JPH02130982A - Laser oscillator - Google Patents

Laser oscillator

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Publication number
JPH02130982A
JPH02130982A JP63283944A JP28394488A JPH02130982A JP H02130982 A JPH02130982 A JP H02130982A JP 63283944 A JP63283944 A JP 63283944A JP 28394488 A JP28394488 A JP 28394488A JP H02130982 A JPH02130982 A JP H02130982A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal cell
laser
medium
laser oscillator
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Pending
Application number
JP63283944A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Yano
眞 矢野
Koji Kuwabara
桑原 皓二
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP63283944A priority Critical patent/JPH02130982A/en
Publication of JPH02130982A publication Critical patent/JPH02130982A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123Q-switching
    • H01S3/115Q-switching using intracavity electro-optic devices

Abstract

PURPOSE:To manufacture an oscillator in high laser oscillation efficiency at low cost by a method wherein a transmission type crystal cell as a Q switch is arranged between a laser medium and a reflector making a brewster angle. CONSTITUTION:A flat plated transmission type liquid crystal cell 4 tilted by brewster angle thetaB is arranged on the optical axis between a laser medium 1 and an output side reflector 3. When the medium 1 is continuously excited by a lamp 8, even if laser beams enter from the medium 1 to the cell 4 in the off state of a liquid crystal cell driver 6 not impressing the cell 4 with any voltage conforming to the control signals from a control circuit 9, both of the P, S polarization components of laser beams transmitting the cell 4 amounting to 85% are attenuated by the reciprocation between the reflectors 2 and 3 to interrupt the laser oscillation for augmenting the energy stored in the medium 1. In such a state, when the energy is stored in the medium 1 while the cell 4 is abruptly turned on, the stored energy is discharged at once. Through these procedures, the title oscillator in high laser oscillation efficiency and excellent maintenability can be manufactured at low cost.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ発振器に係り、特に、パルスレーザを得
る際のレーザ発振効率の向上及び低コスト化に好適なレ
ーザ発振器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser oscillator, and particularly to a laser oscillator suitable for improving laser oscillation efficiency and reducing costs when obtaining a pulsed laser.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

レーザ媒体がポンピングされている間は共振器の損失を
大きくしてレーザ発振を押えておき、そして、急に共振
器の損失を小さくしてレーザ発振に有利なようにQを大
きくすると、パワーが非常に高いレーザ光がパルス状に
射出される。このQの値をスイッチ的に変えるQスイッ
チとして、従来は一般に、音響光学効果を利用する素子
(AO索子)や、電気光学効果を利用する素子(EO索
子)や、飽和性色素を利用する素子が使用されている。
While the laser medium is being pumped, the loss in the resonator is increased to suppress laser oscillation, and then the loss in the resonator is suddenly reduced to increase the Q to favor laser oscillation, which increases the power. Very high-power laser light is emitted in a pulsed manner. Conventionally, Q-switches that change the Q value in a switch-like manner generally use elements that utilize an acousto-optic effect (AO element), elements that utilize electro-optic effect (EO element), or saturated dyes. elements are used.

尚、従来のQスイッチに関連するものとして、オーム社
の「光用語辞典」日置隆−編(昭和56年発行)、第5
5頁や、オーム社の「レーザハンドブックJレーザ学会
IIX(昭和57年発行)等がある。
In addition, as related to the conventional Q switch, Ohmsha's "Optical Terminology Dictionary" edited by Takashi Hioki (published in 1981), No. 5
5 pages, Ohmsha's ``Laser Handbook J Laser Society IIX'' (published in 1981), etc.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術において、音響光学効果素子(AO索子)
はレーザ利得の低い連続発振レーザのパルス化にしか対
応できず、また、20〜50MHzの高価な高周波ドラ
イバが必要になるという問題がある。電気光学効果素子
(EO素子)は優れた性能を有するが、直線偏光素子と
、5〜10kVの高電圧を高速にスイッチングするドラ
イバが必要となり、やはりコストが高くなるという問題
がある。
In the above conventional technology, an acousto-optic effect element (AO element)
However, there is a problem in that the method can only cope with pulsing of a continuous wave laser with a low laser gain, and requires an expensive high frequency driver of 20 to 50 MHz. Although electro-optic effect elements (EO elements) have excellent performance, they require a linear polarizing element and a driver that switches a high voltage of 5 to 10 kV at high speed, resulting in an increase in cost.

