JPH0366185A - スラブ型レーザ発振装置 - Google Patents

スラブ型レーザ発振装置

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JPH0366185A
JPH0366185A JP20232589A JP20232589A JPH0366185A JP H0366185 A JPH0366185 A JP H0366185A JP 20232589 A JP20232589 A JP 20232589A JP 20232589 A JP20232589 A JP 20232589A JP H0366185 A JPH0366185 A JP H0366185A
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JP
Japan
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slab
laser medium
optical
high reflection
optical axis
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JP20232589A
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English (en)
Inventor
Akitaka Yamada
山田 明孝
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01S3/0606Crystal lasers or glass lasers with polygonal cross-section, e.g. slab, prism
    • HELECTRICITY
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    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08072Thermal lensing or thermally induced birefringence; Compensation thereof
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    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
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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】 [発明の目的]、 (産業上の利用分野) 本発明はスラブ型レーザ発振装置に関する。
(従来の技術) 第4図はYAGレーザなどの固体レーザ発振装置の構成
図であって、かかる装置はロッド形状に形成された固体
レーザ媒質1を光共振器を構成する出力ミラー2と反射
ミラー3との光軸上に配置し、かつ固体レーザ媒質1の
側面側にKrアークランプやXeフラッシュランプなど
の励起用光源4.4を配置した構成となっている。又、
固体レーザ媒質1には熱が生じることから、この固体レ
ーザ媒質1の周囲には冷却水が流されている。
このような構成により励起用光源4.4により固体レー
ザ媒質1が光励起されると、出力ミラー2と反射ミラー
3との間で光共振が生じて出力ミラー2からレーザ光5
が出力される。
ところが、このようなレーザ発振装置では固体レーザ媒
質1に熱が生じ、この熱の温度分布ははぼ中心はど高く
周囲に向かうに従って低くなっている。通常の固体レー
ザ媒質(YAGなど)では屈折率の温度変化は正となっ
ており、温度が高いほど屈折率は高くなる。この温度勾
配が原因となって光の屈折率分布や彫版が発生し、光路
差が生じるうえ(熱レンズ効果)、固体レーザ媒質1に
ストレス(熱ストレス効果)が生じて出力されるレーザ
光5に影響を与えている。
そこで、熱レンズ効果の影響を軽減するためにスラブ型
レーザ発振装置が用いられている。第5図は同装置の構
成図であって、同図(a)はスラブレーザ媒質6の厚み
方向を見た図であり、同図(b)はスラブレーザ媒質6
の幅方向を見た図である。このスラブレーザ媒質6は断
面が矩形に形成されるとともに長手方向の両端部にそれ
ぞれ厚さ方向に対して所定角度の傾斜面7.8が形成さ
れれている。この場合、スラブレーザ媒質6の冷却は、
厚さ方向で互いに対向する各面9,10側に冷却水が流
