、電極6a、6bおよび電源装置8によりこの発明の
励起手段を構成している。
【0013】真空容器2には、吸気口12および排気口
14が形成され、吸気口12を介してレーザー媒質とし
てのCO2 ガスが真空容器2内に供給され、真空容器2
内は排気口14に設けられた吸引ポンプ10により真空
に保持されている。
【0014】図2に示すように、反射鏡4は真空容器2
内に向う第1の反射面としての球面状の凹面4aを有
し、反射鏡5は反射鏡4の凹面4aより小さい真空容器
2内に向う第2の反射面としての球面状の凸面5aを有
する。凹面4aおよび凸面5aは、互いに光軸が一致さ
れて対向して配置されている。反射鏡5の凸面5aに
は、その中央部において凸面5aと同心の平面部5bが
形成されている。従って、凹面4aおよび凸面5aはい
わゆる不安定共振器として作用し、凹面4aおよび平面
部5bはいわゆる安定共振器として作用する。この場
合、凹面4aの半径をa1 、凸面5aの半径をa2 、お
よび平面部5bの半径をpとする。
【0015】上述のように構成されたレーザー発振器
1、即ちCO2 ガスレーザーは、以下のように作動され
る。まず、吸引ポンプ10により真空にされた真空容器
2内に吸気口12を介してCO2 ガスが供給され、真空
容器2内にCO2 ガスが充填される。そして、電源装置
8により電極6aに所定の電圧が印加され、CO2 ガス
の個々の粒子が励起される。励起されたCO2 ガス粒子
は、それより下のエネルギー準位状態に戻る際にそのエ
ネルギー差に応じた光を発生する。
【0016】個々の粒子から発生された光は、反射鏡4
および5の間で複数回反射されて位相が揃えられながら
増幅され、反射鏡5の外側から漏れる光が出力として取
出される。この場合、CO2 ガスレーザーから出力され
るレーザービームの発振波長は10.6μmである。
【0017】次に、CO2 ガスレーザーの発振条件を以
下のように設定した場合のレーザービームの強度(出力
パワー)の変化について説明する。尚、この場合のパラ
メータは、凸面5aの半径a2 と平面部5bの半径pと
の比p/a2 、凹面4aと凸面5aとの面積比M=(a
1 /a2 )2 、およびレーザー媒質の大きさを示すフレ
ネル数とした。
【0018】レーザーの発振条件として、レーザー媒質
の小信号利得を1.0%/cmとし、レーザーの飽和パ
ワーを1.0KW/cm2 とし、反射鏡4、5間の距離
を1mとした。そして、p/a2 を0〜0.8の範囲で
変化させ、Mを1.5、2.0、3.0にそれぞれ設定
した場合のレーザーの出力パワーの変化について調べ
た。また、フレネル数10および20の各場合について
それぞれの出力パワーを調べた。尚、一般に行われてい
るフレネル−キルヒホッフの式を単純化するため、半径
方向に一様で無限長さの単位長を切取った共振器として
計算した。
【0019】この結果、図3および図4に示すグラフが
得られた。これによると、各場合において、p/a2 が
0.2または0.3に達したあたりから出力パワーが増
加し初め、その後、それぞれの出力パワーのピークが観
察された。この場合、Mが大きくなるにつれて出力パワ
ーが増大する範囲が広くなり、出力ピークを広い範囲か
ら取出すことができ出力の取出しが容易となることが分
った。また、フレネル数が10である場合(図3)と2
0である場合(図4)とで比較すると、フレネル数が大
きい場合(フレネル数20)に出力パワーがより大きく
なっていることが分った。
【0020】以上のように、不安定共振器の一方の反射
鏡の一部に平面部を形成することにより、小信号利得の
低いレーザー媒質(例えば、CO2 ガスや沃素ガス)を
用いて、レーザー出力の十分に大きいレーザービームを
発振することができる。
【0021】尚、この発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。例えば、レーザー媒質を励起する方法として光ポ
ンピングや化学ポンピングを用いても良い。また、予め
励起したレーザー媒質を真空容器内に供給する構成とし
ても良く、この場合、この発明の励起手段は不必要であ
ることは言うまでもない。更に、レーザー媒質として、
小信号利得が比較的低い他のガス、例えば沃素ガスを用
いても良く、更にまた、YAG等の固体状のレーザー媒
質を用いても良い。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のレーザ
ー発振器は、上記のような構成および作用を有している
ので、小信号利得の低い媒質を用いて良質且つ高出力の
レーザーを発信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の一実施例に係るレーザー発
振器を示す概略図。
【図2】図2は、図1のレーザー発振器に組込まれた共
振器を示す概略図。
【図3】図3は、図1のレーザー発振器においてフレネ
ル数を10に設定した場合のp/a2 およびMに対する
出力パワーの変化を示すグラフ。
【図4】図4は、図1のレーザー発振器においてフレネ
ル数を20に設定した場合のp/a2 およびMに対する
出力パワーの変化を示すグラフ。
【符号の説明】
1…レーザー発振器、2…真空容器、4、5…反射鏡、
4a…凹面、5a…凸面、5b…平面部、6a、6b…
電極、8…電源装置、10…吸引ポンプ、12…吸気
口、14…排気口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−237031(JP,A) 特開 平5−75185(JP,A) 特開 平1−270373(JP,A) 実開 昭64−28880(JP,U) 実開 昭63−265478(JP,U) 実開 昭63−265477(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/00 - 3/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザー媒質を収容する容器と、 このレーザー媒質を挟んで上記容器内に互いに対向して
    設けられた、第1の反射面と、この第1の反射面より小
    さい径で第1の反射面と同軸の第2の反射面と、を備
    え、第1の反射面は第2の反射面側に凹面を有し、第2
    の反射面は第1の反射面側の中央部に軸と垂直な平面を
    有し且つその周辺に凸面を有する共振器と、 上記第1および第2の反射面間のレーザー媒質に所定の
    電圧を印加し上記レーザー媒質を励起させる励起手段
    と、 を備えていることを特徴とするレーザー発振器。
  2. 【請求項2】予め励起されたガス状のレーザー媒質を収
    容する容器と、 このレーザー媒質を挟んで上記容器内に互いに対向して
    設けられた、第1の反射面と、この第1の反射面より小
    さい径で第1の反射面と同軸の第2の反射面と、を備
    え、第1の反射面は第2の反射面側に凹面を有し、第2
    の反射面は第1の反射面側の中央部に軸と垂直な平面を
    有し且つその周辺に凸面を有する共振器と、 を備えていることを特徴とするレーザー発振器。
JP7004395A 1995-03-28 1995-03-28 レーザー発振器 Expired - Fee Related JP3493373B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7004395A JP3493373B2 (ja) 1995-03-28 1995-03-28 レーザー発振器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7004395A JP3493373B2 (ja) 1995-03-28 1995-03-28 レーザー発振器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08264866A JPH08264866A (ja) 1996-10-11
JP3493373B2 true JP3493373B2 (ja) 2004-02-03