また、飽和性色素を利用する素子は1色素の劣化が早く
、保守が容易でないという問題がある。
Further, devices using saturated dyes have the problem that one dye deteriorates quickly and maintenance is not easy.

本発明の目的は、安価で保守性に優れ、しかもレーザ発
振効率が高いQスイッチを備えるレーザ発振器を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a laser oscillator equipped with a Q switch that is inexpensive, has excellent maintainability, and has high laser oscillation efficiency.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的は、Qスイッチとして透過型液晶セルを用い、
これを、レーザ媒体と反射鏡との間にブリュースタの角
度だけ傾斜させて配置することで、達成される。
The above purpose uses a transmission type liquid crystal cell as a Q switch,
This is achieved by arranging the laser medium and the reflector at an angle of Brewster's angle.

尚、正確にブリュースタの角度だけ傾斜させる必要はな
く、表面による直線偏光反射率が、P偏光成分で0.2
%以下、S偏光成分で11%以上となる角度だけ傾斜さ
せれば、上記目的は達せられる。
Note that it is not necessary to incline exactly by Brewster's angle, and the reflectance of linearly polarized light by the surface is 0.2 for the P polarized light component.
% or less, and by tilting the S-polarized light component by an angle of 11% or more, the above object can be achieved.

透過型液晶セルで成るQスイッチを駆動する場合、レー
ザ媒体が励起されている時間内に、透過型液晶セルをO
FF状態からON状態に変化させるように駆動電圧を透
明電極間に印加する。この場合、透過型液晶セル表面で
の反射光のうちS偏光成分の強度が所要値に達したとき
に、OFF状態からON状態にするのが好ましい。
When driving a Q-switch made of a transmissive liquid crystal cell, the transmissive liquid crystal cell is turned on while the laser medium is excited.
A driving voltage is applied between the transparent electrodes to change the state from FF to ON. In this case, it is preferable to change the OFF state to the ON state when the intensity of the S-polarized component of the reflected light on the surface of the transmissive liquid crystal cell reaches a required value.

また、透過型液晶セルの透明電極の厚さは800Å以下
とし、更に、透過型液晶セルのガラス基板として、低ア
ルカリ性のものを使用し、透過型液晶セルのレーザ射出
側表面に所要反射率のコーティング膜を施すのが好まし
い。
In addition, the thickness of the transparent electrode of the transmissive liquid crystal cell should be 800 Å or less, and the glass substrate of the transmissive liquid crystal cell should be made of a low alkaline material, and the laser emission side surface of the transmissive liquid crystal cell should have the required reflectance. It is preferable to apply a coating film.

〔作用〕[Effect]

Qスイッチとして透過型液晶セルを使用し、レーザ媒体
がポンピングしている間はこの透過型液晶セルをOFF
状態、にして共振器内部でのレーザ光の往復反射を阻止
しておき、レーザパルスを発生させるときにON状態に
して両度射鏡によりレーザ光の往復反射を許容する。こ
れにより、レーザ媒体に蓄積されたエネルギがレーザ光
として射出される。このレーザパルス発振器は、安価な
透過型液晶セルを使用し、また、ドライバも高価なもの
は不要なため、製造コストが低減される。また、透過型
液晶セルを所要角度傾けて配置するので、従来使用して
いた直線偏光素子が不要となり。
A transmissive liquid crystal cell is used as a Q switch, and the transmissive liquid crystal cell is turned off while the laser medium is pumping.
This state is set to prevent round-trip reflection of laser light inside the resonator, and when a laser pulse is generated, it is turned on to allow round-trip reflection of laser light by both mirrors. As a result, the energy stored in the laser medium is emitted as laser light. This laser pulse oscillator uses an inexpensive transmission type liquid crystal cell and does not require an expensive driver, so manufacturing costs are reduced. Additionally, since the transmissive liquid crystal cell is arranged at the required angle, the linear polarizing element used in the past is no longer required.

その分もコストが低減する。Costs are also reduced accordingly.

このQスイッチをON状態にするタイミングとして、透
過型液晶セル表面でのS偏光成分反射光強度があるレベ
ルに達したときに合わせると、高パワーのパルスレーザ
が得られる。
If the Q switch is turned ON when the intensity of the S-polarized component reflected light on the surface of the transmissive liquid crystal cell reaches a certain level, a high-power pulsed laser can be obtained.