されて行われる。このような構成であればスラブレーザ
媒質6が各励起光源4.4により光励起されると、レー
ザはスラブレーザ媒質6内の厚さ方向で反射しながら伝
播するとともに出力ミラー2と反射ミラー3との間で複
数回往復し、この結果としてレーザ光11が出力される
このように厚み方向についてはレーザが固体レーザ媒質
6内を反射しながら伝播するので、中心の温度が高い温
度分布があるにもかかわらず、屈折率分布は均一化され
てストレス分布も平均化されるが、第5図(b)に示す
ようにスラブレーザ媒質6の幅方向でレーザの伝播方向
を見ると、レーザは直線的に伝播していることが分かる
。スラブレーザ媒質6の幅方向での温度分布は、理想的
均一励起及び温度分布は困難であるので、通常は曲線Q
に示すように中央部はど高く側面に向かうに従って低く
なっている。
しかるに、このような温度分布を補正するために第6図
に示すように光共振器内に例えば円柱レンズ12を配置
して熱レンズ効果の影響を軽減している。しかし、円柱
レンズ12を配置する場合、円柱レンズ12の光軸調整
が難しく、かつ円柱レンズ12の配置によりレーザ光1
1の出力が低下する。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように熱レンズ効果の影響を無くすことが難しく
、円柱レンズを配置して熱レンズ効果を軽減しようとし
ても光軸調整を必要とするとともにレーザ光11の出力
が低下する。
そこで本発明は、熱レンズ効果の影響を無くすことがで
きるスラブ型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) 本発明は、断面が矩形に形成されかつ長手方向の両端部
にそれぞれ厚さ方向に対して所定角度の傾斜面が形成さ
れたスラブレーザ媒質と、このスラブレーザ媒質を励起
する励起手段と、傾斜面の一方に対面して配置された出
力光学系と、傾斜面の他方に対面して配置されて出力光
学系とともに光共振器を構成する高反射光学系とを備え
たスラブ型レーザ発振装置において、高反射光学系は一
対のほぼ直角の屈曲反射面を有し、これら一対の屈曲反
射面で作、る山状の頂部が光共振器の光軸上に位置しか
つ光共振器の光軸を中心にして2等分した各領域に屈曲
反射面の屈曲部が領域の中心線上に位置するとともに屈
曲部がスラブレーザ媒質の幅方向に直交するようにして
屈曲反射面を対面させて上記目的を達成しようとするス
ラブ型レーザ発振装置である。
(作用) このような手段を備えたことにより、励起手段によりス
ラブレーザ媒質が励起されると、このスラブレーザ媒質
内をレーザは反射しながら伝播するとともに、光共振器
を構成する出力光学系と高反射光学系との間では高反射
光学系により光共振器の光軸を中心にスラブレーザ媒質
の幅方向に対して2領域に分けられた各屈曲反射面でそ
れぞれレーザが反転される。この結果、スラブレーザ媒
質の厚さ及び幅方向に対する温度分布の影響が均一化さ
れる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。なお、第5図と同一部分には同一符号を付してその
詳しい説明は省略する。
第1図はスラブ型レーザ発振装置の構成図であり、第2
図は外観図である。同図において20は高反射ミラーで
あって、この高反射ミラー20は出力ミラー2とともに
に光共振器を構成している。
そして、この光共振器の光軸にスラブレーザ媒質6が配
置されている。高反射ミラー20は、一対のほぼ直角の
屈曲反射面を有し、これら一対の屈曲反射面で作る山状
の頂部が光共振器の光軸上に位置しかつ光共振器の光軸
を中心にして2等分した各領域に屈曲反射面の屈曲部が
それぞれ領域の中心線上に位置するとともに屈曲部がス
ラブレーザ媒質6の幅方向に直交するようにして屈曲反
対面を対面させた構成のもので、具体的には、4面の平
面ミラー21,22,23.24を2枚1組例えば平面
ミラー21と22.23と24によりほぼ直角な各屈曲
反射面を形成している。つまり4面の平面ミラー21,
22,23.24をW字状にそれぞれ90°の角度をも
って配置した構成となっている。そして、この高反射ミ
ラー20はW字の中間位置と光共振器の光軸とが一致し
かつスラブレーザ媒質6の幅方向を見る方向から見た場
合にW字となるように配置されている。なお、各平面ミ
ラー21,22,23.24は誘電体多層膜で形成され
る高反射面となっている。
次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
スラブレーザ媒質6が各励起光源4,4により光励起さ
れると、レーザはスラブレーザ媒質6内の厚さ方向で反