Family

ID=13420165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7004395A Expired - Fee Related JP3493373B2 (ja) 1995-03-28 1995-03-28 レーザー発振器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3493373B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109103734A (zh) * 2017-06-21 2018-12-28 中国科学院大连化学物理研究所 准静态非流动的放电激励氧碘激光器

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08264866A (ja) 1996-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8031749B2 (en) Passively Q-switched microlaser with controllable peak power density
JP2980788B2 (ja) レーザ装置
KR100195769B1 (ko) 고체 레이저 장치
JPH09298332A (ja) 波長可変レーザーにおける波長選択可能なレーザー発振装置
US4731794A (en) Optical laser pumping system
JP3493373B2 (ja) レーザー発振器
JP3053273B2 (ja) 半導体励起固体レーザ
JP2000012935A (ja) レーザー励起装置
US5513205A (en) End-pumping laser configuration utilizing a retroreflector as an input coupler
JP3421194B2 (ja) 波長可変レーザーにおける波長選択可能なレーザー発振装置
EP0556016A1 (en) Wavelength variable laser device
JPH0563264A (ja) 半導体レーザ端面励起固体レーザ装置
CN115280608A (zh) 光振荡器、光振荡器的设计方法和激光装置
KR100269185B1 (ko) 레이저장치
JP2002368312A (ja) 極短パルスレーザ
CN114336252A (zh) 一种窄线宽固体激光器
RU2113752C1 (ru) Газовый лазер
JPH11177165A (ja) 固体レーザーの光励起方式
JP2003218438A (ja) 球面収差を持つ高輝度レーザー発振器
JPH10209535A (ja) レーザーダイオード励起固体レーザー
JPH04123480A (ja) レーザ励起レーザ装置
JPH1079550A (ja) 半導体レーザ励起固体レーザ装置
JPH11220194A (ja) 半導体レーザ励起固体レーザ装置
JPH0738183A (ja) 固体レーザ発振器
JPH07235713A (ja) ガスレ−ザ装置

Legal Events

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