JPH0311682A - 半導体レーザ励起固体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ励起固体レーザ装置

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JPH0311682A
JPH0311682A JP14404389A JP14404389A JPH0311682A JP H0311682 A JPH0311682 A JP H0311682A JP 14404389 A JP14404389 A JP 14404389A JP 14404389 A JP14404389 A JP 14404389A JP H0311682 A JPH0311682 A JP H0311682A
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JP
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semiconductor laser
state laser
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JP14404389A
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Hideo Nagai
秀男 永井
Masahiro Kume
雅博 粂
Yuichi Shimizu
裕一 清水
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/0602Crystal lasers or glass lasers
    • HELECTRICITY
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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) 本発明は、金属、半導体、セラミックス等の加工あるい
はコアギユレータとして医療に用いる高出力の半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置に関するものである。
(従来の技術) 従来、固体レーザ装置の励起には、アークランプやフラ
ッシュランプ等が用いられてきたが、励起に寄与するス
ペクトル以外を多く含むために励起効率が悪く、また、
ランプや固体レーザ媒質の放熱のために装置は大形とな
らざるを得なかった。
近年、高出力の半導体レーザが開発されるに及び、これ
を固体レーザの励起光源として用いるようになってきた
。半導体レーザは、固体レーザの媒質吸収帯に波長を合
わせることができるため、励起効率が大幅に改善される
ばかりでなく、余分なスペクトルを吸収しないので、発
熱せず放熱板を必要とせず高効率で小形の半導体レーザ
励起固体レーザ装置が得られる。
この種の従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置につい
て、第4図により説明する。同図において、従来の半導
体レーザ励起固体レーザ装置は、ネオジム(Nd)を注
入したNd:YAGロッド1を挟んで、上記のNd:Y
AGロッ1〜1の後端面に形成した平面状の内部反射鏡
と凹面状の外部反射鏡2で光共振器を形成したYAGレ
ーザと、上記のNd:YAGロッド1−を励起する半導
体レーザ3と、上記の半導体レーザ3の出射光を上記の
Nd:YAGロッド1の後端面に集光する集光レンズ4
とから構成される。Nd:YAGロッド」の軸端面に、
半導体レーザ3の出射光を集光レンズ4で集めた励起方
式は、YAGレーザ光と半導体レーザ光との結合効率が
よいために、励起効率が高いばかりでなく、安定してT
 E M、、モードで作動するが、励起点が1箇所のた
め、YAGレーザ光の出力は、半導体レーザ3の出力で
制限されるという問題があった。
この問題の解決策として、本発明者は、第5図に示すよ
うな多角柱状Nd:YAGロッドの各多角柱構成面で、
YAGレーザ光をスパイラル状に反射させ、各構成面の
反射点を複数の半導体レーザで励起する側面励起方式を
提案した。発明者が提案した側面励起方式の半導体レー
ザ励起固体レーザ装置について、第5図および第6図に
より説明する。
第5図はその構成を示す斜視図で、本発明者による側面
励起方式の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、六角柱
状のNd:YAGロッド5と、その六角柱構成面5aに
相対向するように各辺6個ずつ配置したレンズ一体形半
導体レーザ6とから構成されている。
上記の六角柱状Nd:YAGロッド5は、−辺の幅が5
nwn、長さが32wnの六角柱状で、両端面近傍に断
面三角形の突起5bおよび5cを設け、その相対向する
六角柱構成面5aに、それぞれ外方に11°の傾斜角0
を有する反射面5dおよび出射面5cを形成し、さらに
出射面5eを曲率半径1mの凸球面に加工して六角柱状
Nd:YA、Gロッド5自体で光共振器が構成されてい
る。さらに、」1記の反射面5dは、波長]、、067
zmに対して99%以上の反射率を、」1記の凸球面の
出射面5eは、同じ波長1.06μmに対して80%の
反射率を、また、六角柱構成面5aは、波長1.06戸
に対しては99%以」二の反射率、波長0.809μm
に対しては90%以上の透過率をそれぞれ有するように
コーティングを施す。
上記の各六角柱構成面5aに対向して、それぞれ6個ず
つ配置されたレンズ一体形半導体レーザ6は、上記の六
角柱状Nd:YAGロッド5の中で、反射面5dと出射
面5eの間でスパイラル状に反射を繰り返す各六角柱構
成面5aの反射点5fに集光し、六角柱状Nd:YAG
ロッド5を励起する。
本提案によって、第4図に示した従来の軸励起方式と同
