JPH01270370A - ネガテイブブランチ不安定型レーザ共振器 - Google Patents

ネガテイブブランチ不安定型レーザ共振器

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JPH01270370A
JPH01270370A JP63098503A JP9850388A JPH01270370A JP H01270370 A JPH01270370 A JP H01270370A JP 63098503 A JP63098503 A JP 63098503A JP 9850388 A JP9850388 A JP 9850388A JP H01270370 A JPH01270370 A JP H01270370A
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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】 [産業上の利用分野] この発明はQスイッチパルス発振を安定に行なう固体レ
ーザ装置に関するものである。
[従来の技術] 第5図はレーザハンドブック(オーム社、昭和57年刊
)に開示された従来のレーザ装置を示す断面図で、図中
、<1)はたとえばYAGレーザをとればY   Nd
  AR50t2よりなるロッド状の3−x     
 x 結晶よりなる固体素子、(2)は全反射ミラー、(3)
はフラッシュランプ、(4)は電源、(5)は集光反射
ミラー、(6)はガラスでできた出口ミラー、(7)は
出口ミラー(6)の内面上にコーティングされたTiO
2よりなる部分反射膜、(8)は出口ミラー外面および
固体素子両側面にコーティングされたS io 2より
なる無反射膜、(9)はレーザ共振器内のレーザビーム
、(10)は外部に取出されたレーザビーム、(11)
はKDP結晶よりなるQスイッチ素子、(12)は外枠
である。
次に動作について説明する。固体素子(1)はフラッシ
ュランプ(3)からの直接光および集光反射ミラー(4
)よりの反射光により励起され、レーザ媒質となってい
る。一方その内面上にコーティングされた部分反射膜(
7)により部分反射率をもった出口ミラー(6)と全反
射ミラー(2)とからなるいわゆる安定型共振器内に閉
じこめられた光(9)は、両ミラー間を往復するごとに
このレーザ媒質により増幅され、ある一定態上の大きさ
になるとその一部が出口ミラー(6)を通して外部にレ
ーザビーム(10)として出射される。同時にQスイッ
チ素子(11)に同期的に電圧を印加してその透過率を
変化させることによりQパルス発振を行いジャイアント
Qパルスを発生させるのである。
[発明が解決しようとする課!] 従来の固体レーザ装置は以上のように安定型共振器を用
いているため発生するレーザビームは発散角の大きいい
わゆる高次モードである。この高次モードの度合いの指
標として、共振器内に発生しうる位相のそろった最低次
モードの断面直径とレーザ媒質の断面直径との比がある
。本例では最低次モードは正規分布をもついわゆるガウ
スビームとなるため、その強度が中心の1/e2となる
をLル−ザビームの波長をλとし、それぞれにとなる。
一方本例におけるレーザ媒質の断面直径は8 mmであ
るから両者の比は約15と大変大きく、この値から経験
的に100次以上の高次モードが発生していると判断さ
れる。レーザビームの集光性能は波長とモード次数との
積にほぼ比例すると考でよいが、従来の固体意レーザ装
置は市販のCO2レーザと比較すると波長は約1/ 1
0、モード次数は約100倍であるから、結局その集光
性能はCO2レーザの1/ 10であるといえる。
また従来の固体レーザ装置では、レーザ出力を増大させ
ようとして固体素子を強く励起すると、固体素子内に著
しい温度勾配が発生してこれが固体素子を凸レンズ化す
るため、共振状態を不安定にすることがある。とくにジ
ャイアントQパルスを発生させる場合には、Qスイッチ
素子(I2)が著しく凸レンズ化して、共振状態が保て
なくなることもしばしば発生するので、これを打消すた
め共振器ミラーを凸ミラーに変換せねばならなかった。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、集光性能の高いレーザビームをQパルス発振状
態においても安定に発生させることができる固体レーザ
装置を提供しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は内面に部分反射膜をコーティングした出口ミラ
ーと全反射ミラーとを対向配置し、その間に固体素子と
Qスイッチ素子とを介在させてなるネガティブブランチ
不安定型レーザ共振器において、上記固体素子とQスイ
ッチ素子とを上記ミラーの近傍に配置した。また部分反
射膜と無反射部とを有する出口ミラーと全反射ミラーと
を対向配置し、その間に固体素子とQスイッチ素子とを
介在させてなるネガティブブランチ不安定型レーQ0.
4 ザ共振器においても、上記固体素子とQスイッチ素子と
を上記ミラーの近傍に配置した。
[作用] 上記のようにミラーの近傍に固体素子とQスイッチ素子
とを配置したので、固体素子及びQスイッチ素子はミラ
ーと組合わされて夫々1個の光学系となり、その等価焦
点距離も従来装置に比べて小さくなるので、発生するレ
ーザビームの品質に悪影響を及ぼすことはなくなる。
[発明の実施例] 第1図は本発明の一実施例を示すレーザ装置の断面図で
、図中(1)〜(12)は従来装置と同一部品、(20
)はレーザビームである。図において、出口ミラー(6
)の内面は中央部は部分反射膜(7)をコーティングし
ているが、外周部は無反射膜(8)がコーティングされ
ている。また固体素子(1)は全反射ミラー(2)の近
傍に、Qスイッチ素子(11)は出口ミラー(6)の近
傍に配置する。本発明に係るレーザ装置は上記のように
構成されている。
次に動作について説明する。固体素子(1)はフラソシ
31ランプ(3)からの直接光および集光反射−ラー(
5)よりの反射光により励起されレーザ媒質をなすもの
