JPH01220877A - レーザ光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ産業上の利用分野 本発明はレーザ光源に関し、特にエンドポンプ方式のレ
ーザ光源に適用して好適なものである。

Ｂ発明の概要 本発明は、励起用レーザ光によってレーザ媒質を励起す
ることにより基本波レーザ光を発生するレーザ光源にお
いて、レーザ媒質内を励起用レーザ光を往復させること
により有効吸収領域を長くするようにしたことにより、
レーザ媒質の長さを一段と短（し得る。

Ｃ従来の技術 従来エンドポンプ方式のレーザ光源ｌとして、第４図に
示すように、固体レーザ（例えばＹＡＧで構成されてい
る）でなるレーザ媒質２の入射面２Ａに、励起用半導体
レーザ３から射出される励起用レーザ光ＬＡＩを集光レ
ンズ系４によって細い光ビームに集光しながら入射し、
かくしてレーザ媒質２の一端から他端方向に形成される
所定の吸収領域において基本波レーザ光ＬＡ２を発生さ
せて射出面２Ｂから出力ミラー５に射出する。

出力ミラー５の入射面５Ａには、基本波レーザ光ＬＡ２
を所定の反射率（例えば９５％の反射率）で反射する反
射面が形成され、か（して入射面５Ａにおいて反射され
た基本波レーザ光ＬＡ２がレーザ媒質２の射出面２Ｂを
通ってレーザ媒質２内に戻る。

レーザ媒質２の入射面２Ａは、基本波レーザ光ＬＡ２を
１００％反射する反射面が形成され、かくして入射面２
Ａ及び５Ａ間の共振光路ＬＰＴを通って基本波レーザ光
ＬＡ２が発振動作し、これにより共振器ＣＡＶが構成さ
れる。

このようにして共振器ＣＡＶの内部において共振動作す
る基本波レーザ光ＬＡ２のうち入射面５Ａを透過した基
本波レーザ光ＬＡ２が出力レーザ光ＬＡ３として射出面
５Ｂから送出される。

このようなエンドポンプ方式のレーザ光源においては、
レーザ媒質２の入射面２Ａから入射した励起用レーザ光
ＬＡＩは、レーザ媒質２内を一端から他端側へ進行して
行く際に、第５図に示すように進行距離「が大きくなる
に従って励起用レーザ光ＬＡＩの吸収率が指数関数的に
急速に低下して行く傾向にある。

そこで入射面２Ａからの距Ｍｒが所定の有効吸収領域よ
り大きくなると、実用上有効なパワーをもつ基本波レー
ザ光を発生させることができなくなるので、レーザ光源
を小型化しようとする場合には、レーザ媒質２の長さし
、をほぼ有効吸収領域ＬＡνと同程度にまで短くするこ
とが考えられる。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところがこのようにすると、実際上レーザ媒質２の射出
面２Ｂから、励起用レーザ光ＬＡＩのうちレーザ媒ｉｒ
２において吸収しきれずに残ったレーザ光成分が出力ミ
ラー５の方向に通り抜けて迷光として出力レーザ光ＬＡ
３と共に出力ミラー５から射出されることにより、出力
レーザ光ＬＡ３の光学的特性を劣化させる原因になるお
それがある。

因に、有効吸収領域を通る励起用レーザ光は進行路＃ｒ
が長くなるに従って実用上有効な基本波レーザ光ＬＡ２
を発生し得ない程度にまでパワーか弱くなって行くが、
迷光としては未だ十分なパワーをもっているおそれがあ
る。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、レーザ媒
質の長さを短くするにつき、迷光を生じさせるおそれを
有効に回避できるようにしたレーザ光源を提案しようと
するものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 レーザ媒’ｆｆ１５の一端１５Ａ、１５Ｃから他端１５
Ｂ、１５Ｄ側へ上記レーザ媒質１５内を励起用レーザ光
ＬＡＩＩが進行する間に当該励起用レーザ光ＬＡＩＩを
吸収して基本波レーザ光ＬＡＩ２を発生させるようにな
されたレーザ光源１１において、レーザ媒質１５内を進
行する励起用レーザ光ＬＡＩＩをレーザ媒質１５の他端
１５Ｂ、１５Ｄにおいて反射させることにより、励起用
レーザ光ＬＡＩＩがレーザ媒質１５を往復する光路に有
効吸収領域を形成するようにする。

Ｆ作用 励起用レーザ光ＬＡＩＩがレーザ媒質１５内を往復する
間に当該励起用レーザ光ＬＡＩＩを吸収して基本波レー
ザ光ＬＡ１２を発生できることにより、レーザ媒質１５
の長さを従来の場合と比較して一段と短くすることがで
きる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

（Ｇ１）第１の実施例 第１図において、１１はレーザ光源を示し、励起用半導
体レーザ１２から射出される励起用レーザ光ＬＡＩＩを
集光レンズ系１３によって細いビームに絞りながら偏光
型ビームスプリッタ１４に入射する。

