JPH03231481A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、出力ミラーと高反射ミラーとから形成された
光ノ（振器を備えたレーザ発振装置に関する。

（従来の技術） レーザ発振装置には、たとえば第５図に示されるような
固体レーザ発振装置がある。同図に示される固体レーザ
発振装置１はレーザ媒質としてのレーザロッド２が収容
された二重楕円筒からなる集光筒３と、この集光筒３を
挟んで対峙する高反射ミラー４と出力ミラー５とからな
る光共振器とを備えており、光共振器内で発振されて出
力ミラー５を透過したごく一部のレーザ光の強度を推測
し、この推測値を基にレーザ光の出力が安定するように
フィードバック制御するものである。

すなわち、上記集光筒３は内部に収容されたレーザロッ
ド２の両端部に対向する軸方向両端面に光学的に透明な
窓３ａが形成されており、このし−ザロッド２の側部に
はほぼ全長にわたって対向するように励起手段としての
一対の励起ランプ６゜７が配置されている。ここで、上
記励起ランプ６゜７にはそれぞれ電源装置８が接続され
ている。また、上記集光筒３には上記レーザロッド２と
励起ランプ６．７とを冷却する冷却水を循環させるため
のポンプ装置１０と、熱交換装置ｆｌｌが順次接続され
ている。

このように構成された集光筒３の軸方向一端側には、上
記レーザロッド２の一端に対面するように上記出力ミラ
ー５が設けられ、他端側にはレーザロッド２の他端に対
面するように上記高反射ミラー４が設けられている。こ
こで、上記出力ミラー５と高反射ミラー４とにより光共
振器が形成されている。

上記高反射ミラー４は、通常、石英ガラスベース１４に
対して高い反射率をもった反射膜１５が形成されてなり
、光共振器内で発振されたレーザ光のごく一部だけが図
中の破線矢印のごとく外側に透過するようになっている
。

また、上記出力ミラー５は石英ガラスベース１６に対し
て反射膜１７が形成されてなり、発振状態になったとき
に、レーザ光の一部を白抜きの矢印側に出力するように
なっている。

そして、上記出力ミラー５から出力されるレーザ光の出
力は、上記高反射ミラー４を透過するレーザ光の強度に
高い精度で比例するものである。

上記高反射ミラー４の外側には、モニター手段としての
ディテクタ１８が設けられている。このディテクタ１８
は上記高反射ミラー４を透過したレーザ光の強度を検出
するものであり、固体レーザ発振装置１の制御装置１９
に接続されている。

この制御装置１９は上記電源装置ｆ８を制御するように
なっており、上記ディテクタ１８の検出値を基に電源装
置８を制御することで、レーザ出力を一定に保つことが
できる。

（発明が解決しようとする課題） 上述のレーザ発振装置は、高反射ミラー４を透過したご
く一部のレーザ光の光強度を検出し、この検出値を基に
励起状態を制御するフィードバック制御を行うものであ
る。ところが、上記高反射ミラー４は、その反射膜１５
が吸湿性をもつものであるから、湿気を含んだ状態では
反射ＪＩ１１５の厚さが変化して透過率が安定せず、そ
れによってレーザ出力の制御精度が低下するということ
があった。

また、高反射ミラー４は集光筒３の外側にあって大気中
に露出されているものである。このため、上記反射膜１
５はレーザ発振装置１の始動前において多少の湿気を含
んだ状態にあり、この湿気は始動後しばらくすると（実
際には数秒後）レーザ光の発振による熱で蒸発され、安
定した制御ができるようになる。しかしながら、フィー
ドバック制御は緩やかな変動に対して有効（制御精度が
高い）であるから、始動直後の出力の変動を安定させる
ような早い応答速度で励起ランプ６．７を追従させるこ
とは困難であった。そのため、始動直後のレーザ光の発
振は不安定であり、始動と同時に安定したレーザ光の出
力を得ることができなかった。

本発明は上記事情に着目してなされたものであり、高反
射ミラーの反射膜が湿気を吸収することを防止して、反
射膜の透過率および反射率を安定させ、これによりレー
ザ光の出力の安定性を向上させることができるようにし
た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］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するためにこの発明は、光共振器を形成
する出力ミラーと高反射ミラーとの間にレーザ媒質を配
置し、このレーザ媒質を励起手段で励起してレーザ光を
発振させるレーザ発振装置において、上記高反射ミラー
は、レーザ光に対して高い透過率をもつ第１透過媒質と
、この第１透過媒質の一側面に形成され所定の透過率お
よび反射率をもつ反射膜と、この反射膜を挟んで上記第
１透過媒質の一側面に気密に接合しレーザ光に対して高
い透過率をもつ第２透過媒質と、上記反射膜が形成され
た第１透過媒質とこの第１透過媒質に接合された第２透
過媒質との少なくとも接合部分の外周を気密に被覆する
シール手段とを具備する。

