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Info
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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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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14404389A JPH0311682A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14404389A JPH0311682A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0311682A true JPH0311682A (ja) | 1991-01-18 |
Family
ID=15352994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14404389A Pending JPH0311682A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0311682A (ja) |
Citations (2)
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 |
-
1989
- 1989-06-08 JP JP14404389A patent/JPH0311682A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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 |
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