偏光型ビームスプリッタ１４は励起用レーザ光ＬＡＩＩ
をＳ波方向の偏光成分として反射して例えば固体レーザ
（ＹＡＣ；で構成されている）でなるレーザ媒質１５の
内側端面を形成する入射面１５Ａに入射することにより
、レーザ媒質１５内に基本波レーザ光ＬＡ１２を発生さ
せる。

レーザ媒質１５の入射面１５Ａと対向するように外側端
面を形成する他方の端面１５Ｂには、励起用レーザ光Ｌ
ＡＩＩの波長の光及び基本波レーザ光ＬＡ１２の波長の
光を１００％の反射率で反射する反射面が形成され、か
くしてレーザ媒質１５内を入射面１５Ａ側から端面１５
Ｂ側へ進行してする励起用レーザ光ＬＡＩＩ及び基本波
レーザ光ＬＡ１２とを入射面１５Ａ側に反射するように
なされている。

ここで端面１５Ｂは曲率Ｒの球面に成形され、レーザ媒
質１５内をビーム径を拡大させながら進行してきた基本
波レーザ光ＬＡ１２及び励起用レーザ光ＬＡＩＩを反射
面１５Ｂにおいて反射することにより再び細いビームス
ポットに集光させながらレーザ媒［１５の入射面１５Ａ
から偏光型ビームスプリッタ１４に射出するようになさ
れている。

偏光型ビームスプリッタ１４は入射面１５Ａから射出さ
れたレーザ光のうち、基本波レーザ光ＬＡ１２をｐ波偏
光成分として透過して出力ミラー１６の入射面１６Ａに
入射する。入射面１６Ａは、基本波レーザ光ＬＡ１２を
所定の反射率（例えば９５％の反射率）で反射し、かく
して基本波レーザ光ＬＡ１２が出力ミラー１６の入射面
１６Ａ及びレーザ媒！１５の外側端面１５Ｂ間に形成さ
れる共振光路ＬＰＴを通って共振動作する。

このように、端面１５Ｂ及び入射面１６Ａ間に共振器Ｃ
ＡＶが形成され、　その共振光路ＬＰＴを共振動作する
基本波レーザ光ＬＡ１２のうち入射面１６Ａを透過した
レーザ光が出力レーザ光ＬＡ　、Ｕ、として射出される
。

以上の構成においてレーザ媒質１５の長さＬＩＳは、第
５図に示すように、有効吸収領域ＬＡｖの長さのほぼ１
／２の長さに選定され、かくして励起用レーザ光ＬＡＩ
Ｉが入射面１５Ａから外側端面１５Ｂに進行した後入射
面１５Ａに戻って来るまでレーザ媒質を往復する間にお
いて、レーザ媒質１５に吸収される。

以上の構成によれば、たとえレーザ媒質１５において吸
収されずに透過した励起用レーザ光ＬＡ１１があったと
しても、これが偏光型ビームスプリッタ１４において３
波偏光成分として反射されて集光レンズ系１３側に戻さ
れるので、出力ミラ−１６を通って射出される出力レー
ザ光り、Ａｏｕｒに迷光として混入するおそれをなくし
得、かくするにつきレーザ媒質１５の長さを第５図の従
来の場合と比較して１／２にすることができる。

また上述の実施例の構成によれば、基本波レーザ光ＬＡ
１２に対する共振光路ＬＰＴ内に偏光型ビームスプリッ
タ１４を介挿してｐ偏光成分だけを通過させるようにな
されていることにより、共振器ＣＡＶからｐ偏光でなる
直線偏光の出力レーザ光ＬＡｏｕｔを得ることができる
。

これに加えてレーザ媒質１５から吸収されずに通り抜け
た励起用レーザ光ＬＡＩＩが励起用半導体レーザ１２に
戻されることにより、励起用レーザ光ＬＡＩＩに対する
外部共振器が形成されることになる。このような条件の
下では、スクープ効果によって励起用半導体レーザ１２
から射出される励起用レーザ光ＬＡＩＩを増大させるこ
とができ、かくしてこの分し−ザ媒ｆ１５から発生され
る基本波レーザ光ＬＡ１２のパワーを増大させることが
できることによりレーザ光源の変換効率を一段と高める
ことができる。

さらに上述の構成のように、外側端面１５Ｂを球面状に
して反射光が細いビームに集光するようにしたことによ
り、この分動起用レーザ光ＬＡＩｌの変換効率を高める
ことができる。因に励起用レーザ光ＬＡＩＩはレーザ媒
質１５内を拡がりながら進行するのに対して外側端面１
５Ｂ−の反射面はこれを有効吸収領域のほぼｌ／２の位
置で再び集光させることによりスポットの拡がりを抑え
ることができる。

（Ｇ２）第２の実施例 第２図は本発明の第２の実施例を示すもので、第１図と
の対応分に同一符号を付して示すように、励起用半導体
レーザ１２の励起用レーザ光ＬＡＩｌを偏光型ビームス
プリッタ１４に対してそのｐ偏光方向から入射し、か（
して励起用レーザ光ＬＡｌｌを偏光型ビームスプリッタ
１４を透過させてレーザ媒質１５の入射面１５Ａに入射
する。