（作用） 第１透過媒質の反射膜が形成された一側面に上記反射膜
を挟み込んで第２透過媒質を気密に接合し、これら反射
膜が形成された第１透過媒質および第２透過媒質の互い
の接合部分の外周をシール手段により気密に被覆したこ
とにより、反射膜が外気に触れて湿気を吸収することを
防鷹ヒできる。

これにより、反射膜の反射率および透過率を常に安定さ
せることができるから、レーザ光の出力も安定させるこ
とができる。

（実施例） 本発明の第１実施例を第１図乃至第３図を参照して説明
する。図中に示される固体レーザ発振装置２０の基本構
成は上述した従来のものと同様であり、以下その構成に
ついて簡単に説明する。

なお、従来と同一部分には同一記号を付して説明を省略
する。すなわち、この発明の固体レーザ発振装置２０は
レーザ媒質としてのレーザロッド２と励起手段としての
一対の励起ランプ６．７が収容された二重楕円筒からな
る集光筒３を備えている。この集光筒３の軸方向両端面
には光学的に透明な窓３ａが形成されているとともに、
各窓３ａと対向する外側には、集光筒３を挟んだ状態で
光共振器を構成する出力ミラー５と高反射ミラー２１と
が設けられている。

上記集光筒３には、その内部に収容されたレーザロッド
２と励起ランプ６．７とを冷却するための冷却水が循環
するポンプ装置１０と熱交換装置１１とが接続されてい
る。

上記高反射ミラー２１は、高い反射率と低い透過率とを
もっている。そして、高反射ミラー２１の外側にはモニ
ター手段としてのディテクタ１８が設けられており、高
反射ミラー２１を透過したごくわずかなレーザ光（例え
ば出力ミラー５からのレーザ光出力の数％）の光強度を
検出するものであり、このディテクタ１８には制御装置
１９が接続されている。この制御装置１９は電源装置８
を制御するようになっており、この電源装置８は上記励
起ランプ６．７に電力を供給して、レーザロッド２を励
起するようになっている。

以下、上記高反射ミラー２１について説明する。

上記高反射ミラー２１は例えば短い円柱状に形成された
第１透過媒質としての第１石英ガラスベース２２の一端
面に反射膜２３が形成されており、この反射膜２３に対
して上述同様に短い円柱状に形成された第２透過媒質と
しての第２石英ガラスベース２４の一端面が接合されて
いる。つまり、反射膜２３を２つの石英ガラスベース２
２．２４によって挟み込んだ状態にしてこれらの接合面
間は密閉状態に保たれて第２図に示される状態になって
いる。

ここで、上記２つの石英ガラスベース２２゜２４はそれ
ぞれの両端面が高い精度の平行面に仕上げられている。

上記反射膜２３を挟み込んだ石英ガラスベース２２．２
４は、円筒状の例えば樹脂製のチューブ２５内に同心状
に圧入されている。このチューブ２５は２つの部分から
なり、チューブ本体２６と、閉鎖環２７とからなってい
る。上記チューブ本体２６は一端に第１石英ガラスベー
ス２２の縁部を保持する鍔２６ａが設けられており、こ
の鍔２６ａに係合する状態で上記第１石英ガラスベース
２２が圧入され、さらに第２石英ガラスベース２４が気
密状態を保持するごとく順次圧入され、後から挿入され
た第２石英ガラスベース２４の端部は上記チューブ本体
２６から外側に露出されており、この露出された端部に
上記閉鎖環２７が圧入されている。この閉ｇ１環２７に
は上記第２石英ガラスベース２４の端部が係合する鍔２
７ａが形成されている。そして、上記チューブ本体２６
と閉鎖環２７の当接した端面は互いに溶着されている。

ここで、上記チューブ２６はシール手段である。

このようにして石英ガラスベース２２．２４および反射
膜２３を密閉状態で被覆したチューブ２５の両端部には
上述した鍔２６ａ、２７ｇが形成されており、それぞれ
の鍔２６ａ、２７ａによって囲まれた径方向内側は透過
窓２６ｂ、２７ｂとなっている。

以上のように反射膜２３を石英ガラスベース２２．２４
で挟み込んだ状態とし、さらに、外周をチューブ２５で
密閉状態に被覆したことで反射膜２３が外気に触れるこ
とを阻止して、湿気の吸収を防止するようになっている
。

これにより、反射膜２３の反射率および透過率を常に一
定に保つことがき、高反射ミラー２１を透過した光を検
知し、この検知された出力値を基に制御される固体レー
ザ発振装置２０は、始動直後から安定したレーザ出力を
得ることができる。

つまり、制御装置１９によって起動された電源装ｆ８は
励起ランプ６．７を連続的に発光させ、レーザロッド２
を励起する。この励起によってレーザロッド２は連続発
光し、上記高反射ミラー２１と出力ミラー５との間で発
振する。この際、上記高反射ミラー２１を透過したごく
一部のレーザ光をディテクタ１８が検出し、この検出値
を基に上記制御袋Ｍ１９が励起ランプ６．７をフィード
バック制御するが、この場合、上記高反射ミラー２１は
大気中の湿度の影響を受けないので反射率、透過率が常
に一定に保たれ、これを透過して検出されるレーザ光強
度も定常状態と同じ精度で検出されるから、信頼性の高
いものである。これにより、始動直後から適性な励起条
件で励起でき、立ち上がりの安定したレーザ光出力を得
ることができるから、常に精度の高いフィードバック制
御ができる。