また、透過型液晶セルの透明電極の厚さを800Å以下
にすると損失が少なくなり、ガラス基板を低アルカリ性
にすると1通常は設けている酸化シリコン下地膜が不要
となり、更に、高反射率のコーティング膜を設けると、
該コーティング膜が反射鏡の役目をはたし1反射鏡の一
方が不要になる。
In addition, reducing the thickness of the transparent electrode of a transmissive liquid crystal cell to 800 Å or less reduces loss, and making the glass substrate low alkaline eliminates the need for a silicon oxide base film, which is normally provided, and also provides a high reflectance coating. When a membrane is provided,
The coating film serves as a reflecting mirror, and one of the reflecting mirrors becomes unnecessary.

〔実施例〕〔Example〕

以下1本発明の好適な実施例を図面を参照して説明する
A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は1本発明の一実施例に係るレーザ発振器の構成
図である。この実施例では、レーザ媒体1を挟んで完全
反射鏡2と出力側反射鏡3を対向配置し、レーザ媒体1
と出力側反射鏡3との間の光軸5上に、平板状の透過型
液晶セル4を配置している。この透過型液晶セル4は、
光軸5に対し、ブリュースタ角度θBだけ傾けである。
FIG. 1 is a block diagram of a laser oscillator according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a perfect reflecting mirror 2 and an output side reflecting mirror 3 are arranged opposite to each other with the laser medium 1 in between, and the laser medium 1
A flat transmissive liquid crystal cell 4 is arranged on the optical axis 5 between the output side reflecting mirror 3 and the output side reflecting mirror 3. This transmission type liquid crystal cell 4 is
It is inclined with respect to the optical axis 5 by a Brewster angle θB.

レーザ媒体1にはランプ8が併置され、このランプ8は
、励起電源7から電力が供給されてレーザ媒体1に光エ
ネルギを供給するようになっている。また、透過型液晶
セル4の透明電極16a、16b(第2図)は液晶セル
ドライバ6に接続されている。
A lamp 8 is juxtaposed to the laser medium 1 , and the lamp 8 is supplied with power from the excitation power source 7 to supply optical energy to the laser medium 1 . Further, transparent electrodes 16a and 16b (FIG. 2) of the transmissive liquid crystal cell 4 are connected to a liquid crystal cell driver 6.

この液晶セルドライバ6と励起電源7とは共に制御回路
9に接続され、レーザ媒体1への光エネルギ供給と、透
過型液晶セル4のOFF状態(光遮断状態)からON状
層(光通過状態)へのスイッチングのタイミングが制御
される。
Both the liquid crystal cell driver 6 and the excitation power source 7 are connected to a control circuit 9, and are used to supply optical energy to the laser medium 1 and to change the transmissive liquid crystal cell 4 from the OFF state (light blocking state) to the ON state (light passing state). ) is controlled.

第2図は、透過型液晶セル4の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the transmission type liquid crystal cell 4. FIG.

本実施例の透過型液晶セル4は、2枚の対向するガラス
基板15a、15b間の内側に、平板状の透明電極16
a、16bが対向するように付着形成され、その内側に
液晶を配向させる配向膜18a、18bが対向するよう
に付着形成され、配向膜L8a、18b間に液晶17が
介装される。液晶17としては、ネマティック液晶や強
誘電性液晶等を使用する。
The transmission type liquid crystal cell 4 of this embodiment has a flat transparent electrode 16 disposed inside between two opposing glass substrates 15a and 15b.
A and 16b are attached and formed to face each other, and alignment films 18a and 18b for aligning the liquid crystal are attached and formed to face each other on the inside thereof, and a liquid crystal 17 is interposed between the alignment films L8a and 18b. As the liquid crystal 17, nematic liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, or the like is used.

ガラス基板15a、15bとしては1石英ガラス。1 quartz glass is used as the glass substrates 15a and 15b.

ホウケイ酸クラウンガラス、コーニング社の7059タ
イプ等のアルカリ成分が少なく、かつレーザの透過性が
良いガラスを本実施例では使用する。この様にアルカリ
成分の少ないガラスを使用すると。
In this embodiment, a glass having a low alkali content and good laser transmittance, such as borosilicate crown glass or Corning's 7059 type, is used. If you use glass with low alkaline content like this.