様に、半導体レーザ光とYAGレーザ光の結合効率がよ
いため、励起効率が高いばかりでなく、TEMooモー
ドで安定して作動する超ホ形で高出力の半導体レーザ励
起固体レーザ装置が得られる。
(発明が解決しようとする課題) 第6図は、上記の側面励起方式の半導体レーザ励起固体
レーザ装置の出力特性図で、レンズ一体形半導体レーザ
6の発振しきい入力値は0.9W、最大出力は入力値が
20Wのとき、4.5Wを得たが、特性曲線が直線を描
くのは入力値が8Wまで、出力が大きくなるに従い、六
角柱状Nd:YAGロッド5内に発生熱が蓄積し、熱分
布の不均一から生ずる屈折率の不均一のため、YAGレ
ーザ光の理想的な進行を妨げ、各六角柱構成面5a上の
反射点5fの位置ずれを生じ、これが原因となって励起
効率が低下し、直線性が失れるという問題があった。
本発明は上記の問題を解決するもので、出力特性が直線
となる超小形で高出力の側面励起方式の半導体レーザ励
起固体レーザ装置を提供するものである。
(課題を解決するための手段) 上記の課題を解決するため、本発明は、六角柱状Nd:
YAGロッドに管状の貫通孔をあけ、そこに冷媒である
窒素ガスを流すものである。
(作 用) 上記の構成により、六角柱状Nd:YAGロッドの温度
を一定に保つことができるので、高出力化に伴う熱の蓄
積による励起効率の低下を防ぐことができる。
(実施例) 本発明の一実施例について、第1図、第2図。
第3図および第6図により説明する。第1−図、第2図
および第3図は、本発明による側面励起方式の半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置の構成を示す斜視図、その六角
柱状Nd:YAGロッドの斜視図およびその展開図であ
る。
第1図に示す本実施例が、第5図に示した本発明者の提
案例と異なる点は、六角柱状Nd:YAGロッド5の軸
心に放熱用貫通孔5gを、これに冷却用窒素ガス7を通
した点である。その他は変らないので1.同じ構成部品
には同一符号を付してその説明を省略する。
このように構成された半導体レーザ励起固体レーザ装置
の動作を説明すると、第2図に示すように、YAGレー
ザ光は、図中に破線で示した六角形のスパイラル状に六
角柱構成面5aで反射を繰り返しながら、反射面5dと
出射面5eの間で共振し、出射面5eから出射する。レ
ンズ一体形半導体レーザ6の出射光は、 −J、記の六
角柱構成面5aの反射点5fに集光され、六角柱状Nd
:YAGロッド5を励起する。
第6図は、本発明の実施例と発明者の提案例とを比較し
た出力特性図で、本実施例ではIOW以上の入力に対し
ても線形性が失われず入力20Wまで出力が飽和するこ
となく作動し最大6Wの出力が得られた。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、超小形で高出力の
半導体レーザ励起固体レーザ装置が可能となり、高出力
を要する加工、医療用としての用途を広げることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図は本発明による半導体レー
ザ励起固体レーザ装置の構成を示す斜視図、その固体レ
ーザ媒質の斜視図およびその展開図、第4図は従来の軸
励起方式の半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成を示
す斜視図、第5図は本発明者の提案した側面励起方式の
半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成を示す斜視図、
第6図は本発明の実施例および本発明者の提案例の出力
特性図である。 1 ・・ Nd:YAGロッド、 2 ・・・外部反射
鏡、 3 ・・半導体レーザ、 4 ・・集光レンズ、
 5 ・・・六角柱状Nd:YAGロッド、 5a・・
・六角柱構成面、 5b、5c・・・三角状突起、 5
d・・・反射面、 5e ・・出射面、 5f・・・反
射点、 5g・・・放熱用貫通孔、 6・・・ レンズ
一体形半導体レーザ、7・・・冷却用窒素ガス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 軸心部に冷却媒体を流す放熱用貫通孔を設けた六角柱で
    、その両端面あるいは六角柱構成面の両端近傍に設けた
    突起に、柱軸に対して傾斜角を持たせた反射面および出
    射面を形成した固体レーザ媒質と、上記の固体レーザ媒
    質内をスパイラル状に反射を繰り返す各六角柱構成面の
    各反射点に集光するように配置した複数個の半導体レー
    ザと、上記の固体レーザ媒質の出射面あるいは外部に設
    けた出射側反射鏡とからなり、上記の各反射点を半導体
    レーザ光で励起する半導体レーザ励起固体レーザ装置。
JP14404389A 1989-06-08 1989-06-08 半導体レーザ励起固体レーザ装置 Pending JPH0311682A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01105586A (ja) * 1987-08-28 1989-04-24 General Electric Co <Ge> 固体レーザ媒質
JPH01122180A (ja) * 1987-09-30 1989-05-15 Spectra Physics Inc 横方向ポンピングによる高能率のモード調和形固体レーザ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01105586A (ja) * 1987-08-28 1989-04-24 General Electric Co <Ge> 固体レーザ媒質
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