本発明の第２実施例を第４図を参照して説明するが固体
レーザ発振装置の基本構成は第１図中に示されるものと
同様で、高反射ミラーの構成が異なるものであるから、
高反射ミラーの構造についてのみ説明する。

すなわち、この実施例の高反射ミラー２８は、例えば短
い円柱状に形成され、一端面に反射膜２９が設けられた
第１透過媒質としての第１石英ガラスベース３０と、こ
の第１石英ガラスベース３０の反射膜２９が形成された
端面に一端面が接合された第２透過媒質としての第１石
英ガラスベース１とを備えている。この第２石英ガラス
ベース３１は上記第１石英ガラスベース３０と同様に短
い円柱状に形成されている。ここで、上記第１石英ガラ
スベース３０および第２石英ガラスベース３１とはそれ
ぞれの両端面が高い精度の平行面に仕上げられている。

そして、これら石英ガラスベース３０，３１および反射
膜２９の外周にはシール手段としての弗素樹脂層３２が
塗装されている。このように反射膜２９の両面が石英ガ
ラスベース３０，３１によって密閉状態に接合され、こ
れらの外周が弗素樹脂層３２によって密閉されることに
より、上記反射膜２９が外気に触れない状態になり、湿
気を吸収することを阻止できる。これにより反射膜２９
の反射率および透過率を一定に保つことができるから、
この高反射ミラー２８を使用すれば、上記第１実施例と
同様、正確な出力検出ができる。

これにより始動直後から適性な制御ができ、立ち上がり
の安定した出力特性を得ることができる。

つまり、常に精度の高いフィードバック制御ができる。

なお、本発明は上記各実施例にのみ限定されるものでは
ない。例えば、上記固体レーザ発振装置はディテクタに
より高反射ミラーを透過したレーザ光の光強度を検出し
、この検出値を基にフィードバック制御するようになっ
ているが、ディテクタの検出値をどのように利用するか
に関しては同等限定されるものではなく、単にレーザ出
力をデイスプレー等に表示するものも含まれる。

また、レーザ発振装置としては固体レーザ発振装置だけ
でなく、ガスレーザ発振装置などであってもよく、要は
光共振器を備えたレーザ発振装置であれば、この発明を
適用することができる。さらに、第１透過媒質と第２透
過媒質との外周面全体をシール手段によってシールする
ようにしたが、これら透過媒質の反射膜を介して接合す
る接合部分だけをシールするようにしてもよい。さらに
、高反射ミラーだけでなく、出力ミラーにも同様の構成
を適用するようにしてもい。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、反射膜を第１透過媒質と
第２透過媒質とにより気密に挾み込み、さらに、接合部
分の外周をシール手段によって気密に被覆することによ
り、上記反射膜が外気に触れて湿気を吸収することがな
いようにした。これにより従来構造では湿気の影響を受
けて不安定であった高反射ミラーの反射率および透過率
を常に一定に保つことができるから、始動直後から安定
したレーザ出力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１実施例であり、第１図
は固体レーザ発振装置の概略的構成を示す側断面図、第
２図はシール手段を取り除き高反射ミラーの内部構成を
示す斜視図、第３図は第２図中の■−■線部分から見た
シール手段を含む高反射ミラーの側断面図、第４図は本
発明の第２実施例であり高反射ミラーの側断面図、第５
図は従来の固体レーザ発振装置の概略的構成を示す側断
面図である。 ２・・・レーザロッド（レーザ媒質）、６．７・・・励
起ランプ（励起手段）、５・・・出力ミラー　２１・・
・高反射ミラー　２２・・・第１石英ガラスベース（第
１透過媒質）、２３・・・反射膜、２４・・・第２石英
ガラスベース（第２透過媒質）、２５・・・チューブ（
シール手段）、２８・・・高反射ミラー　２９・・・反
射膜、３０・・・第１石英ガラスベース（第１透過媒質
）、３１・・・第２石英ガラスベース（第２透過媒質）
、３２・・・弗素樹脂層（シール手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光共振器を形成する出力ミラーと高反射ミラーとの間に
   レーザ媒質を配置し、このレーザ媒質を励起手段で励起
   してレーザ光を発振させるレーザ発振装置において、上
   記高反射ミラーは、レーザ光に対して高い透過率をもつ
   第１透過媒質と、この第１透過媒質の一側面に形成され
   所定の透過率および反射率をもつ反射膜と、この反射膜
   を挟んで上記第１透過媒質の一側面に気密に接合しレー
   ザ光に対して高い透過率をもつ第２透過媒質と、上記反
   射膜が形成された第１透過媒質とこの第１透過媒質に接
   合された第２透過媒質との少なくとも接合部分の外周を
   気密に被覆するシール手段とを具備したことを特徴とす
   るレーザ発振装置。