JP5502065B2 - 高効率利得媒質を有するレーザ - Google Patents
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Description
ここで、ωsは、レーザエネルギの遷移に関連する周波数であり、ωpは、励起光周波数である。量子欠損は、低い方が望ましい。強い光源によって励起されるレーザ物質の場合、励起状態吸収(excited state absorption:ESA)がポンプ効率を低下させる。係数γ=[1+(δv/Δv)2]−1は、放出線と吸収線との間の重複を測定するために使用され、ここで、δvは、放出遷移と吸収遷移との間の周波数の差であり、Δvは、励起ダイオードスペクトルの半値全幅である。γの小さい値は、ESA遷移の確率が低く、ESAに関して励起スキームの効率が高いことに対応する。
(b)より優れたTIR(全反射)表面
(c)レーザ偏光軸の判定の容易さ
(d)最終的なレーザビーム品質を改善する対称的モード構造
パワー増幅器236は、バナデート結晶格子のa軸及びc軸に沿って、個別のパワー増幅を行えるように構成してもよい。図18及び図19は、それぞれ、シードレーザビームパワー及び励起パワーの関数として、パワー増加を示している。バナデート結晶240が914.5nmダイオードで励起されると、シードレーザビームパワーは、増幅される。図18は、914.5nm励起波長において、3Wの励起パワー及び2.5Wシードレーザビームを用いて、実験的に判定された310mWのパワー増加247を示している。図23は、914.5nm励起波長について、対応するコンピュータモデルで予測されたパワー増加曲線248を示している。曲線248上のデータ点247aは、図18のデータ点247に対応し、コンピュータモデルで予測された、3Wの励起パワー及び2.5Wのシードレーザビームによる360mWのパワー増加を表している。また、図23は、より低い励起波長について予測される、幾らか規模が小さいパワー増加曲線249、250、252も示している。Nd:YVO4結晶240は、100W励起パワーに耐えられるように構築でき、パワー増加は、励起パワーの一次関数であるので、パワー増幅器236は、高パワー動作の間、10Wの桁のパワー増加を達成できる。
Claims (20)
- 励起波長におけるレーザ媒質光励起エネルギの供給に応じて、出力波長における高効率レーザ出力放出を生成する方法において、
光励起エネルギの供給に応じてレーザ出力エネルギの放出を生成する、希土類イオンがドーピングされた結晶構造によって特徴付けられるバナデート結晶を含むレーザ媒質を構成するステップと、
前記レーザ媒質に、光励起エネルギと出力波長におけるレーザ出力エネルギとの間の差分に対応する量子欠損を確立し、前記バナデート結晶の結晶構造においてあらゆる方向で等しいエネルギ吸収を引き起こす値に設定された励起波長で光励起エネルギを供給するステップとを有する方法。 - 前記バナデート結晶は、レーザ活性イオンドーピング濃度によって更に特徴付けられ、前記励起波長が設定される値によって、前記バナデート結晶は、2cm−1未満の実効吸収係数を示し、
前記レーザ媒質を構成するステップは、前記イオンドーピング濃度を、前記励起波長の値において示される前記光励起エネルギの前記実効吸収係数を実現する値に設定するステップを更に含む請求項1記載の方法。 - 前記バナデート結晶は、約0.5at%及び約3.0at%の間の値のレーザ活性イオンドーピング濃度によって更に特徴付けられる請求項1記載の方法。
- 前記イオンドーピング濃度の値は、約1.5at%又はこれ以上に設定される請求項3記載の方法。
- 前記イオンドーピング濃度の値は、イットリウムホストにおけるネオジムイオンドーピングによって確立される請求項3記載の方法。
- 前記イオンドーピング濃度の値は、ガドリニウムホストにおけるネオジムイオンドーピングによって確立される請求項3記載の方法。
- 前記イオンドーピング濃度の値は、ルテチウムホストにおけるネオジムイオンドーピングによって確立される請求項3記載の方法。
- 前記イオンドーピング濃度の値は、ガドリニウム及びイットリウム混合ホストにおけるネオジムイオンドーピングによって確立される請求項3記載の方法。
- 前記励起波長の値は、約910nm及び約920nmの間である請求項1記載の方法。
- 前記レーザ出力エネルギの放出は、約1064nmで生成される請求項9記載の方法。
- 前記レーザ出力エネルギの放出は、約1342nmで生成される請求項9記載の方法。
- 前記バナデート結晶は、レーザモードサイズを有するレーザモードによって更に特徴付けられ、前記バナデート結晶は、ロッド長及び断面積を有するロッドの形状に形成され、前記レーザ媒質を構成するステップは、
前記ロッド長を、前記光励起エネルギを吸収するために十分な値に設定するステップと、
前記断面積を、実質的にレーザモードサイズに等しい値に設定して、前記光励起エネルギが前記レーザモードに実質的に重なるようにし、高次モードを抑圧して、高品質のビーム形状のレーザ出力エネルギを提供するステップとを含む請求項1記載の方法。 - 前記ロッド長は、40mmより長い請求項12記載の方法。
- 前記ロッドの断面は、八角形である請求項12記載の方法。
- 前記レーザ媒質に前記出力波長でシードレーザ出力エネルギを供給し、前記レーザ出力エネルギが前記シードレーザ出力エネルギより大きくなるようにするステップを更に有する請求項1記載の方法。
- 前記シードレーザ出力エネルギは、レーザダイオード励起固体レーザによって放出される請求項15記載の方法。
- 前記シードレーザ出力エネルギは、ファイバレーザによって放出される請求項15記載の方法。
- 前記シードレーザ出力エネルギは、半導体レーザによって放出される請求項15記載の方法。
- 前記レーザ出力放出は、光を反射する内表面を有する空胴から伝播される請求項1記載の方法。
- 前記レーザ出力放出は、レーザパワー増幅器から伝播される請求項1記載の方法。
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