JPH0246786A - 固体レーザ発振装置 - Google Patents
固体レーザ発振装置Info
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- JPH0246786A JPH0246786A JP19725288A JP19725288A JPH0246786A JP H0246786 A JPH0246786 A JP H0246786A JP 19725288 A JP19725288 A JP 19725288A JP 19725288 A JP19725288 A JP 19725288A JP H0246786 A JPH0246786 A JP H0246786A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/0602—Crystal lasers or glass lasers
- H01S3/061—Crystal lasers or glass lasers with elliptical or circular cross-section and elongated shape, e.g. rod
-
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- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/042—Arrangements for thermal management for solid state lasers
-
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- H01S3/093—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp focusing or directing the excitation energy into the active medium
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。
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〕
本発明は、ルビー、ＹＡＧ（イツトリウム−アルミニウ
ムーガーネット）、ガラスなどをレーザ余振媒体として
使用する固体レーザ発振装置に関するものである。
ムーガーネット）、ガラスなどをレーザ余振媒体として
使用する固体レーザ発振装置に関するものである。
固体レーザは、結晶または非晶質物質中に含有される遷
移金属イオンや稀土類元素イオンを強い光によって励起
して誘導発光させるものであり、代表的なものとして、
ルビーレーザ、ＹＡＧレーザなどがある。このような固
体レーザの一例としてルビーレーザの基本的な構造を第
１図によって説明すると、円柱状に形成された固体ロッ
ド１は、０．０５％程度のＣｒ３＋イオンを含むピンク
ルビーよりなり、この固体ロッド１の両端面は光学研暦
されて反射膜１２が設けられている。そして、この固体
ロッド１と平行となるようキセノン、クリプトンなどの
稀ガスが充填されたロングアーク放電灯（以下「ポンピ
ングランプ」という）２が配設され、これらが、内面３
５が鏡面仕上げとされた楕円筒状の外囲器３で囲まれて
いる。そして固体ロッド１は当該外囲器３の第一焦点位
置に配置され、ポンピングランプ２は第二焦点位置に配
置されているので、ポンピングランプ２より発せられた
光は、固体ロッド１の外周面に集中して照射される。
移金属イオンや稀土類元素イオンを強い光によって励起
して誘導発光させるものであり、代表的なものとして、
ルビーレーザ、ＹＡＧレーザなどがある。このような固
体レーザの一例としてルビーレーザの基本的な構造を第
１図によって説明すると、円柱状に形成された固体ロッ
ド１は、０．０５％程度のＣｒ３＋イオンを含むピンク
ルビーよりなり、この固体ロッド１の両端面は光学研暦
されて反射膜１２が設けられている。そして、この固体
ロッド１と平行となるようキセノン、クリプトンなどの
稀ガスが充填されたロングアーク放電灯（以下「ポンピ
ングランプ」という）２が配設され、これらが、内面３
５が鏡面仕上げとされた楕円筒状の外囲器３で囲まれて
いる。そして固体ロッド１は当該外囲器３の第一焦点位
