JPH0387083A - Laser equipment - Google Patents

Laser equipment

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Publication number
JPH0387083A
JPH0387083A JP23398989A JP23398989A JPH0387083A JP H0387083 A JPH0387083 A JP H0387083A JP 23398989 A JP23398989 A JP 23398989A JP 23398989 A JP23398989 A JP 23398989A JP H0387083 A JPH0387083 A JP H0387083A
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JP
Japan
Prior art keywords
laser
cylindrical curved
partial cylindrical
excitation light
partial
Prior art date
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Pending
Application number
JP23398989A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noboru Nakano
昇 中野
Naoki Kubota
尚樹 久保田
Yoshihisa Miyamoto
宮本 善久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce the bias of light pumping, uniformize the light radiated from medium, and increase irradiation light energy, by constituting a light converging body of a member having a reflecting surface formed by using partial cylindrical surfaces and partial plane surfaces which surround uniformly a columnar type laser medium and a columnar type pumping light source, in an axially parallel symmetrical manner. CONSTITUTION:The title equipment is constituted of the following; a laser rod 12 composed of an axially symmetrical columnar type laser medium, a cylindrical type pumping lamp 11 arranged so as to be adjacent and parallel with the rod, and a light converging body 10 having a reflecting surface formed by using two partial cylindrical surfaces and two partial plane surfaces surrounding practically uniformly the rod and the lamp in an axially parallel symmetrical manner. In this constitution, central lines 21, 22 of the partial cylindrical surfaces, the axial center 32 of the rod 12, and the axial center 31 of the lamp 11 are arranged on the same plane; the axial center of the rod 12 facing the partial cylindrical surface is positioned on the center line 22 of the curved surface; the axial center 31 of the lamp 11 is shifted at a position nearer to the curved surface than the center line 21, on a plane l connecting the center lines 21, 22. Thereby the difference in the light intensity distribution is set within the range of about 20%, and uniform irradiation can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は、レーザ装置に係り、特に、1つ又はそれ以上
の軸対称の柱状のレーザ媒質と、該レーザ媒質に相隣り
合って互いに平行に配列された1つ又はそれ以上の柱状
の励起光源と、該レーザ媒質と該励起光源とをそれらの
軸方向に並進対称的に実質均一に囲む、2つの部分円筒
曲面及び2つ又はそれ以上の部分平面より形成される反
射面を有する集光体とで構成されるレーザ装置の改良に
関するものである。
The present invention relates to a laser device, and more particularly, one or more axially symmetrical columnar laser media, and one or more columnar excitation light sources arranged parallel to each other adjacent to the laser medium. and a light condenser having a reflective surface formed by two partial cylindrical curved surfaces and two or more partial flat surfaces, which substantially uniformly surrounds the laser medium and the excitation light source in translational symmetry in their axial directions. This invention relates to an improvement of a laser device consisting of the following.

【従来の技術】[Conventional technology]