これに対してレーザ媒質１５において発生された基本波
レーザ光ＬＡ１２は偏光型ビームスプリッタ１４に偏光
成分として反射されて出力ミラー１６の入射面１６Ａに
入射される。

かくして端面１５Ｂ及び１６Ａ間に共振器ＣＡＶが形成
される。

第２図のように構成しても第１図の場合と同様の効果を
得ることができる。

（Ｇ３）第３の実施例 第３図は本発明の第３の実施例を示すもので、第１図と
の対応部分に同一符号を付して示すように、励起用半導
体レーザ１２の励起用レーザ光ＬＡｌｌは、レーザ媒質
１５の外側端面に形成された入射面１５Ｇから入射され
、レーザ媒質１５を進行する間に吸収されて基本波レー
ザ光ＬＡ１２を発生する。

この場合レーザ媒１ｔ１５の内側端面１５Ｄには、曲率
Ｒの球状反・射面が形成されている。この反射面は、励
起用レーザ光ＬＡＩＩの波長の光を１００％反射すると
同時に、基本波レーザ光ＬＡ１２の波長の光を１００％
透過させるような光学特性をもつようにコーチイブ処理
されている。

またレーザ媒質１５の外側端面１５Ｃには、励起用レー
ザ光ＬＡＩＩの波長の光を１００％透過すると同時に、
基本波レーザ光ＬＡ１２の波長の光を１００％反射する
光学特性をもつようにコーチイブ処理されている。

かくしてレーザ媒質１５において発生される基本波レー
ザ光ＬＡ１２は内側端面１５Ｄを透過して偏光型ビーム
スプリッタ１４を通って出力ミラー１６の入射面１６Ａ
において反射される。かくしてレーザ媒質１５の外側端
面１５Ｃと出力ミラー１６の入射面１６Ａとの間に形成
された共振光路ＬＰＴを通って基本波レーザ光ＬＡ１２
が共振動作する共振器ＣＡＶが形成され、基本波レーザ
光ＬＡ１２の一部が出力レーザ光ＬＡｏｕｔとして出力
ミラー１６から射出される。

第３図の構成によれば、第１図について上述したと同様
の効果を得ることができる。

（Ｇ４）他の実施例 （１）第３図の実施例においては、レーザ媒質１５及び
出力ミラー１６間に偏光型ビームスプリッタ１４を設け
ることにより、出力レーザ光ＬＡｏｕｔとしてｐ波偏光
でなる基本波レーザ光ＬＡ１２を射出できるように構成
した場合について述べたが、出力レーザ光ＬＡｏｕｔと
して偏光を制御する必要がない場合には、偏光型ビーム
スプリッタ１４を省略しても良い。

（２）上述の実施例においては、レーザ媒質１５として
固体レーザを用いた場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、ガスレーザ、液体レーザ等のレーザに広く
適用し得る。

（３）　　上述の実施例においては、レーザ媒質１５を
励起する手段として半導体レーザを用いた場合について
述べたが、その他の励起用レーザ光源を用いるようにし
ても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

（４）　　上述の実施例においては、レーザ媒質１５の
長さＬＩＳをほぼ従来の場合の有効吸収領域ＬＡＶの１
／２の長さに選定した場合について述べたが、その長さ
を少し長くすることにより、励起用レーザ光のうち、従
来は実効がないとして利用しなかったレーザ光成分のエ
ネルギーを利用することにより変換効率を高めるように
しても良い。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、レーザ媒質を進行する励
起用レーザ光をレーザ媒質の端面において反射させるよ
うにしたことにより、レーザ媒質内を励起用レーザ光が
往復する。＠に有効吸収領域を形成させるようにしたこ
とにより、レーザ媒質の実際の長さを半減させることが
でき、かくして全体としてレーザ光源の構成を一段と小
型化し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザ光源の一実施例を示す光路
図、第２図及び第３図は本発明の第２及び第３の実施例
を示す光路図、第４図は従来のレーザ光源を示す光路図
、第５図はレーザ媒質内の励起用レーザ光の吸収率の変
化を示す曲線図である。 ｌ、１１・・・・・・レーザ光源、３．１２・・・・・
・励起用半導体レーザ、４．１３・・・・・・集光レン
ズ系、２．１５・・・・・・レーザ媒質、１４・・・・
・・偏光型ビームスプリッタ、５．１６・・・・・・出
力ミラー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザ媒質の一端から他端側へ当該レーザ媒質内を励起
   用レーザ光が進行する間に当該励起用レーザ光を吸収し
   て基本波レーザ光を発生させるようになされたレーザ光
   源において、 上記レーザ媒質内を進行する励起用レーザ光を上記レー
   ザ媒質の上記他端において反射させることにより、上記
   励起用レーザ光が上記レーザ媒質を往復する光路に有効
   吸収領域を形成する ことを特徴とするレーザ光源。