JP4119113B2 - Solid state laser equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光を入射して固体レーザ結晶を励起し、その励起光を光共振器によって共振させてレーザ発振させる固体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
固体レーザ装置は、たとえば励起光源として半導体レーザを用い、これからのレーザ光を、レーザ媒質であるNd:YAG結晶などの固体レーザ結晶に入射してこれを励起し、その励起光を、出力側ミラーと、その結晶の入射面ミラーとの間で形成される光共振器で共振させてレーザ発振を生じさせ、そのレーザ光を出力側ミラーより取り出すという構成をとる。そして、これら固体レーザ結晶および出力側ミラーはヒートシンク上に固定されて温度の安定化が図られるとともに、このヒートシンクも含めてレーザ結晶、出力側ミラー、半導体レーザなどが筐体に納められ、その出射口からレーザ光を外部に出射するよう構成される。
【0003】
こうして筐体内にすべての構成部品が納められているので、固体レーザ装置は、種々の装置・システムの構成部品として使用することが可能となる。他の装置に組み込む際、レーザビームの指向角度は重要であり、筐体の取付け位置・角度などは非常に精度高く行う必要があるのが普通である。その前提として、筐体基準面(基準面とされた筐体の一つの面)に対するレーザビーム指向角度の公差はきわめて厳密なものが要求される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の固体レーザ装置では、レーザビーム指向角度の要求精度に応えることが難しい、という問題がある。すなわち、筐体内での各部品の取付け精度など、機械的寸法精度を高めても、筐体基準面に対するレーザビーム指向角度を定められた公差内に収めることは難しい。レーザビーム指向角度を調整するための調整機構を備えれば別であるが、そうすると経年変化に弱くなり、長期安定性が損なわれるし、小型化できないという別の問題も生じる。
【0005】
この発明は、上記に鑑み、比較的シンプルで経年変化することのない構成で、小型化を損なうことなく、筐体基準面に対するレーザビーム指向角度を一定の公差内に収めることができ、かつ長期安定性にも優れた、固体レーザ装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明による固体レーザ装置においては、入射光によって励起される、入射面にミラーが形成された固体レーザ結晶と、該レーザ結晶の入射面ミラーとの間で光共振器を形成する出力側ミラーと、該出力側ミラーよりも出射側に配置され、一面が平坦面で他の面が凹面となっている出射ビーム角度補正用平凹レンズと、 出射ビーム角度が補正されるようレーザビーム軸に直角な方向において前記平凹レンズの取り付け位置が調整されて上記平凹レンズの平坦面が接着固定される保持板と、前記固体レーザ結晶を保持する保持板と、前記出力側ミラーを保持する保持板と、ヒートシンクとを備え、全ての前記保持板は一体のブロック構造であると共に、前記ブロック構造とヒートシンクとが連結されていることが特徴となっている。
【0007】
平凹レンズの屈折により出力側ミラーから出射されてくるレーザビームを曲げることができる。その屈折角度は、平凹レンズの位置、つまりビーム軸に直角な方向での位置に応じて定まるので、この平凹レンズのビーム軸に直角な方向での取付け位置を調整して所定のビーム角度が得られるポイントを探り、そのポイントで、平凹レンズの平坦面を保持板に接着固定する。平凹レンズの追加、その平坦面の保持板への接着固定という構成で済むので、構造が簡単であり、経年変化にも強く、長期間にわたり安定であり、大型化することもない。
【0008】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1はこの発明の実施形態にかかる固体レーザ装置を模式的に示すものである。この図1において、固体レーザ結晶11と、出力側ミラー12とにより光共振器10が形成される。固体レーザ結晶11は、たとえばNd:YAG結晶などからなり、レーザ光の入射により励起されるようになっている。その入射面には反射コート13が施されてミラーとなっている。励起レーザ光源としてはたとえばレーザダイオード15が用いられ、そのレーザ光が光学系16を経て固体レーザ結晶11に入射するようになっている。出力側ミラー12は、光学ガラスなどからなり、その表面は凹面に研磨され、反射コート14が形成されている。
【0009】
固体レーザ結晶11は、励起光の入射によって励起され、発生した光が出力側ミラー12(の反射コート14)と自身の反射コート(ミラー)13との間で反射を繰り返して共振することによって増幅されて光強度が強まりレーザ発振する。こうして増幅される基本波の光(赤外光)は、この例では、この光共振器10中に挿入された波長変換用結晶18により波長変換されて、グリーンまたはブルーの光となる。出力側ミラー12の反射コート14は基本波については全反射し、波長変換した可視光(グリーン、ブルー)に対しては透過するような波長特性を有しており、この反射コート14を透過して波長変換後の光が出射することになる。
【0010】
この出射側ミラー12より出射側、つまり固体レーザ装置としては最終段に、補正レンズ17が設けられる。この補正レンズ17は一面が平坦面で他の面が凹面となっている平凹レンズとして構成されている。この平凹レンズの光軸と出力レーザビームの光軸とが合致する場合には、レーザビームは屈折することなく、図の実線のようにそのまま直進するが、両者の軸が図の点線のようにずれているとレーザビームは図の点線のように屈折して曲がることになる。そのため、補正レンズ17の位置、レーザビーム軸に直角な方向の位置を調整することにより出力レーザビームの指向角度を補正することができる。
【0011】
