JPH0329317B2 - - Google Patents

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JPH0329317B2
JPH0329317B2 JP59203002A JP20300284A JPH0329317B2 JP H0329317 B2 JPH0329317 B2 JP H0329317B2 JP 59203002 A JP59203002 A JP 59203002A JP 20300284 A JP20300284 A JP 20300284A JP H0329317 B2 JPH0329317 B2 JP H0329317B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光励起による固体レーザ発振装置、特
にレーザ光を複数回反射させる互いに平行な対向
主面を有する板状のレーザ活性媒体を用いた固体
レーザ発振装置に関する。
〔従来の技術〕
従来代表的な固体レーザ発振装置としては、楕
円体形状のリフレクタの各焦点に、それぞれ円柱
状のレーザ活性媒体と励起用ランプとを配置した
ものが知られているが、この構造では、レーザ光
出力が大きくなると、レーザ活性媒体の中心と表
面での温度差が原因で、出力が不安定になつた
り、レーザ活性媒体が破壊したりする問題があつ
た。
このため、近年、スラブ(Slab)形といわれ
る表面冷却・表面励起形の固体レーザ装置が開発
され使用されている。
これは、板状のレーザ活性媒体を挾んで励起用
ランプを配置し、その間に冷却媒体を流したもの
で、レーザ光は、レーザ活性媒体の励起用ランプ
に面する対向表面間で反射をくり返すことにより
ジグザグの光路を通り、その際、冷却された表面
の低温部分と中心の高温部分とを交互にくり返し
て進行するところから、平均化された温度分布状
態の媒体中に伝搬することになつて高出力化がは
かれる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、いずれにしても固体レーザ装置
は一般にその効率、つまり電気入力エネルギーに
対するレーザ光出力エネルギーの比は数パーセン
トで甚だ低く、レーザ光応用分野の拡大の中で高
出力化の要求に応えるためにはますます大きい電
気入力エネルギーを投入しなければならない現状
にあつた。
本発明はこのような問題を解決するためになさ
れたものである。
〔問題点を解決するための手段〕
このために本発明は、n個(nは2以上の自然
数)のスラブ形のレーザ活性媒体とn+1個の励
起用ランプとをレーザ活性媒体の対向主面と直交
する方向に交互に層状に配列し、かつ各レーザ活
性媒体の主面が相互にほぼ平行になるように配置
したものである。
〔作用〕
1個のランプの光が、その両側に配置された両
レーザ活性媒体の励起に有効に利用されるため、
効率が向上する。
〔実施例〕
第1図は、本発明の一実施例を示す構成図であ
る。同図において、内面が金メツキを施されて光
反射面を構成するリフレクタ11の内部に、支持
具12,13を介して3個のレーザ活性媒体14
(141〜143)が相互に平行となるように固定
され、さらに各レーザ活性媒体14を挾むように
4個の励起用ランプ15(15′〜154)が配置
されている。
各レーザ活性媒体14は、リン酸塩系レーザガ
ラスLHG−8(保谷硝子製)を第2図a,bに示
すように幅W=45mm、長さL=120mm、厚さt=
4mmの板状に加工したもので、θ=45゜に加工し
た端面から入射した光が互いに平行な対向主面1
4A,14Bで交互に8回全反射を繰返すように
してある。
一方、励起用ランプ15は内径15mm、肉厚1mm
の真空容器を用いた円柱状のXeランプで、長さ
は150mmである。各レーザ活性媒体14は、その
対向主面が相互に平行になるように層状に配置
し、各励起用ランプ15は、上記各主面から一定
距離離間して、当該主面にほぼ平行に配置してあ
る。また、各レーザ活性媒体14の端面に対応し
て、外部に1対の反射鏡16,17を配置してあ
る。なお、図中省略したが、レーザ活性媒体14
および励起用ランプ15の表面には冷却水を流し
てその温度上昇を抑える。
従来、1個のレーザ活性媒体の両側にそれぞれ
1個の励起用ランプを配置したものでは、励起用
ランプから全方位に放射される光のうちレーザ活
性媒体主面に面する側から発されるものだけが直
接レーザ活性媒体を励起したのに対し、本実施例
では、中間に配置された励起用ランプ、例えば1
2について見れば、上半面から放射する光がレ
ーザ活性媒体141を直接励起する一方、下半面
から放射する光はレーザ活性媒体142を直接励
起し、その利用効率が高まる。他の中間に配置さ
れた励起用ランプ153についても全く同様で、
その光は上下のレーザ活性媒体142および143
の励起に有効に利用される。この結果、第3図に
示すように同一の電気入力エネルギーに対し、よ
り大きなレーザ光出力エネルギーが得られる。
すなわち、第3図は励起用ランプに与えた電気
入力エネルギーと、レーザ活性媒体から得られる
レーザ光出力エネルギーとの関係を示したもので
ある。図中実線イが本実施例の場合の結果で、電
気入力エネルギーは4個の励起用ランプに均等に
与えた電気エネルギーの総和で、レーザ光出力エ
ネルギーは3個のレーザ活性媒体からの3本の出
射レーザビームをシリンドリカルレンズで1点に
焦光したものについて表わしてある。これを、同
図中破線ロで示した。1個のレーザ活性媒体の両
側にそれぞれ1個の励起用ランプを備えた従来の
ものに比較すると、例えば600Jの電気入力エネル
ギーに対し、従来のものでは12Jのレーザ光出力
エネルギーが得られたのに対し本実施例では16J
のレーザ光出力エネルギーが得られ、効率が2%
から2.7%に向上している。
第4図は、本発明の他の実施例を示す構成図で
ある。上述した実施例が、円柱状の励起用ランプ
15を用いていたのに対し、本実施例では偏平形
状の励起用ランプ18(181〜184)を用いて
いる。
