JPH0260178A - 固体レーザ発振装置 - 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】 〔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発振媒体とし
て使用する固体レーザ発振装置に関するものである。

〔従来の技術〕

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Ｃｒ’＋イオンを含むピンク
ルビーよりなり、この固体ロッド１の両端面は光学研磨
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、内周面
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、外囲器３の内周面で反射されて固体ロッド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Ｃｒ”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準位に落ちるが、こ
の準安定準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、準安定準位と基底単位との間に逆転分
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４１０ｓｍ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。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のことから、高い出力の固体レーザ発振装置を得る
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ａ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。

〔発明の目的〕

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面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。

〔発明の構成とその作用〕

本発明の固体レーザ発振装置は、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、 前記外囲器の内周面が、波長６００ｎｍ未満の光を反射
し波長６００ｎｍ以上の光を反射しない光学特性を有す
ることを特徴とする。

このような構成の固体レーザ発振装置によれば、外囲器
の内周面が、波長［ｉＱＱｎｍ未満の光を反射し波長６
００ｒ＋ｍ以上の光を反射しない光学特性を有するので
、必要な波長６００ｎｍ未満の光はポンピングランプか
ら外囲器の内周面によって有効に反射されて固体ロッド
に集中して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６００ｎｍ以上の熱線のうち、ポンピ
ングランプから直接固体ロフトに向かう僅かな部分は別
として、外囲器の内周面に向かった大部分は当該内周面
によっては反射されず、従って波長６００ｎｍ以上の熱
線が固体ロッドに照射される割合が極めて小さ（なる。

その結果、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。

〔実施例〕

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１０ｍｌ１１１長さ１００ｓ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ｌ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
る外囲器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、外囲器３の周壁は例えば透明な石英ガラ
スによって形成され、その内周面には、波長６００ｎｍ
未満の光を反射し波長６００ｎｍ以上の光を透過させる
熱線透過膜Ｃが設けられている。この熱線透過膜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、酸化タンタル（Ｔａｇ’ｓ）よりなる高屈折率層と
、酸化シリコン（Ｓｈ０２）よりなる低屈折率層との積
層体であって、光学膜厚がｌＱ５ｎｍの高屈折率層をＨ
ｌ　、光学膜厚が１０５ｎｌｌｌの低屈折率層をり３、
光学膜厚が１３５ｎｍの高屈折率層をＨ７、光学膜厚が
１３５ｎｍの低屈折率層をり、とするとき、式 ％式％） （ただしｍ＝５〜８、ｎ＝５〜８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未渦の光は殆ど反射されるが、波
長６００１ｍ以上の光は実質上その全部が反射されずに
透過する光学特性を有する。

このような多層膜コーティングよりなる熱線透過膜Ｃが
外囲器３０周壁の内面に設けられているため、ポンピン
グランプ２より放射される光のうち、波長６００ｎｍ未
満の有効光は外囲器３の内周面によって有効に反射され
て固体ロッドｌに集中して照射され、その結果、固体ロ
ッドｌにおい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。しかしながら、波長
６００ｎｍ以上の熱線は熱線透過膜Ｃによって反射され
ずにこれを透過し、更に外囲器３０周壁が透明であるの
でこれをも透過し、その結果、固体ロッド１に照射され
る波長６００ｎｍ以上の熱線はポンピングランプ２から
直接照射されるきわめて僅かなもののみとなり、従って
、固体ロッド１が大きく加熱されることがなくて固体ロ
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。

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、外囲器３０周壁が透明であることは必須のこ
とではなく、波長６００ｎｍ以上の光を反射しないもの
であればよい。例えば当該外囲器３の周壁を波長６００
ｎｍ以上の熱線を吸収するものとしてもよい。ただし、
この場合には外囲器３が過熱状態とならないよう、適宜
の放熱部材を外囲器３に設けることが好ましい。また、
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。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の固体レーザ発振装置においては
、外囲器の内周面が波長６００ｎｍ未満の光を反射し波
長６００ｎｍ以上の光を反射しない光学特性を有するの
で、レーザ発振媒体である固体ロッドに波長６００ｎｍ
以上の熱線が集中、して照射されることが防止され、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。

【図面の簡単な説明】

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図は熱線透過膜の一例における反射
特性を示す曲線図である。 １・・・固体ロッド　　　　Ｃ・・・熱線透過膜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・・・放熱フィン婆基優

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）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、 前記外囲器の内周面が、波長６００ｎｍ未満の光を反射
   し波長６００ｎｍ以上の光を反射しない光学特性を有す
   ることを特徴とする固体レーザ発振装置。 ２）外囲器の周壁が透明であり、当該周壁の内周面に、
   波長６００ｎｍ未満の光を反射し波長６００ｎｍ以上の
   光を透過させる熱線透過膜が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）外囲器の周壁が波長６００ｎｍ以上の光を吸収する
   光学特性を有し、当該周壁の内周面に、波長６００ｎｍ
   未満の光を反射し波長６００ｎｍ以上の光を透過させる
   熱線透過膜が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）熱線透過膜が多層膜コーティングよりなる請求項２
   または請求項３に記載の固体レーザ発振装置。