上記固体レーザ結晶11は保持板21に接着されてこれに保持されており、また出力側ミラー12は保持板22に接着されてこれに保持されている。補正レンズ17も保持板23に接着されて保持される。これらの保持板21、22、23は図示しないヒートシンクに連結されて温度コントロールされる。このヒートシンク上で保持板21〜23に保持されたレーザ結晶11、出力側ミラー12、補正レンズ17、およびレーザダイオード14、光学系16などが筐体30内に納められる。筐体30には図示しないが出力窓が設けられており、その出力窓からレーザビームが出射する。
【0012】
こうして構成される固体レーザ装置は、他の装置に組み込まれて使用される。出射ビーム方向を厳密に定める必要がある場合、固体レーザ装置としては、筐体30の一つの面を基準面31として、その基準面31に対して定められた角度でレーザビームが出射するようにしておく。たとえば筐体30の出射側の面が基準面31であるとすると、その基準面31に対して正確に90°の角度で出射するようにしておく。その角度が一定の公差に収まるように固体レーザ装置が作られているなら、基準面31を基準にしてこの固体レーザ装置を取付けることにより、ビーム方向を正確に設定することが可能となる。
【0013】
そのように出射レーザビームの指向角度が一定の公差に収まるようにするためには、保持板21、22などの機械的な寸法精度をきわめて高くすれば可能であるが、実際の寸法精度ではその公差内に収めることはほとんど不可能である。そこで、個々の固体レーザ装置を筐体30内に組みあげた状態で、出射ビームの基準面31に対する角度を測定してみて、所定の角度(この場合たとえば90°)からずれていた場合には、補正レンズ17の位置を調整して、その出射角度が所望の角度となるポイントを探り、そのポイントで補正レンズ17を保持板23に接着固定する。これにより、基準面31に対する出射ビーム角度を所定の公差に収めることができる。
【0014】
そして、いったん補正レンズ17の位置を定めて接着固定してしまえば、可動部分はないので、長期にわたり安定にその状態を保つことができる。このように構造が簡単であり、経年変化にも強く、長期間にわたり安定であるし、補正レンズ17を追加し接着固定するだけであるから大型化することもない。
【0015】
さらに出射レーザビームのウェスト位置、ウェストサイズも、この固体レーザ装置を組み込む装置によっては厳しく制約されることもあるが、それに対しては、補正用平凹レンズ17のレンズ曲率を調整することで対応可能である。すなわち、補正用レンズ17の光学的なレンズ曲率を最適化することによって、出射レーザビームのウェスト位置、ウェストサイズについての仕様を満たすことが可能である。
【0016】
なお、上の説明はこの発明の一つの実施形態に関するものであり、この発明が上で説明した構成に限定される趣旨でないことはもちろんである。たとえば、可視光ではなく基本波を出力させる場合には、光共振器10の内部に挿入した波長変換用結晶18は不要である。また、保持板21〜23等は一体のブロック構造とすることにより機械的寸法精度の安定性を高めるようにすることもできる。
【0017】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の固体レーザ装置によれば、出射するレーザビームの筐体基準面に対する指向角度を所定の公差内に収めることが、補正用平凹レンズの追加およびその固定というシンプルな構造で達成できる。また、構造がシンプルなため、大型化してしまうおそれはまったくないし、経年変化することもなく、長期にわたって安定である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態の模式的な斜視図。
【符号の説明】
10 光共振器10
11 固体レーザ結晶
12 出力側ミラー
13、14 反射コート
15 レーザダイオード
16 光学系
17 補正レンズ
18 波長変換用結晶
21 結晶保持板
22 ミラー保持板
23 補正レンズ保持板
30 筐体
31 基準面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state laser device that excites a solid-state laser crystal by entering light and resonates the excitation light with an optical resonator to cause laser oscillation.
[0002]
[Prior art]
The solid-state laser device uses, for example, a semiconductor laser as an excitation light source, and the laser beam from this is incident on a solid-state laser crystal such as an Nd: YAG crystal that is a laser medium to excite this, and the excitation light is output to an output side mirror And an optical resonator formed between the crystal and the incident surface mirror to cause laser oscillation and take out the laser light from the output side mirror. These solid-state laser crystal and output side mirror are fixed on a heat sink to stabilize the temperature, and the laser crystal, output side mirror, semiconductor laser, etc., including this heat sink, are housed in a housing, and the emission A laser beam is emitted from the mouth to the outside.