置に配置され、ポンピングランプ２は第二焦点位置に配
置されているので、ポンピングランプ２より発せられた
光は、固体ロッド１の外周面に集中して照射される。
これにより、固体ロッド１のルビー中に含まれるＣｒ３
”の基底準位の電子がポンピングによって高エネルギー
準位に励起される。この電子は、通常は非放射遷移によ
って準安定単位に落ちるが、この準安定単位における寿
命が長いので、ポンピング強度を大きくすると、準安定
準位と基底準位との間に逆転分布が生じ、その結果レー
ザ発振が可能となる。
”の基底準位の電子がポンピングによって高エネルギー
準位に励起される。この電子は、通常は非放射遷移によ
って準安定単位に落ちるが、この準安定単位における寿
命が長いので、ポンピング強度を大きくすると、準安定
準位と基底準位との間に逆転分布が生じ、その結果レー
ザ発振が可能となる。
以上のことからも理解されるように、固体レーザ発振の
出力は、ポンピングランプ２の光強度に比例して増加す
るが、このポンピングに寄与する光は、主に波長５６０
ｎｍを中心とするＵ吸収帯および４１０ｎｍを中心とす
るＹ吸収帯に対応する光であるので、レーザ発振の出力
は、このような短波長の光の強度に依存する。
出力は、ポンピングランプ２の光強度に比例して増加す
るが、このポンピングに寄与する光は、主に波長５６０
ｎｍを中心とするＵ吸収帯および４１０ｎｍを中心とす
るＹ吸収帯に対応する光であるので、レーザ発振の出力
は、このような短波長の光の強度に依存する。
以上のことから、高い出力の固体レーザ発振装置をえる
ためには、ポンピングランプの強度を大きくすればよい
のであるが、固体ロッドを形成するルビーなどの結晶は
熱に対して弱く、ポンピングランプ２の光強度を大きく
すると、熱により固体ロッドの結晶格子に歪が生じて割
れる欠点があり、またガラスなどの非晶質物質は、熱に
よってその組織状態が変化するようになり、そのため、
現在では高い出力の固体レーザ発振装置が得られていな
いのが実情である。
ためには、ポンピングランプの強度を大きくすればよい
のであるが、固体ロッドを形成するルビーなどの結晶は
熱に対して弱く、ポンピングランプ２の光強度を大きく
すると、熱により固体ロッドの結晶格子に歪が生じて割
れる欠点があり、またガラスなどの非晶質物質は、熱に
よってその組織状態が変化するようになり、そのため、
現在では高い出力の固体レーザ発振装置が得られていな
いのが実情である。
本発明は以上のような課題を解決し、ポンピングランプ
の光強度を大きくしたときにも固体ロッドが熱により損
傷を受けることがなく、従って大きな出力のレーザ発振
を達成することのできる固体レーザ発振装置を提供する
ことを目的とする。
の光強度を大きくしたときにも固体ロッドが熱により損
傷を受けることがなく、従って大きな出力のレーザ発振
を達成することのできる固体レーザ発振装置を提供する
ことを目的とする。
本発明の固体レーザ発振装置は、内面が鏡面である楕円
筒形外囲器の第一焦点位置にレーザ発振媒体である固体
ロッドが配設され、第二焦点位置にポンピング用ロング
アーク放電灯が配設されてなる固体レーザ発振装置にお
いて、 前記固体ロッドと前記ロングアーク放電灯の放電空間と
の間に、波長６００ｎｍ未満の光を透過させ波長６００
ｎｍ以上の光を反射する熱線遮断膜を介在させたことを
特徴とする。
筒形外囲器の第一焦点位置にレーザ発振媒体である固体
ロッドが配設され、第二焦点位置にポンピング用ロング
アーク放電灯が配設されてなる固体レーザ発振装置にお
いて、 前記固体ロッドと前記ロングアーク放電灯の放電空間と
の間に、波長６００ｎｍ未満の光を透過させ波長６００
ｎｍ以上の光を反射する熱線遮断膜を介在させたことを
特徴とする。
このような構成の固体レーザ発振装置によれば、レーザ
発振媒体である固体ロッドとポンピングランプとの間に
、波長６００ｎｍ未満の光を透過させ波長６００ｎｍ以
上の光を反射する熱線遮断膜が介在されているため、必
要な波長６００ｎｍ未満の光は固体ロンドに照射されて
所期のレーザ発振を行うことができると共に、波長６０
０ｎｍ以上の熱線は反射されて固体ロッドが加熱される
ことが抑制されるため、固体ロッドの結晶に歪が生じて
割れる、あるいは熱のために組織状態が変化するなどの
損傷が発生することがなく、従って、ポンピングランプ
よりの光の強度を大きくすることにより、固体ロッドの