レーザ光は一般の自然放射光と異なり、可干渉性があり
単色性が優れる等の種々の特徴がある。 このような特徴を有するため、レーザ光は、高精度、高
感度の測定や、計測、非線形光学の研究、あるいは光通
信等に広く応用されている。 このようなレーザ光を発振し、又は、増幅するためのレ
ーザ装置としては、例えばWalt13r KOeCh
ner: 5olid−8tate La5er En
gineering、 p、301−306 (Spr
inger Verlag、 1976 )や特開昭5
1−40894に開示されている如く、第21図に示す
ように、楕円筒からなる集光体10の2焦点41.42
にレーザ(媒質)ロッド12と励起ランプ11とを置く
タイプの装置が最も広く用いられている。この配置は幾
何学の定理に基づいていて、集光性が高い、このタイプ
では、レーザロッド12と励起ランプ11とが接近して
配置されたものが最も高効率である。又、特開昭50−
85291には、第22図に示すように、レーザロッド
12の両側に2本の励起ランプ11.13を配置したも
のや、第23図に示すように、励起ランプ11の両開に
2本のレーザロッド12.14を配置したものが開示さ
れている。 しかしながら、いずれにしても、楕円の焦点41.42
.43.44に励起ランプ11.13とレーザロッド1
2.14を配置しているので、励起ランプからの光の強
度がレーザロッドの軸心付近で極端に高くなり、レーザ
ビームを発振あるいは増幅した場合、光学素子の破壊限
界に達し、ビーム全体として大きな出力エネルギを得る
ことができないという問題点を有していた。更に、レー
ザロッド上に励起ランプの光が当たらない部分が生じ、
ビーム全体としては出力低下になるという問題点も有し
ていた。 前記のような問題点を解消して、楕円筒の2焦点に励起
ランプとレーザロッドとの軸心を配置したことに起因す
る、レーザロッドでの励起ランプの光が当たらない部分
の発生を抑制し、励起の屑りを低減できるレーザ発振装
置が、特開昭62−1&3193に開示されている。こ
の装置は、第24図に示す如く、楕円筒からなる集光体
10の一方の焦点41に励起光源11の軸心31が、も
う一方の焦点42にレーザロッド12内の点があリ、且
つレーザロッド12の軸心32が2焦点41.42の間
にずれるように配置したものであるこの装置によれば、
レーザロッドがらの光の強度分布も改善されるが、分布
の均一化の程度は不十分で、強度最大の位置がレーザロ
ッドの軸心がらずれるにすぎないという問題点を有して
いた。 又、前記W、 Koechnerの文献には、集光体の
断面が円、円弧と直線又は卵形の焦点を結ばないタイプ
のレーザ装置も開示されている。このタイプでレーザロ
ッドと励起ランプとが接近して結合された装置は、製作
が容易で、レーザ強度の分布も改善される。 しかしながら、楕円筒型の装置に比べると効率が低いと
いう問題点を有する。更に、レーザ強度の分布は、楕円
筒型に比べると改善されているが未だ十分ではないとい
う問題点も有する。 更に、前記W、 Koechnerの文献や特開昭62
−262480には、励起光源を複数設けた多重結合型
のレーザ装置も開示されている。このような多重結合型
の方が、単光源よりもロンド断面でのレーザ強度の均一
性が向上する。 しかしながら、S戒が複雑化し、装置が大型化するとい
う問題点もあり、用途によっては適していない。 本発明は、上述のような従来例の問題に鑑みてなされた
ものであり、その課題は、レーザ媒質から放射される光
の強度分布の均一度を高く保ち、且つ、レーザ媒質を効
率良く光励起することができ、しかも小型化可能なレー
ザ装置を提供することにある。
Laser light differs from general natural radiation light in that it has various characteristics such as being coherent and having excellent monochromaticity. Because of these characteristics, laser light is widely applied to high-precision, high-sensitivity measurements, metrology, research on nonlinear optics, optical communications, and the like. As a laser device for oscillating or amplifying such laser light, for example, Walt13r KOeCh
ner: 5olid-8tate La5er En
gineering, p, 301-306 (Spr.
inger Verlag, 1976) and Japanese Patent Application Publication No. 5
1-40894, as shown in FIG.
The most widely used type of device is a device in which a laser (medium) rod 12 and an excitation lamp 11 are placed in the center. This arrangement is based on a geometrical theorem, and in this type, which has a high light condensing property, the one in which the laser rod 12 and the excitation lamp 11 are arranged closely has the highest efficiency. Also, Japanese Patent Application Publication No. 1973-
As shown in FIG. 22, the 85291 has two excitation lamps 11.13 arranged on both sides of the laser rod 12, and as shown in FIG. An arrangement of laser rods 12, 14 is disclosed. However, in any case, the focus of the ellipse 41.42
.. 43.44 Excitation lamp 11.13 and laser rod 1
