JPH02158182A - 固体レーザ装置 - Google Patents

固体レーザ装置

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JPH02158182A
JPH02158182A JP63312671A JP31267188A JPH02158182A JP H02158182 A JPH02158182 A JP H02158182A JP 63312671 A JP63312671 A JP 63312671A JP 31267188 A JP31267188 A JP 31267188A JP H02158182 A JPH02158182 A JP H02158182A
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JP63312671A
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Akira Ishimori
彰 石森
Taku Yamamoto
卓 山本
Shigeto Fujita
重人 藤田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • 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
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

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〕 この発明は固体レーザ装置に関し、特にフラッシュラン
プ励起による固体レーザ装置のレーザロッドの熱レンズ
効果を補償する機構に関するものである。 〔従来の技術〕 第6図(a)は非安定型共振器を持つ従来のQスイッチ
固体レーザ装置を示す構成図である。図において、(1
)は全反射凹面鏡、
【2】はレーザ光を発振するレーザ
発振器で、例えばQスイッチ、(3)はレーザロッド、
(4) 、 (5)はレーザロッド(3)を励起するフ
ラッシュランプ、(6)はレーザ電源、(7)は出力鏡
、(8)はレーザビームであり、正面から見た時のレー
ザビームのビームパターン(9)を第6図(b)に示す
。 次に動作について説明する。フラッシュランプ(4J 
、 (5)からの光によってレーザロッド(3]が励起
され反転分布が生じる。レーザロッド(3)は冷却され
ており、周辺部の温度より中心部の温度が高いためレー
ザロッド(3)内に屈折率分布が生じ、熱レンズ効果が
現れる。出力鏡(7)は中心部に全反射コーティング、
周辺部に無反射コーティングを施した凸面鏡であり、全
反射鏡(1)とともに非安定型の共振器を構成している
。レーザビーム(8)は周辺部の無反射コーティングを
施した部分から出力されるため、ビームパターン(9)
に示すようにドーナツ状となる。Qスイッチ(2)は通
常オフ状態で発振を止めており、レーザロッド(3)の
反転分布が最大になったときに急速にオンとしてジャイ
アントパルスを発生する。 発振効率を上げ、平行性、集光性のよいビームを得るに
は共振器をうまく設計する必要がある。 例えば雑誌(Opt ics Conwnunicat
ions (Vol 2m 、No t 。 April 1977) )に掲載されたNd:YAG
レーザの例によると、出力鏡(7)の曲率を一50cI
t、等測的なフレネル数を1.5とした時に、損失が極
小となるためには、共振器長が6柿へ全反射鏡(1)の
曲率が3oocat、レーザロッド(3)の熱レンズ効
果による焦点距離が約437CIllであればよいとさ
れている。この雑誌による例ではフラッシュランプ入力
を500W(50J 、 xopps ’)にした時に
、レーザロッド(3)の焦点距離437cmが得られて
いる。 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の固体レーザ装置は以上のように構成されているの
で、フラッシュランプの入力パワーやパルスの(り返し
周波数を変えると、レーザロッドの熱レンズ効果による
焦点距離も変わり、レーザ出力を制御する際最適なレー
ザビームを得る共振器の条件からはずれ、レーザビーム
の平行度や集光性が悪くなるなどの問題点があった。 この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、(り返し周波数やフラッシュランプ入力パ
ワーなどのレーザ発振条件の違いにかかわらず、平行度