射しながら伝播す名。そして、出力ミラー2と反射ミラ
ー3との間で複数回往復してレーザ光21として出力さ
れるが、このときレーザは光共振器の光軸を中心に分け
たスラブレーザ媒質6の幅方向の各領域においてそれぞ
れ反転される。すなわち、第3図を参照して光共振器の
光軸Sで分けられた一方の領域について説明すると、例
えば経路aでスラブレーザ媒質6から出力されたレーザ
は平面ミラー22.21で反射して経路すを通ってスラ
ブレーザ媒質6に入り、又経路Cでスラブレーザ媒質6
から出力されたレーザは平面ミラー22.21で反射し
て経路dを通ってスラブレーザ媒質6に入る。これによ
り、温度分布elを通るレーザは温度分布e2を通るレ
ーザと重なり、又温度分布e3を通るレーザは温度分布
e4を通るレーザと重なる。しかるに、スラブレーザ媒
質6の幅方向の温度分布Qは高反射ミラー20により光
軸Sで分けられた各領域において反転して温度分布Q′
となる。しかるに、これら温度分布QとQ′とが重なり
合って温度分布は均一化される。
このようにしてレーザは出力ミラー2と高反射ミラー2
0との間で複数回往復してレーザ光21として出力され
る。
このように上記一実施例においては、スラブレーザ媒質
6内をレーザは反射しながら伝播するとともに光共振器
を構成する出力ミラー2と高反射ミラー20との間で高
反射ミラー20により光共振器の光軸を中心にスラブレ
ーザ媒質6の幅方向に対して2領域に、分けられてそれ
ぞれの領域において反転されて伝播するので、熱レンズ
効果が原因による屈折率差や彫版などで生じる光路差を
補正でき、スラブレーザ媒質6の厚さ方向における温度
分布が均一化できるとともに幅方向の温度分布が均一化
できて熱レンズ効果を非常に小さくできる。これにより
、スラブレーザ媒質6の幅方向におけるレーザ光21の
広がり角を15′″n6から5′″′1程度に狭くでき
る。又、第3図に示すようにレーザが例えばスラブレー
ザ媒質6の中央部と短部とを交互に通過するので、利得
が平均化されてマルチモードなとでは中央部がマーキン
グに適した比較的平坦なレーザ光が得られる。
なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形しても良い。例えば、高
反射ミラー201は直角三角状のプリズムを組み合わせ
た構成としても良い。
[発明の効果] 以上詳記したように本発明によれば、厚み方0 向及び幅方向とも熱レンズ効果の影響を無くすことがで
きるスラブ型レーザ発振装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明に係わるスラブ型レーザ発振
装置の一実施例を説明するための図であって、第1図は
構成図、第2図は外観図、第3図は反射ミラーの作用を
説明するための図、第4図乃至第6図は従来技術の構成
図である。 2・・・出力ミラー、4・・・励起用光源、6・・・ス
ラブレーザ媒質、20・・・高反射ミラー 21,22
゜23.24・・・平面ミラー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 断面が矩形に形成されかつ長手方向の両端部にそれぞれ
    厚さ方向に対して所定角度の傾斜面が形成されたスラブ
    レーザ媒質と、このスラブレーザ媒質を励起する励起手
    段と、前記傾斜面の一方に対面して配置された出力光学
    系と、前記傾斜面の他方に対面して配置されて前記出力
    光学系とともに光共振器を構成する高反射光学系とを備
    えたスラブ型レーザ発振装置において、前記高反射光学
    系は一対のほぼ直角の屈曲反射面を有し、前記一対の屈
    曲反射面で作る山状の頂部が前記光共振器の光軸上に位
    置しかつ前記光共振器の光軸を中心にして2等分した各
    領域に前記屈曲反射面の屈曲部が前記領域の中心線上に
    位置するとともに前記屈曲部が前記スラブレーザ媒質の
    幅方向に直交するようにして前記屈曲反射面を対面させ
    たことを特徴とするスラブ型レーザ発振装置。
JP20232589A 1989-08-04 1989-08-04 スラブ型レーザ発振装置 Pending JPH0366185A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0831567A1 (en) * 1996-04-08 1998-03-25 Fanuc Ltd Slab laser oscillator
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