アルカリ成分が浸出するのを防止するための酸化シリコ
ン下地膜(この膜は、レーザ損失の一因となる。)が不
要となる。
A silicon oxide base film to prevent alkaline components from leaching out (this film contributes to laser loss) is no longer required.

第3図は、透明電極16a、16bの膜厚とレーザ光の
損失との相関関係を示すグラフである。このグラフによ
れば、透明電極16a、16bが800人を越すと、レ
ーザ損失が大きくなることが分かる。
FIG. 3 is a graph showing the correlation between the film thickness of the transparent electrodes 16a and 16b and the loss of laser light. According to this graph, it can be seen that when the number of transparent electrodes 16a and 16b exceeds 800, the laser loss increases.

従って1本実施例では、透明電極16a、16bの膜厚
を800Å以下にしている。
Therefore, in this embodiment, the thickness of the transparent electrodes 16a and 16b is set to 800 Å or less.

次に、透過型液晶セル4を、光軸5に対しブリュースタ
角度θB傾ける理由を述べる。
Next, the reason why the transmissive liquid crystal cell 4 is tilted at a Brewster angle θB with respect to the optical axis 5 will be described.

今仮に、透過型液晶セル4の最外部を形成するガラス基
板15a、15bの屈折率を1.5とすると、ガラス表
面への入射角θと反射率Rもしくは透過率Tとの関係は
、第4図に示す様になることが知られている(例えば、
サイエンス社発行、村田和美著「光学」昭!Fr158
年発行)、このとき入射角θをtanθB=1.5(ガ
ラスの屈折率)により求められるブリュースタ角度θB
にすると、入射光のうちS偏光成分の一部は透過型液晶
セル4表面で反射されるが、P偏光成分は反射せずに1
00%透過する状態になる。
Assuming that the refractive index of the glass substrates 15a and 15b forming the outermost part of the transmissive liquid crystal cell 4 is 1.5, the relationship between the angle of incidence θ on the glass surface and the reflectance R or transmittance T is as follows. It is known that the situation shown in Figure 4 will occur (for example,
``Optics'' by Kazumi Murata, published by Science Publishing! Fr158
In this case, the incident angle θ is determined by tanθB = 1.5 (refractive index of glass), which is the Brewster angle θB.
, a part of the S-polarized component of the incident light is reflected by the surface of the transmissive liquid crystal cell 4, but the P-polarized component is not reflected and becomes 1
The state becomes 00% transparent.

次に、第1図に示すレーザ発振器において、レーザ媒体
1がランプ8によって連続的に励起されている状態での
動作を説明する。
Next, the operation of the laser oscillator shown in FIG. 1 in a state where the laser medium 1 is continuously excited by the lamp 8 will be described.

制御回路9からの制御信号により、ランプ8がレーザ媒
体1に光エネルギを供給し、液晶セルドライバ6は透過
型液晶セル4に電圧を印加していない(透過型液晶セル
4がOFF状態)状態において、レーザ媒体1から射出
されるレーザ光は定常状態に達しておらず楕円偏光で透
過型液晶セル4に入射する。透過型液晶セル4の入射側
表面においてP偏光成分は100%透過し、S偏光成分
は約15%反射(第1図の反射光Rs)され約85%が
透過する。透過する各偏光成分は液晶層17にて夫々9
0度回転する。従って、液晶層17を射出するときは、
P偏光成分は85%、S偏光成分は100%になる。液
晶層17を通った各偏光成分のうちS偏光成分は、更に
射出側のガラス表面にて約15%反射されるので、結果
的に、透過型液晶セル4を透過するレーザ光のP、S偏
光成分共に85%となる。
In response to a control signal from the control circuit 9, the lamp 8 supplies optical energy to the laser medium 1, and the liquid crystal cell driver 6 is in a state in which no voltage is applied to the transmissive liquid crystal cell 4 (the transmissive liquid crystal cell 4 is in the OFF state). In this case, the laser light emitted from the laser medium 1 has not reached a steady state and enters the transmission type liquid crystal cell 4 as elliptically polarized light. On the incident side surface of the transmissive liquid crystal cell 4, 100% of the P-polarized light component is transmitted, and about 15% of the S-polarized light component is reflected (reflected light Rs in FIG. 1), and about 85% of the S-polarized light component is transmitted. Each polarized light component that passes through the liquid crystal layer 17
Rotate 0 degrees. Therefore, when injecting the liquid crystal layer 17,
The P polarization component is 85% and the S polarization component is 100%. Of the polarized light components that have passed through the liquid crystal layer 17, the S polarized light component is further reflected by approximately 15% on the glass surface on the exit side. Both polarization components are 85%.