や集光性のよいレーザビームを出力できる固体レーザ装
置を得ることを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る固体レーザ装置は、レーザ光を発振する
レーザ発振器、レーザロッド、このレーザロッドを励起
するフラッシュランプ、共振器を構成するレンズ、共振
器内のレーザロッドの出力光側の光軸上に配置し得る可
動レンズ、及びこの可動レンズを移動するレンズ駆動機
構を備えたものである。 また、レーザ光を発振するレーザ発振器、レーザロッド
、このレーザロッドを励起するフラッシュランプ、共振
器を構成するレンズ、共振器内のレーザロッドの出力光
側の光軸上に配置し得る可動レンズ、この可動レンズを
移動するレンズ駆動機構、熱レンズ効果によって生ずる
レーザロッドの焦点距離を検出する検出器、この検出器
からの出力に応じて可動レンズの移動情報を決定し、レ
ンズ駆動機構に出力する制御機構を備えたものである。 〔作用〕 この発明における可動レンズは、レンズ駆動機構によっ
てその位置を移動したり、光軸上からはずすことが可能
であり、種々のレーザ発振条件に対して熱レンズ効果の
焦点距離が変化しても、適当なレンズを光軸上に設置し
てその焦点距離を調節することができる。 また、検出器と制御機構は、レーザ電源の設定や自然放
出光の空間分布などからレーザロッドの熱レンズ効果を
評価し、この熱レンズ効果の程度に応じて適当なレンズ
を光軸上の適当な位置に設置する。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明の一実施例による固体レーザ装置を示す構
成図であり、図において、明は可動レンズ斡の挿入の有
無を決定するレンズ制御機構を構成するレンズ制御系で
あり、αυは可動レンズ斡を共振器内に挿入するレンズ
駆動機構、Q3はレンズ韓が共振器内へ挿入される位置
を表わしている。 図中、矢印aは可動レンズ四の移動方向を示している。 次に動作について説明する。このレーザ装置は例えば主
にA、Bの2種類のパワーで使用するものとする。まず
、あらかじめA、B双方の条件下でのレーザロッド(3
)の熱レンズ効果による焦点距離へ、/Bを測定してお
き、共振器はAの条件で最良のビームが得られるように
調整する。使用する立つように選定する。 レーザIt HA (6)でA、Bのどちらかの条件を
選択すると、その信号がレンズ制御系QQに送られる。 レンズ制御系叫ではA′の条件とときには可動レンズ四
が共振器外に、Bの条件のときには共振器内のレーザ光
軸中四の位置に設置されるようにレンズ駆動機構aηを
動作させる。レンズの設置が終わった後、レンズ制御系
OQよりレーザ電源(6)へ信号が送られ、レーザ発振
が行われる。 挿入される可動レンズ(2)の位置がレーザロッド(3
)に十分近いならば、Aの条件での熱レンズ効果の焦点
距離へと、Bの条件での熱レンズ効果と挿入したレンズ
の合成した焦点距離がほぼ同じとなり、A、Bどちらの
条件下でも、はぼ同程度良質なレーザビームが得られる
。 上記実施例では可動レンズを例えば1個用いたものを示
したが、複数個用いても良(、この場合種々の発振条件
に対応することができる。例えば第2図はそれぞれ異な
る焦点距離を持つ3つの可動レンズ04.Q◆、に)を
用いた例であり、最大8通りの発振条件に対応すること
ができる。 また、上記実施例では可動レンズ斡をレーザ光軸(8)
上に出し入れする場合について示したが、複数個のレン
ズを常にレーザ光軸中にt)、発振条件に応じてレンズ
間の距離を変化させてもよい。 第3図は凹レンズQlと凸レンズaηを組合わせ、凸レ
ンズoT)を移動させて焦点距離調整を行う例である。 例えば凹レンズ(lilの焦点距離を−1001111
,凸レンズQηの焦点距離を100111とすると、2
つのレンズ間を矢印す方向にo miから1mまで変え
ることで合成された焦点距離を無限大から約tmにまで
変化させることができる。この場合レーザの発振条件に
対応してレンズ間距離を変えることにより、連続的に調
整することができる。 また、上記実施例ではレーザ電源(至)での発振条件の
設定値によってレンズの出し入れあるいはレンズ位置の
設定を行なったが、レーザ光軸(8)外に洩れ出る自然
放出光をもとに熱レンズ効果の焦点距離を測定して、そ
の結果によってレンズ位置の設定を行なってもよい。第
4図は2つの光検出器(7)、011を用いる例で、ま
ずレーザ発振条件を設定しQスイッチ(2)をオフにし
てレーザ発振を止めた状態でフラッシュランプ(4) 