2.14, the intensity of the light from the excitation lamp becomes extremely high near the axis of the laser rod, and when the laser beam is oscillated or amplified, the destruction limit of the optical element is reached and the beam as a whole This had the problem that large output energy could not be obtained. Furthermore, there are parts of the laser rod that are not illuminated by the excitation lamp light.
Another problem was that the output of the beam as a whole was reduced. Eliminates the above-mentioned problems and suppresses the occurrence of parts of the laser rod that are not illuminated by the excitation lamp light, which is caused by arranging the axes of the excitation lamp and laser rod at the two focal points of the elliptical cylinder. However, a laser oscillation device capable of reducing excitation debris is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-1 & 3193. In this device, as shown in FIG. 24, the axis 31 of the excitation light source 11 is located at one focal point 41 of a condenser 10 made of an elliptical cylinder, and the point within the laser rod 12 is located at the other focal point 42. According to this device, in which the axis 32 of the laser rod 12 is arranged so as to be shifted between the two focal points 41 and 42,
Although the intensity distribution of the light from the laser rod is also improved, the degree of uniformity of the distribution is insufficient, and there is a problem in that the position of maximum intensity is simply shifted from the axis of the laser rod. The above-mentioned document by W. Koechner also discloses a non-focal type laser device in which the cross section of the condenser is circular, arc-straight, or oval. This type of device in which the laser rod and excitation lamp are closely coupled is easy to manufacture and provides improved laser intensity distribution. However, it has a problem of lower efficiency than an elliptical cylinder type device. Furthermore, although the distribution of laser intensity is improved compared to the elliptical cylinder type, there is also the problem that it is still not sufficient. Furthermore, the above-mentioned W. Koechner literature and JP-A-62
-262480 also discloses a multiple coupling type laser device provided with a plurality of excitation light sources. Such a multiple coupling type improves the uniformity of the laser intensity in the Rondo cross section than a single light source. However, there are problems in that the S precepts become complicated and the device becomes large, so it is not suitable for some applications. The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and its object is to maintain a high degree of uniformity in the intensity distribution of light emitted from a laser medium, and to efficiently optically excite the laser medium. The object of the present invention is to provide a laser device that can be miniaturized.