損傷を伴わずに大きな出力のレーザ発振を得ることがで
きる。
発振媒体である固体ロッドとポンピングランプとの間に
、波長６００ｎｍ未満の光を透過させ波長６００ｎｍ以
上の光を反射する熱線遮断膜が介在されているため、必
要な波長６００ｎｍ未満の光は固体ロンドに照射されて
所期のレーザ発振を行うことができると共に、波長６０
０ｎｍ以上の熱線は反射されて固体ロッドが加熱される
ことが抑制されるため、固体ロッドの結晶に歪が生じて
割れる、あるいは熱のために組織状態が変化するなどの
損傷が発生することがなく、従って、ポンピングランプ
よりの光の強度を大きくすることにより、固体ロッドの
損傷を伴わずに大きな出力のレーザ発振を得ることがで
きる。
以下、図面によって本発明の実施例を具体的に説明する
。
。
第１図は本発明に係る固体レーザ発振装置の一実施例で
あるルビーレーザ発振装置を示す。この図において、１
はＣｒ’＋イオンを０．０５％含むルビーよりなる固体
ロッドであり、直径１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円柱状
に成形され、その両端面は光学研磨された上で銀コーテ
イングよりなる反射膜１２が設けられている。この固体
ロッド１と平行となるよう、キセノンフラッシュランプ
よりなるポンピングランプ２が配設され、これら固体ロ
ッド１とポンピングランプ２とが、断面が楕円筒形であ
って内面３５が研磨されて鏡面仕上げとされた金属製の
外囲器３の第一焦点位置および第二焦点位置に、それぞ
れ配置されている。前記固体ロッド１の両端は、前記外
囲器３の孔３１を塞ぐよう設けられた冷却ブロック４に
よって覆われて保持されている。４１はこの冷却ブロッ
ク４に設けられた冷却用液体窒素流通路である。また冷
却ブロック４の外表面は更に断熱ブロック５で覆われて
いる。７は固体ロッド１の延長上に位置するよう設けた
ステンレス鋼よりなる端部管であり、その各外端には放
熱フィン７１が形成されている。また、ポンピングラン
プ２の両端は、前記外囲器３の孔３２を包囲して塞ぐよ
う設けられた筒状の高圧絶縁物６によって覆われて保持
されている。
あるルビーレーザ発振装置を示す。この図において、１
はＣｒ’＋イオンを０．０５％含むルビーよりなる固体
ロッドであり、直径１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円柱状
に成形され、その両端面は光学研磨された上で銀コーテ
イングよりなる反射膜１２が設けられている。この固体
ロッド１と平行となるよう、キセノンフラッシュランプ
よりなるポンピングランプ２が配設され、これら固体ロ
ッド１とポンピングランプ２とが、断面が楕円筒形であ
って内面３５が研磨されて鏡面仕上げとされた金属製の
外囲器３の第一焦点位置および第二焦点位置に、それぞ
れ配置されている。前記固体ロッド１の両端は、前記外
囲器３の孔３１を塞ぐよう設けられた冷却ブロック４に
よって覆われて保持されている。４１はこの冷却ブロッ
ク４に設けられた冷却用液体窒素流通路である。また冷
却ブロック４の外表面は更に断熱ブロック５で覆われて
いる。７は固体ロッド１の延長上に位置するよう設けた
ステンレス鋼よりなる端部管であり、その各外端には放
熱フィン７１が形成されている。また、ポンピングラン
プ２の両端は、前記外囲器３の孔３２を包囲して塞ぐよ
う設けられた筒状の高圧絶縁物６によって覆われて保持
されている。
以上において、前記固体ロッド１の外周面には、波長６
００ｎｍ未満の光を透過させ波長６００ｎｍ以上の光を
反射する熱線遮断膜Ｃが設けられている。この熱線遮断
膜Ｃは、例えば高屈折率層と低屈折率層との積層体であ
る多層膜コーティングよりなるものとすることができる
。
００ｎｍ未満の光を透過させ波長６００ｎｍ以上の光を
反射する熱線遮断膜Ｃが設けられている。この熱線遮断
膜Ｃは、例えば高屈折率層と低屈折率層との積層体であ
る多層膜コーティングよりなるものとすることができる
。
本発明に有用な多層膜コーティングの具体的−例として
は、酸化ジルコン（Ｚ ｒ Ｏ２）また＋［化ハフニウ
ム（ＨｆＯ，）よりなる高屈折率層と、酸化シリコン（
Ｓｔｏｗ）よりなる低屈折率層との積層体であって、光
学膜厚が１８０ｎｍの高屈折率層をＨ３、光学膜厚が１
８０ｎＩＴｌの低屈折率層をＬ ＋ 、光学膜厚が２１
５ｎｍの高屈折率層をＨ２、光学膜厚が２１５ｎｍの低