である。−刃出ロミラー(6)と全反射ミラー(2)と
からなるレーザ共振器内に発生したレーザビーム(9)
 、 (2(1)はこのレーザ媒質により増幅され、あ
る一定量上の大きさになると、その一部かレーザビーム
(10)として外部にとり出される。
出口ミラー(6)と全反射ミラー(2)とはいわゆるネ
ガティブブランチの不安定型共振器を構成し′Cいる。
レーザビーム(21)は固体媒質で増幅されたのち、全
反射ミラー(2)により集光され、固体媒質により増幅
されて、レーザビーム(9)と拡大され、その周囲部は
出口ミラー(6)内面周囲部の無反射膜(8)の作用に
よりそのほとんどが外部に放出される。また中央部はそ
の一部が出口ミラー(6)内面中央部の部分反射膜(7
)の作用により外部に取り出され、残りの部分はレーザ
ビーム(20)として再びレーザ共振器内を往復する。
したがって外部のレーザビーム(lO)は中づまり状と
なっている。レーザビームはこのように毎往復するご(
l−に拡大されるため、従来の安定型レーザ共振器内の
中央部に発生した高品質ビームがしだいに固体レーザ奴
質内をみたすようになり、通常数10回′つ往復でレー
ザ媒質とほぼ同径の高品質ビーj、が11″−られる。
次にこの発明の中心であるミラー近傍に配設された固体
素子(1) 、Qスイッチ素子(11)について説明す
る。ネガティブブランチの不安定型共振器は小さい焦点
距離をもつミラーを用いることか特徴である。例えば拡
大率1.5、共振器長0.5mの共振器を例にとると、
出口ミラー(6)の焦点距離は0.3ms全反射ミラー
(2)の焦点距離は0.2mである。一方固体素子、Q
スイッチ素子内部の熱分布によるレンズ化の等価焦点距
離は通な2mにもなるため、モードを変化させ共振条件
を乱1.レーザ出力を低減させるなど悪影響を与えるこ
ととなる。
これに対し第1図に示すように、Qスイッチ素子(11
)が出口ミラー(6)の近傍に、また固体素子(1)が
全反射ミラー(2)の近傍に配設されているとすれば、
両組合わせはそれぞれ1つの光学素子とみなすことがで
き、それぞれの光学素子の等測的焦点距尊を計算すると
0.23rn 、 0.16mとなる。
また曲率変化率は約20%におさえられており、この程
度の変化は発生するレーザビームの品質にほとんど影響
を与えない。このように固体素子、Qスイッチ素子の熱
レンズ化の影響が小さかったのは、共振器ミラーがもと
もと非常に小さい焦点距離をもつものであったからであ
る。
なお、本実施例においては、出口ミラー内面の中央部が
部分反射率を具備するものを示しているか、これは全反
射でもよい。この場合はリング状のレーザビームが発生
し、そのリング形状に起因する回折結果により集光性能
は悪化するが、従来例に比べれば十分に高品質なレーザ
ビームを発生することができる。
また本実施例では、出口ミラー内面の中央部の部分反射
膜(7)と周囲の無反射膜(8)とを通過するレーザビ
ーム間の位相差は小さくて問題とならなかったが、部分
反射膜(7)の構成によってはこれが問題となることも
考られる。その場合は両レーザビーム間の位相差を打消
す手段を設ければよく、例えば第2図に示すように出口
ミラー外面に段差(70)を形成して、出口ミラー(6
)内面の部分反射膜(7)と無反射膜(8)を通過する
レーザビーム間に光路差をもたせるようにしてやればよ
い。
さらに本実施例ではミラー(2) 、 (8)と固体素
子(1) 、Qスイッチ素子(11)を別に設ける例を
示し。
でいるが、第3図に示すように固体素子(1)と全反射
ミラー(2)とを一体化すればさらに効果は増すことと
なる。
また固体素子(1) 、Qスイッチ素子(11)は同じ
ミラー(2)または(6)側にあってもよく、要は各光
学素子がミラー(2)、(6)の近傍に配設してあれば
よい。
[発明の効果] 本発明は出口ミラーと全反射ミラーとを対向配置し、そ
の間に固体素子とQスイッチ素子とを介在させてなるネ
ガティブブランチ不安定型共振器において、固体素子及
びQスイッチ素子を共振器ミラーの近傍に配設したので
、高品質のQパルスレーザビームを安定して得られるこ
ととなった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す固体レーザ装置の断面
図、第2図〜第4図は本発明の他の実施例を示す固体レ
ーザ装置の断面図、第5図は従来の固体レーザ装置を示
す断面図である。 図中(1)は固体素子、(2)は全反射ミラー、(6)
は出口ミラー、(7)は部分反射膜、(8)は無反射膜
、(9)、(10)はレーザビーム、(1■)はQスイ
ッチ素子、(20)はレーザビーム、(30)は段差、
(40)は一体化された固体素子と全反射ミラーである
。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示すものであ
る。 代理人 弁理士 佐々木 宗 治 第3図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内面に部分反射膜をコーティングした出口ミラー
    と全反射ミラーとを対向配置し、その間に固体素子とQ
    スイッチ素子とを介在させてなるネガティブブランチ不
    安定型レーザ共振器において、上記固体素子とQスイッ
    チ素子とを上記ミラーの近傍に配置した ことを特徴とするレーザ装置。
  2. (2)部分反射膜と無反射部とを有する出口ミラーと全
    反射ミラーとを対向配置し、その間に固体素子とQスイ
    ッチ素子とを介在させてなるネガティブブランチ不安定
    型レーザ共振器において、上記固体素子とQスイッチ素
    子とを上記ミラーの近傍に配置した ことを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。
JP63098503A 1988-04-22 1988-04-22 ネガテイブブランチ不安定型レーザ共振器 Expired - Lifetime JP2673303B2 (ja)

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