、 (5)を発光させて自然放出光を測定する。熱レン
ズ効果によって自然放出光の空間的な発光分布が変わる
ので、2つの光検出器(ト)、 01に到達する先爪の
絶対値や比が変わる。この2つ検出器(ト)、o9の出
力から熱レンズ効果評価部(1)で焦点距離を算定して
、その結果によってレンズ制御系QGでレンズの選択お
よびレーザ光軸(8)内への出し入れを決定し、レンズ
駆動機構仙によりレンズが設定された後、Qスイッチ(
2)をオン状態にしてレーザ発振を行う。このように光
検出器(至)、 01によって自然放出光を検出して熱
レンズ効果の焦点距離を測定すれば、高精度で応答性の
良く集光できる。 また、さらに他の実施例による固体レーザ装置を第5図
に示す。第5図において、(財)は照準光用の例えば可
視光を発振するレーザ発振器%(2)はコリメータ、■
は照準用のレーザビーム、(ハ)は照準光の一部を反射
し、固体レーザのレーザビームを透過するビームスプリ
ッタである。この実施例は。 レーザ発振器(2)で照準用のレーザビーム(イ)を発
振して共振器に導入すると、照準光が熱レンズ効果によ
り集光されることを利用している。即ちビームスプリッ
タ(財)で照準光の一部を反射して光検出器(ト)、α
9で検出し、この照準光によって熱レンズ効果による焦
点距離を測定するようにしている。 なお、可動レンズの枚数や、光検出器の捕類は上記実施
例に限るものではない。以上非安定型Qスイッチレーザ
について述べたが、安定型の共振器や連続発振のレーザ
でもよ(、上記実施例と同様の効果を奏する。 〔発明の効果〕 以とのように、こめ発明によれば、レーザ光を発振する
レーザ発振器、レーザロッド、このレーザロッドを励起
するフラッシュランプ、共振器を構成するレンズ、共振
器内のレーザロッドの出力光側の光軸上に配置し得る可
動レンズ、及びこの可動レンズを移動するレンズ駆動機
構を備えることにより1種々のレーザ発振条件に対して
、平行度や集光性の良いレーザビームを出力できる固体
レーザ装置が時られる効果がある。 また、上記発明に結合して、熱レンズ効果によって生ず
るレーザロッドの焦点距離を検出する検出器、この検出
器からの出力に応じて可動レンズの移動清報を決定し、
レンズ駆動機構に出力する制御機構を備えることにより
1種々のレーザ発振条件に対して、平行度や集光性の良
いレーザビームを高精度で応答性よ(出力できる固体レ
ーザ装置得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による固体レーザ装置を示
す構成図、第2図〜第5図はそれぞれこの発明の他の実
施例による固体レーザ装置を示す構成図、第6図(a)
は従来の固体レーザ装置を示す構成図、第6図(b)は
第6図fa)に示す装置で得られるレーザビームを示す
パターン図である。 (1)は全反射凹面鏡、(2)はQスイッチ、(3)は
レーザロッド%(4J 、 +5)はフラッシュランプ
、(6)はレーザ電源、(7)は出力鏡、(8)は固体
レーザのレーザビーム、(9)は固体レーザの出力ビー
ムパターン、(10はレンズ制御系、Oηはレンズ駆動
機構、(ロ)は可動レンズ、口はレンズをレーザ光軸上
に入れたときの位置、σ脣、(イ)は可動レンズ、Ql
tはレーザ光軸上に固定された凹レンズ、σηはレーザ
光軸上で移動する凸レンズ、(7)、 C1lは光検出
器、(1)は熱レンズ効果評価部である。 なお、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザ光を発振するレーザ発振器、レーザロッド
    、このレーザロッドを励起するフラッシュランプ、共振
    器を構成するレンズ、上記共振器内の上記レーザロッド
    の出力光側の光軸上に配置し得る可動レンズ、及びこの
    可動レンズを移動するレンズ駆動機構を備えた固体レー
    ザ装置。
  2. (2)レーザ光を発振するレーザ発振器、レーザロッド
    、このレーザロッドを励起するフラッシュランプ、共振
    器を構成するレンズ、上記共振器内の上記レーザロッド
    の出力光側の光軸上に配置し得る可動レンズ、この可動
    レンズを移動するレンズ駆動機構、熱レンズ効果によつ
    て生ずる上記レーザロッドの焦点距離を検出する検出器
    、この検出器からの出力に応じて上記可動レンズの移動
    情報を決定し、上記レンズ駆動機構に出力する制御機構
    を備えた固体レーザ装置。
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