つまり、透過型液晶セル4を透過する毎にその強度が8
5%になるので、両度射鏡2,3間で10往復もすると
In other words, each time it passes through the transmission type liquid crystal cell 4, the intensity increases by 8
It will be 5%, so it will take 10 round trips between two and three mirrors.

(0,85)”; 0.04 となり、レーザ光の強度は4%に減少する。つまリ、レ
ーザ媒体1がランプ8で連続的に励起されている状態で
も、透過型液晶セル4がOFF状態にあれば、レーザ発
振は十分に阻止される。従って、レーザ媒体1に蓄えら
れるエネルギは増加する。
(0,85)"; 0.04, and the intensity of the laser beam decreases to 4%. In other words, even when the laser medium 1 is continuously excited by the lamp 8, the transmissive liquid crystal cell 4 is turned off. In this state, laser oscillation is sufficiently inhibited.The energy stored in the laser medium 1 is therefore increased.

レーザ媒体1の蓄積エネルギが高くなった状態で、液晶
セルドライバ6が透過型液晶セル4の透明電極16a、
16b間に電位を加え、液晶層17を配向させたとき(
ON状態)を考える。このON状態では、レーザ光は、
その偏光方向を液晶層17でU転しない。従って、P偏
光成分は100%透過型液晶セル4を透過する。これに
対し、S偏光成分は1通過毎に強度が72%に減少する
。つまり1両反射鏡2,3間で10往復すると、P偏光
成分は減少しないが、S偏光成分は (0,72)”# 0.001 となり0.1%に減少してしまう、つまり、P偏光酸の
みが残る状態となる。
In a state where the stored energy of the laser medium 1 is high, the liquid crystal cell driver 6 operates the transparent electrode 16a of the transmissive liquid crystal cell 4,
When a potential is applied between 16b and the liquid crystal layer 17 is aligned (
ON state). In this ON state, the laser beam is
The polarization direction is not U-turned in the liquid crystal layer 17. Therefore, 100% of the P-polarized light component is transmitted through the transmission type liquid crystal cell 4. On the other hand, the intensity of the S-polarized component decreases to 72% with each pass. In other words, when the two reflecting mirrors 2 and 3 make 10 round trips, the P polarized light component does not decrease, but the S polarized light component becomes (0,72)''# 0.001 and decreases to 0.1%, that is, P Only the polarizing acid remains.

従って、透過型液晶セル4をOFF状態にしてレーザ媒
体1にエネルギを蓄積し、蓄積エネルギが増大したとき
に透過型液晶セル4を急激にON状態にしてレーザ発振
阻止要因を解除すると、蓄積されたエネルギを1度に放
出され、ピーク値が高い短パルスレーザが射出される。
Therefore, if the transmissive liquid crystal cell 4 is turned OFF to accumulate energy in the laser medium 1, and when the accumulated energy increases, the transmissive liquid crystal cell 4 is suddenly turned ON to cancel the laser oscillation blocking factor. The energy is emitted all at once, and a short pulse laser with a high peak value is emitted.

次に、ランプ8をパルス的に点灯してレーザ媒体1をパ
ルス的に励起するときのレーザ発振器の動作を、第5図
を参照して説明する。
Next, the operation of the laser oscillator when the lamp 8 is lit in pulses to excite the laser medium 1 in pulses will be explained with reference to FIG.

制御回路9からの制御信号を受けて、励起電源7からラ
ンプ8にパルス状の電力が供給されると、ランプ8から
は第5図最上段に示すよう時間特性を有する光エネルギ
がレーザ媒体1に照射される。
When pulsed power is supplied from the excitation power source 7 to the lamp 8 in response to a control signal from the control circuit 9, the lamp 8 emits light energy having time characteristics as shown in the top row of FIG. 5 to the laser medium 1. is irradiated.