屈折率層をり、とするとき、式 ％式％） （ただしｍ＝４〜８、ｎ＝４〜８である）で示される層
構成のものがある。第２図に、斯かる構成の多層膜コー
ティングの反射特性を示す。
は、酸化ジルコン（Ｚ ｒ Ｏ２）また＋［化ハフニウ
ム（ＨｆＯ，）よりなる高屈折率層と、酸化シリコン（
Ｓｔｏｗ）よりなる低屈折率層との積層体であって、光
学膜厚が１８０ｎｍの高屈折率層をＨ３、光学膜厚が１
８０ｎＩＴｌの低屈折率層をＬ ＋ 、光学膜厚が２１
５ｎｍの高屈折率層をＨ２、光学膜厚が２１５ｎｍの低
屈折率層をり、とするとき、式 ％式％） （ただしｍ＝４〜８、ｎ＝４〜８である）で示される層
構成のものがある。第２図に、斯かる構成の多層膜コー
ティングの反射特性を示す。
この曲線図から明らかなように、この多層膜コーティン
グは、波長６００ｎｍ未滴の光は殆ど反射されずに透過
させるが、波長６００ｎｍ以上の光、は実質上その全部
が反射される。
グは、波長６００ｎｍ未滴の光は殆ど反射されずに透過
させるが、波長６００ｎｍ以上の光、は実質上その全部
が反射される。
このような多層膜コーティングよりなる熱線遮断膜Ｃが
固体ロッド１の外周面に設けられているため、ポンピン
グランプ２よりの光のうち、波長６０（ｌ ｎｍ未満の
光は固体ロッドｌの内部に到達してポンピングエネルギ
ーとして利用されるので所期のレーザ発振が得られるが
、波長６００ｎｍ以上の熱線は熱線遮断膜Ｃによって反
射されて固体ロッド１の内部に進入しないために熱の浸
透が少なく、固体ロッド１のルビー結晶に歪が生ずるこ
とが抑制され、従ってポンピングランプ２よりの光の強
度を大きくしても固体ロッド１が割れるようなことがな
い。
固体ロッド１の外周面に設けられているため、ポンピン
グランプ２よりの光のうち、波長６０（ｌ ｎｍ未満の
光は固体ロッドｌの内部に到達してポンピングエネルギ
ーとして利用されるので所期のレーザ発振が得られるが
、波長６００ｎｍ以上の熱線は熱線遮断膜Ｃによって反
射されて固体ロッド１の内部に進入しないために熱の浸
透が少なく、固体ロッド１のルビー結晶に歪が生ずるこ
とが抑制され、従ってポンピングランプ２よりの光の強
度を大きくしても固体ロッド１が割れるようなことがな
い。
第３図は本発明の他の実施例を示し、この例においては
、熱線遮断膜Ｃが、固体ロッド１の外周面ではなくてポ
ンピングランプ２の封体２１の外周面に設けられている
。この熱線遮断膜Ｃにより、ポンピングランプ２からは
波長６００ｎｍ未滴の光のみが放射されるので、固体ロ
ッド１には波長６００ｎｍ未滴の光のみが照射されるこ
ととなり、結局、第１図の例の場合と同様の効果を得る
ことができる。そして、波長６００ｎｍ以上の熱線は当
該ポンピングランプ２の封体から外部に放射されずに封
体内に閉じ込められるため、当該ポンピングランプ２内
の温度が高くなって当該ポンピングランプ２の作動効率
が高くなることが期待される。
、熱線遮断膜Ｃが、固体ロッド１の外周面ではなくてポ
ンピングランプ２の封体２１の外周面に設けられている
。この熱線遮断膜Ｃにより、ポンピングランプ２からは
波長６００ｎｍ未滴の光のみが放射されるので、固体ロ
ッド１には波長６００ｎｍ未滴の光のみが照射されるこ
ととなり、結局、第１図の例の場合と同様の効果を得る
ことができる。そして、波長６００ｎｍ以上の熱線は当
該ポンピングランプ２の封体から外部に放射されずに封
体内に閉じ込められるため、当該ポンピングランプ２内
の温度が高くなって当該ポンピングランプ２の作動効率
が高くなることが期待される。
以上、ルビーレーザ発振装置について本発明の詳細な説
明したが、本発明は、種々の固体レーザについて応用す
ることができることは明らかであり、例えばＹＡＧレー
ザ、ガラスレーザなどに適用して同等の効果を得ること
ができる。また、ポンピングランプとしては、フラッシ
ュランプに限らず、連続発光するロングアーク放電灯を
用いることもできる。更に、熱線遮断膜Ｃは、固体ロッ
ド１の外周面とポンピングランプ２の封体２１の外周面
の両方に設けてもよい。
明したが、本発明は、種々の固体レーザについて応用す
ることができることは明らかであり、例えばＹＡＧレー
ザ、ガラスレーザなどに適用して同等の効果を得ること
ができる。また、ポンピングランプとしては、フラッシ
ュランプに限らず、連続発光するロングアーク放電灯を