[0003]
Since all the components are housed in the housing in this way, the solid-state laser device can be used as a component of various devices and systems. When incorporating into other devices, the directivity angle of the laser beam is important, and the mounting position and angle of the housing usually need to be performed with extremely high accuracy. As a premise, the tolerance of the laser beam directivity angle with respect to the casing reference plane (one plane of the casing as the reference plane) is required to be extremely strict.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional solid-state laser device has a problem that it is difficult to meet the required accuracy of the laser beam directivity angle. That is, even if the mechanical dimensional accuracy such as the mounting accuracy of each component in the housing is increased, it is difficult to keep the laser beam directivity angle with respect to the housing reference plane within a predetermined tolerance. It is different if an adjustment mechanism for adjusting the laser beam directing angle is provided. However, if this is done, it becomes weak against aging, and long-term stability is lost, and another problem that it cannot be miniaturized also arises.
[0005]
In view of the above, the present invention has a structure that is relatively simple and does not change with time, and can maintain the laser beam directivity angle with respect to the housing reference plane within a certain tolerance without impairing downsizing. An object of the present invention is to provide a solid-state laser device having excellent stability.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the solid-state laser device according to the present invention, optical resonance occurs between a solid-state laser crystal that is excited by incident light and has a mirror formed on the incident surface, and the incident-surface mirror of the laser crystal. An output side mirror that forms a device, an output beam angle correcting plano-concave lens that is disposed on the output side of the output side mirror, one surface is flat and the other surface is concave, and the output beam angle is corrected A holding plate to which the mounting position of the plano-concave lens is adjusted in a direction perpendicular to the laser beam axis so that the flat surface of the plano-concave lens is bonded and fixed, a holding plate for holding the solid laser crystal, and the output side mirror A holding plate and a heat sink, and all the holding plates have an integral block structure, and the block structure and the heat sink are connected to each other. It is a feature.
[0007]
The laser beam emitted from the output side mirror can be bent by the refraction of the plano-concave lens. The refraction angle is determined according to the position of the plano-concave lens, that is, the position in the direction perpendicular to the beam axis, so that the predetermined beam angle can be obtained by adjusting the mounting position of the plano-concave lens in the direction perpendicular to the beam axis. At that point, the flat surface of the plano-concave lens is adhered and fixed to the holding plate. Since a configuration of adding a plano-concave lens and adhering and fixing the flat surface to the holding plate is sufficient, the structure is simple, resistant to secular change, stable over a long period of time, and does not increase in size.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a solid-state laser device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
[0009]
The solid-state laser crystal 11 is excited by the excitation light, and the generated light is amplified by resonating between the output-side mirror 12 (the reflection coat 14) and the reflection coat (mirror) 13 itself and resonating. As a result, the light intensity increases and laser oscillation occurs. In this example, the fundamental wave light (infrared light) thus amplified is wavelength-converted by the wavelength conversion crystal 18 inserted in the
[0010]
A
[0011]
The solid laser crystal 11 is bonded to and held by a
[0012]
The solid-state laser device thus configured is used by being incorporated in another device. When it is necessary to strictly determine the direction of the emitted beam, the solid-state laser device uses one surface of the
[0013]
In order to make the directivity angle of the emitted laser beam fall within a certain tolerance, it is possible to increase the mechanical dimensional accuracy of the
[0014]
Once the position of the
[0015]
Furthermore, the waist position and waist size of the emitted laser beam may be severely restricted depending on the apparatus incorporating this solid-state laser device, but this can be dealt with by adjusting the lens curvature of the correction
[0016]
The above description relates to one embodiment of the present invention, and it is needless to say that the present invention is not limited to the configuration described above. For example, when a fundamental wave is output instead of visible light, the wavelength conversion crystal 18 inserted into the
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the solid-state laser device of the present invention, the directivity angle of the emitted laser beam with respect to the housing reference plane falls within a predetermined tolerance, which is a simple addition of a correction plano-concave lens and its fixing. Can be achieved with structure. In addition, since the structure is simple, there is no possibility of increasing the size, and it is stable over a long period without changing over time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (1)
Priority Applications (1)
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JP2001358540A JP4119113B2 (en) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | Solid state laser equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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JP2003158322A JP2003158322A (en) | 2003-05-30 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06237117A (en) * | 1992-12-04 | 1994-08-23 | Yagi Antenna Co Ltd | Manufacture of parabolic antenna reflector with picture printed thereon |
-
2001
- 2001-11-22 JP JP2001358540A patent/JP4119113B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPH06237117A (en) * | 1992-12-04 | 1994-08-23 | Yagi Antenna Co Ltd | Manufacture of parabolic antenna reflector with picture printed thereon |
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