この照射エネルギを受けたレーザ媒体1は、第5図の2
段目に示す様な時間特性で内部にエネルギを蓄積する。
The laser medium 1 that has received this irradiation energy is 2 in FIG.
Energy is stored internally with the time characteristics shown in the row.

この蓄積エネルギが最大となる時間tI&こおいて、制
御回路9は液晶セルドライバ6に制御信号を送り、第5
図に示すような電圧が透過型液晶セル4の透明f!!極
に印加するように制御する。このときの印加電圧は直流
成分を含まない矩形パルスが好ましく、本実施例では、
ピーク値が5〜30V、パルス繰り返し周波数が1〜L
OkHzの矩形パルス信号とする。透過型液晶セル4に
この電圧が印加されると1時間1.に対しある時間遅れ
を持った時間t2にて透過型液晶セル4がON状態とな
り、レーザ媒体1に蓄積されたエネルギが一気に光エネ
ルギとして放出される。
At a time tI&d when this stored energy reaches its maximum, the control circuit 9 sends a control signal to the liquid crystal cell driver 6, and the fifth
The voltage shown in the figure is the transparency f! of the transmissive liquid crystal cell 4! ! Control the voltage to be applied to the pole. The applied voltage at this time is preferably a rectangular pulse that does not contain a DC component, and in this example,
Peak value is 5~30V, pulse repetition frequency is 1~L
It is a rectangular pulse signal of OkHz. When this voltage is applied to the transmissive liquid crystal cell 4, 1. At time t2 with a certain time delay, the transmission type liquid crystal cell 4 is turned on, and the energy stored in the laser medium 1 is emitted all at once as optical energy.

次に、上述した実施例において、レーザ媒体1の蓄積エ
ネルギ最大となる時間t1からある時間遅れ後の時間t
2に透過型液晶セル4をON状態にするタイミングを制
御するに好適な実施例を、第6図を参照して説明する1
本実施例では、透過型液晶セル4により反射するレーザ
光のS偏光成分を受ける位置に光電変換素子12を配置
しである。
Next, in the above-described embodiment, a time t after a certain time delay from the time t1 at which the stored energy of the laser medium 1 becomes maximum.
2, a preferred embodiment for controlling the timing of turning on the transmissive liquid crystal cell 4 will be described with reference to FIG. 6.
In this embodiment, the photoelectric conversion element 12 is placed at a position that receives the S-polarized component of the laser beam reflected by the transmissive liquid crystal cell 4.

上述した様に、透過型液晶セル4のガラス表面でS偏光
成分は約15%反射される。このS偏光成分の強度は、
レーザ媒体1に蓄積されるエネルギと相関関係を持って
いる9従って、光電変換素子12の検出信号により、S
偏光成分強度が所要値を越えた時を時間t1とすること
で、最適なタイミングの制御が可能となる。
As described above, about 15% of the S-polarized light component is reflected on the glass surface of the transmissive liquid crystal cell 4. The intensity of this S-polarized component is
9 has a correlation with the energy stored in the laser medium 1. Therefore, the detection signal of the photoelectric conversion element 12 causes the S
By setting the time t1 to be the time when the polarization component intensity exceeds the required value, optimal timing control becomes possible.

第7図は、本発明の別の実施例に係る要部説明図である
0本実施例で使用する透過型液晶セル13は、レーザ光
射出側のガラス基板外側表面に高反射率のコーティング
[14を設けである。このコーティング膜14は、第1
図に示す出力側反射鏡3の代わりにレーザ光を反射する
ものであり、本実施例では出力側反射鏡を別個に設ける
必要がないので、装置の小型化を図ることができる。
FIG. 7 is an explanatory diagram of main parts according to another embodiment of the present invention. The transmissive liquid crystal cell 13 used in this embodiment has a high reflectance coating [ 14 is provided. This coating film 14
It reflects the laser beam in place of the output-side reflecting mirror 3 shown in the figure, and in this embodiment there is no need to provide a separate output-side reflecting mirror, so the device can be made more compact.

上述した各実施例では、透過型液晶セル4を光軸に対し
ブリュースタ角度という最適角度傾斜さ・せているが1
本発明は正確にブリュースタ角度傾斜させなくてもその
目的を達成することができる。
In each of the embodiments described above, the transmissive liquid crystal cell 4 is tilted at an optimum angle of Brewster's angle with respect to the optical axis.
The present invention does not require precise Brewster angle tilting to achieve its objectives.