すなわち、各励起用ランプ18は、幅55mm、高
さ5mm、長さ150mmの偏平形状で肉厚がほぼ1mm
の石英製の真空容器内にXeガスを封入したもの
であり、第5図に示すように、レーザ活性媒体1
4に対し、相互に主面が平行となるように配置し
てある。
第1図に示したように、板状のレーザ活性媒体
14に対し励起用ランプが円柱状であると、レー
ザ活性媒体14に入射する励起光の強度分布がレ
ーザ活性媒体14の幅方向に不均一となり、その
方向に温度分布が生じて、特に高出力を得ようと
すると、レーザの品質が劣化したり、熱歪によつ
てレーザ活性媒体14が破壊されたりすることも
考えられる。このため、第1図のような構造では
励起用ランプ15の内径に対しレーザ活性媒体1
4の幅はほぼ2倍が限界である。これに対し、本
実施例のように板状のレーザ活性媒体14に合せ
た偏平形状の励起用ランプ18を用いることによ
り、上記幅方向の温度分布を解消し、一層の高出
力化がはかれるとともに、幅の広い大口径のレー
ザ出力ビームを取り出すことができる。
なお、励起用ランプ18は、その内部に、主面
に平行に延在する帯状の対向電極が配置される
が、その全長にわたつて均一な放電が行なわれる
ようにするために、真空容器の少なくとも一方の
主面外表面に、上記対向電極間の放電経路に沿つ
て、導電性膜を被着することが望ましい。この場
合、中間に配置される励起用ランプ182,183
および両端の励起用ランプ181,184のレーザ
活性媒体14に面する側に関しては、例えばITO
膜等のように、少なくともレーザ活性媒体14の
有効吸収帯の光に対して透光性を有するものであ
ることが必要である。両端の励起用ランプ181
184のレーザ活性媒体14に面しない側につい
てはこのような制約はなく、金属,例えば金メツ
キすることにより、リフレクタとしての機能をも
たせることもできる。
以上、3個のレーザ活性媒体と4個の励起用ラ
ンプとを交互に配置した場合を例に説明したが、
レーザ活性媒体は2以上の任意の数nでよく、励
起用ランプはそれより1個多い数であれば、上述
したと同様に効率向上の効果が得られる。
また、上述した実施例ではレーザ活性媒体14
としてレーザガラスを用いたが、例えばNd:
YAG,Nd:GGG、YLF等、他のレーザ活性媒
体を用いてもよい。
さらに、リフレクタ11は、方形断面構造のも
のを用いたが、円や楕円形状の断面構造としても
よい。特に、第1図の実施例では両端のレーザ活
性媒体141,143および励起用ランプ151
154に面する内面を、励起用ランプを焦点に配
置した放物曲面状に形成することにより、円柱状
の励起用ランプからの光を平面状のレーザ活性媒
体主面に有効に集光させることができる。また、
内面の光反射性を向上させるために金メツキを施
したが、銀メツキに酸化防止膜を施したものや
BaSO4などを用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、複数の
スラブ形のレーザ活性媒体と、それより1個多い
励起用ランプとを交互に積層したことにより、励
起光の利用効率を高め、同一の電気入力エネルギ
ーに対してより高いレーザ光出力エネルギーを得
ることができる。
また、複数のレーザ活性媒体の各々の対向主面
の両側に隣接して励起用ランプを配置したため、
各レーザ活性媒体を両側から対称的に直接に、か
つ均等に励起することができ、また、励起用ラン
プの放射エネルギを無駄なく有効に利用すること
ができる。
のみならず、本発明によれば、複数のレーザ活
性媒体の出射レーザビームを同時に取り出すこと
ができ、同時に多点の溶接や穴あけ加工等が行な
える同時各点レーザ発振装置を実現することがで
きる。
励起光の有効利用という点では、例えば1個の
円柱状の励起用ランプの周囲に複数の円柱状レー
ザ活性媒体を配置する構造も考えられるが、その
場合、励起用ランプおよび各レーザ活性媒体をそ
れぞれ楕円体の焦点に配置するような複雑な形状
のリフレクタを用いる必要があることもあつて、
その集積化には限界があるのに対し、本発明によ
れば、スラブ形のレーザ活性媒体を用いたことに
より、それを平行に積層することによつて、多く
のレーザ活性媒体をきわめて小形かつ単純な外形
に集積することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2
図aおよびbはレーザ活性媒体を示す側面図およ
び正面図、第3図は電気入力エネルギーに対する
レーザ光出力エネルギーの関係を示す図、第4図
は本発明の他の実施例を示す構成図、第5図は側
面図である。 14(141〜143)……レーザ活性媒体、1
4A,14B……対向主面、15(151〜15
),18(181〜184)……励起用ランプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 レーザ光を複数回反射させる互いに平行な対
    向主面を有する板状のレーザ活性媒体と、このレ
    ーザ活性媒体の上記対向主面に隣接して配置され
    当該レーザ活性媒体を光励起する励起用ランプと
    を備えた固体レーザ発振装置において、n個(n
    は2以上の自然数)のレーザ活性媒体とn+1個
    の励起用ランプとを上記対向主面と直交する方向
    に交互に配置し、かつ各レーザ活性媒体の主面が
    相互にほぼ平行になるように配置したことを特徴
    とする固体レーザ発振装置。 2 励起用ランプを互いに平行な対向主面を有す
    る偏平形状とし、その主面と各レーザ活性媒体の
    主面とが相互にほぼ平行になるように配置したこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体
    レーザ発振装置。
JP59203002A 1984-09-29 1984-09-29 固体レ−ザ発振装置 Granted JPS6182489A (ja)

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