用いることもできる。更に、熱線遮断膜Ｃは、固体ロッ
ド１の外周面とポンピングランプ２の封体２１の外周面
の両方に設けてもよい。
以上のように、本発明の固体レーザ発振装置においては
、熱線遮断膜により、レーザ発振媒体である固体ロッド
内に波長６ＱＯｎｍ以上の熱線が進入することが防止さ
れ、その結果、ポンピング用ロングアーク放電灯よりの
光の強度を大きくしても当該固体ロッドが熱によって損
傷されることが防止されるので、大きな出力のレーザ発
振を確実に行うことができる。
、熱線遮断膜により、レーザ発振媒体である固体ロッド
内に波長６ＱＯｎｍ以上の熱線が進入することが防止さ
れ、その結果、ポンピング用ロングアーク放電灯よりの
光の強度を大きくしても当該固体ロッドが熱によって損
傷されることが防止されるので、大きな出力のレーザ発
振を確実に行うことができる。
第１図は本発明の一実施例に係る固体レーザ発振装置の
説明用断面図、第２図は熱線遮断膜の−例における反射
特性を示す曲線図、第３図は本発明の他の実施例に係る
固体レーザ発振装置の説明用断面図である。 １・・・固体ロッド Ｃ・・・熱線遮断膜２・・
・ポンピングランプ ２１・・・封体３・・・外囲器
３１．３２・・・孔４・・・冷却ブロック
４１・・・液体窒素流通路５・・・断熱ブロック
６・・・高圧絶縁物７・・・端部管 ７
１・・・放熱フィン＋２図 ：Ｊｔ長
説明用断面図、第２図は熱線遮断膜の−例における反射
特性を示す曲線図、第３図は本発明の他の実施例に係る
固体レーザ発振装置の説明用断面図である。 １・・・固体ロッド Ｃ・・・熱線遮断膜２・・
・ポンピングランプ ２１・・・封体３・・・外囲器
３１．３２・・・孔４・・・冷却ブロック
４１・・・液体窒素流通路５・・・断熱ブロック
６・・・高圧絶縁物７・・・端部管 ７
１・・・放熱フィン＋２図 ：Ｊｔ長
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）内面が鏡面である楕円筒形外囲器の第一焦点位置に
レーザ発振媒体である固体ロッドが配設され、第二焦点
位置にポンピング用ロングアーク放電灯が配設されてな
る固体レーザ発振装置において、 前記固体ロッドと前記ロングアーク放電灯の放電空間と
の間に、波長６００ｎｍ未満の光を透過させ波長６００
ｎｍ以上の光を反射する熱線遮断膜を介在させたことを
特徴とする固体レーザ発振装置。 ２）熱線遮断膜が、前記固体ロッドの外周面に設けられ
ている請求項１に記載の固体レーザ発振装置。 ３）熱線遮断膜が、前記ロングアーク放電灯の外周面に
設けられている請求項１に記載の固体レーザ発振装置。 ４）熱線遮断膜が多層膜コーティングよりなる請求項１
、請求項２または請求項３に記載の固体レーザ発振装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19725288A JPH0246786A (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 固体レーザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19725288A JPH0246786A (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 固体レーザ発振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0246786A true JPH0246786A (ja) | 1990-02-16 |
Family
ID=16371376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19725288A Pending JPH0246786A (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 固体レーザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0246786A (ja) |
-
1988
- 1988-08-09 JP JP19725288A patent/JPH0246786A/ja active Pending
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