つまり、透過型液晶セルがON状態のとき、定常状層に
達していないレーザ光が共振器内部をIO往復すること
で、P偏光成分が90%以上、S偏光成分が1%以下に
なるように分離できればよい。この数値を基に、透過型
液晶セルの最外部の材質(上記各実施例ではガラスを使
用した。)による1回当りの各偏光成分の反射率を求め
ると、P偏光成分で0.2%以下、S偏光成分で11%
以上になる角度で透過型液晶セルを光軸に対して傾斜さ
せればよいことが分かる。ガラスを透過型液晶セルの最
外部に使用する場合、その屈折率は1.45〜1.5程
度まで変わるが、屈折率1.5のガラスを使用した場合
には、第4図の特性図から、光軸に対し50度〜60度
の範囲で傾斜させれば、上述した本発明の各実施例と同
等の効果を得ることができる。
In other words, when the transmissive liquid crystal cell is in the ON state, the laser light that has not reached the steady state layer goes back and forth inside the resonator, so that the P-polarized light component becomes 90% or more and the S-polarized light component becomes 1% or less. It is sufficient if it can be separated into Based on this value, the reflectance of each polarized light component per time by the outermost material of the transmissive liquid crystal cell (glass was used in each of the above examples) is calculated to be 0.2% for the P polarized light component. Below, the S polarization component is 11%
It can be seen that it is sufficient to tilt the transmission type liquid crystal cell with respect to the optical axis at the above angle. When glass is used as the outermost part of a transmission type liquid crystal cell, its refractive index varies from about 1.45 to 1.5, but when glass with a refractive index of 1.5 is used, the characteristic diagram shown in Figure 4 Therefore, if the optical axis is tilted within a range of 50 degrees to 60 degrees, the same effects as those of the embodiments of the present invention described above can be obtained.

尚、上述した各実施例において、共振器内部を往復反射
するレーザ光により透過型液晶セルの温度上昇が懸念さ
れる場合には、透過型液晶セルを空冷あるいは水冷、油
冷する冷却手段を設ければよい。
In each of the above-mentioned embodiments, if there is a concern that the temperature of the transmissive liquid crystal cell will rise due to the laser beam reflected back and forth inside the resonator, a cooling means for cooling the transmissive liquid crystal cell with air, water, or oil may be provided. That's fine.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、安価な透過型液晶セルをQスイッチと
して使用し、これを所要角度傾斜させて配置し直線偏光
素子を不要とするので、製造コストの低減を図ることが
できる。また、共振器内部でのレーザ損失が少ないので
、レーザ発振効率の向上が図れる。
According to the present invention, an inexpensive transmission type liquid crystal cell is used as a Q-switch and is arranged at a required angle of inclination, thereby eliminating the need for a linear polarizing element, so that manufacturing costs can be reduced. Furthermore, since laser loss inside the resonator is small, laser oscillation efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1実施例に係るレーザ発振器の構成
図、第2図は第1図に示す透過型液晶セルの断面図、第
3図は透過型液晶セルの透明電極の膜厚とレーザ損失と
の関係を示すグラフ、第4図はブリュースタ角度の説明
図、第5図はパルス励起での動作説明図、第6図は本発
明の第2実施例に係るレーザ発振器の要部構成図、第7
図は本発明の第3実施例に係るレーザ発振器の要部構成
図である。 1・・・レーザ媒体、2・・・完全反射鏡、3・・・出
力反射鏡、4.13・・・透過型液晶セル、5・・・光
軸、6・・・液晶セルドライバ、7・・・励起電源、8
・・・ランプ。 9・・・制御回路、12・・・光電変換素子、14・・
・コーティング膜。
FIG. 1 is a configuration diagram of a laser oscillator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the transmission type liquid crystal cell shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a film thickness of the transparent electrode of the transmission type liquid crystal cell. FIG. 4 is an explanatory diagram of the Brewster angle, FIG. 5 is an explanatory diagram of operation under pulse excitation, and FIG. 6 is a diagram showing the main points of the laser oscillator according to the second embodiment of the present invention. Part configuration diagram, No. 7
The figure is a configuration diagram of main parts of a laser oscillator according to a third embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Laser medium, 2...Perfect reflecting mirror, 3...Output reflecting mirror, 4.13...Transmissive liquid crystal cell, 5...Optical axis, 6...Liquid crystal cell driver, 7 ...excitation power supply, 8
···lamp. 9... Control circuit, 12... Photoelectric conversion element, 14...
・Coating film.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.レーザ媒体と、該レーザ媒体を挟んで対向する1対
の反射鏡とを備えるレーザ発振器において、前記1対の
反射鏡のうち一方の反射鏡と前記レーザ媒体との間に透
過型液晶セルをブリュースタ角度で設置したことを特徴
とするレーザ発振器。
1. In a laser oscillator comprising a laser medium and a pair of reflecting mirrors facing each other with the laser medium in between, a transmissive liquid crystal cell is placed between one of the pair of reflecting mirrors and the laser medium. A laser oscillator characterized by being installed at a star angle.
2.レーザ媒体と、該レーザ媒体を挟んで対向する1対
の反射鏡とを備えるレーザ発振器において、前記1対の
反射鏡のうちの一方の反射鏡と前記レーザ媒体との間に
設ける透過型液晶セルを、該透過型液晶セルの表面によ
る直線偏光反射率がP偏光成分で0.2%以下,S偏光
成分で11%以上となる角度に傾けて設置したことを特
徴とするレーザ発振器。
2. In a laser oscillator comprising a laser medium and a pair of reflecting mirrors facing each other with the laser medium interposed therebetween, a transmission type liquid crystal cell provided between one of the pair of reflecting mirrors and the laser medium. A laser oscillator, characterized in that the laser oscillator is installed at an angle such that the linearly polarized light reflectance by the surface of the transmissive liquid crystal cell is 0.2% or less for the P-polarized light component and 11% or more for the S-polarized light component.
3.反射鏡と、所要角度傾けた透過型液晶セルとを、レ
ーザ媒体を間に挟んで対向配置し、更に、該透過型液晶
セルのレーザ光射出側表面に高反射率のコーティング膜
を設けてなる光共振器を備えることを特徴とするレーザ
発振器。
3. A reflecting mirror and a transmissive liquid crystal cell tilted at a required angle are arranged to face each other with a laser medium in between, and a highly reflective coating film is further provided on the laser beam exit side surface of the transmissive liquid crystal cell. A laser oscillator characterized by comprising an optical resonator.
4.請求項1乃至請求項3のいずれかにおいて、レーザ
媒体が励起されている期間内に透過型液晶セルの透明電
極間に液晶駆動電圧を印加する制御装置を備えることを
特徴とするレーザ発振器。
4. 4. A laser oscillator according to claim 1, further comprising a control device that applies a liquid crystal drive voltage between transparent electrodes of a transmission type liquid crystal cell during a period in which the laser medium is excited.
5.請求項4において、制御装置は、透過型液晶セルに
より反射されるS偏光成分光の強度が所定値に達したと
き液晶駆動電圧を印加することを特徴とするレーザ発振
器。
5. 5. The laser oscillator according to claim 4, wherein the control device applies the liquid crystal drive voltage when the intensity of the S-polarized light component reflected by the transmission type liquid crystal cell reaches a predetermined value.
6.請求項1乃至請求項5のいずれかにおいて、透過型
液晶セルの透明電極の厚さを800Å以下にしたことを
特徴とするレーザ発振器。
6. 6. A laser oscillator according to claim 1, wherein the transparent electrode of the transmission type liquid crystal cell has a thickness of 800 Å or less.
7.請求項1乃至請求項6のいずれかにおいて、透過型
液晶セルを構成するガラス基板として、低アルカリ材の
ガラス基板を用いたことを特徴とするレーザ発振器。
7. 7. A laser oscillator according to claim 1, wherein a glass substrate made of a low alkali material is used as a glass substrate constituting the transmission type liquid crystal cell.
8.請求項1乃至請求項7のいずれかにおいて、透過型
液晶セルの冷却手段を備えることを特徴とするレーザ発
振器。
8. A laser oscillator according to any one of claims 1 to 7, comprising a cooling means for a transmission type liquid crystal cell.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003152255A (en) * 2001-11-19 2003-05-23 Sunx Ltd Laser oscillator

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