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

本発明は、レーザ装置を、1つ又はそれ以上の軸対称の
柱状のレーザ媒質と、該レーザ媒質に相隣り合って互い
に平行に配列された1つ又はそれ以上の柱状の励起光源
と、該レーザ媒質と該励起光源とをそれらの軸方向に並
進対称的に実質均一に囲む、2つの部分円筒曲面及び2
つ又はそれ以上の部分平面より形成される反射面を有す
る集光体とで構成し、該部分円筒曲面の中心線、前記レ
ーザ媒質の軸心及び前記励起光源の軸心が同−平面内に
あって、且つ前記反射面の部分円筒曲面に相対している
2つのレーザ媒質、1つのレーザ媒質と1つの励起光源
、又は2つの励起光源のうち少なくとも1つの軸心を、
その部分円筒曲面の中心線よりもその部分円筒曲面に近
い位置にシフトすることにより、前記課題を達成したも
のである。 本発明は、又、レーザ装置を、1つの柱状の励起光源と
、該励起光源を囲んで、互いに平行に配列された4つの
柱状のレーザ媒質と、該レーザ媒質と前記励起光源とを
それらの軸方向に並進対称的に実質均一に囲む、4つの
部分円筒曲面又は4つの部分円筒曲面及び4つ又はそれ
以上の部分平面より形成される反射面を有する集光体と
で構成し、前記励起光源の軸心を直交する2平面の交線
と一致させ、且つ2つの部分円筒曲面の中心線及びそれ
らの部分円筒曲面に相対している2つのレーザ媒質の軸
心を該直交する2平面を形成する1つの平面内とし、池
の2つの部分円筒曲面の中心線及びそれらの部分円筒曲
面に相対している池の2つのレーザ媒質の軸心を該直交
する2平面を形成するもう1つの平面内として、且つ前
記反射面の部分円筒曲面に相対している4つのレーザ媒
質のうち少なくとも1つの軸心を、その部分円筒曲面の
中心線よりもその部分円筒曲面に近い位置にシフトする
ことにより、前記課題を達成したものである。 本発明は、又、レーザ装置を、1つの柱状のレーザ媒質
と、該レーザ媒質を囲んで、互いに平行に配列された4
つの柱状の・励起光源と、該レーザ媒質と該励起光源と
をそれらの軸方向に並進対称的に実質均一に囲む、4つ
の部分円筒曲面又は4つの部分円筒曲面及び4つ又はそ
れ以上の部分平面より形成される反射面を有する集光体
とで構成し、前記レーザ媒質の軸心を直交する2平面の
交線と一致させ、且つ2つの部分円筒曲面の中心線及び
それらの部分円筒曲面に相対している2つの励起光源の
軸心を該直交する2平面を形成する1つの平面内とし、
他の2つの部分円筒曲面の中心線及びそれらの部分円筒
曲面に相対している他の2つの励起光源の軸心を該直交
する2平面を形成するもう1つの平面内として、且つ前
記反射面の部分円筒曲面に相対している4つの励起光源
のうち少なくとも1つの軸心を、その部分円筒曲面の中
心線よりもその部分円筒曲面に近い位置にシフトするこ
とにより、前記課題を達成したものである。
The present invention provides a laser device including one or more axially symmetrical columnar laser media, one or more columnar excitation light sources arranged parallel to each other and adjacent to the laser medium; two partially cylindrical curved surfaces substantially uniformly surrounding the laser medium and the excitation light source in translational symmetry in their axial directions;
a light condenser having a reflective surface formed by one or more partial planes, and the center line of the partial cylindrical curved surface, the axis of the laser medium, and the axis of the excitation light source are in the same plane. and the axis of at least one of two laser media, one laser medium and one excitation light source, or two excitation light sources that are opposite to the partially cylindrical curved surface of the reflective surface,
The above object is achieved by shifting the position closer to the partial cylindrical curved surface than the center line of the partial cylindrical curved surface. The present invention also provides a laser device including a columnar excitation light source, four columnar laser media surrounding the excitation light source and arranged in parallel to each other, and a combination of the laser medium and the excitation light source. and a light condenser having a reflective surface formed by four partial cylindrical curved surfaces or four partial cylindrical curved surfaces and four or more partial planes substantially uniformly surrounding translationally symmetrical in the axial direction, and the excitation The axis of the light source is aligned with the intersection line of two orthogonal planes, and the center line of the two partial cylindrical curved surfaces and the axes of the two laser media facing the partial cylindrical curved surfaces are aligned with the two orthogonal planes. The center lines of the two partial cylindrical curved surfaces of the pond and the axes of the two laser media of the pond facing those partial cylindrical curved surfaces are within one plane forming the two orthogonal planes. Shifting the axis of at least one of the four laser media that is in a plane and faces the partial cylindrical curved surface of the reflective surface to a position closer to the partial cylindrical curved surface than the center line of the partial cylindrical curved surface. Thus, the above-mentioned problem has been achieved. The present invention also provides a laser device including one columnar laser medium and four columns arranged parallel to each other surrounding the laser medium.
four columnar excitation light sources, four partial cylindrical curved surfaces or four partial cylindrical curved surfaces and four or more portions that substantially uniformly surround the laser medium and the excitation light source in translational symmetry in their axial directions; and a condenser having a reflective surface formed from a flat surface, the axis of the laser medium being aligned with the intersection line of two orthogonal planes, and the center line of two partial cylindrical curved surfaces and the partial cylindrical curved surfaces thereof. The axes of the two excitation light sources facing each other are within a plane forming the two orthogonal planes,
The center lines of the other two partial cylindrical curved surfaces and the axes of the other two excitation light sources facing the partial cylindrical curved surfaces are within another plane forming the two orthogonal planes, and the reflecting surface The above object is achieved by shifting the axis of at least one of the four excitation light sources facing the partial cylindrical curved surface to a position closer to the partial cylindrical curved surface than the center line of the partial cylindrical curved surface. It is.

【作用及び効果】[Action and effect]

本発明に係るレーザ装置においては、集光体として、柱
状レーザ媒質と柱状励起光源とをそれらの軸方向に並進
対称的に実質均一に囲む、部分円筒曲面及び部分平面よ
り形成される反射面を有するものを採用したので、これ
により、楕円筒の場合の強い集光性が緩和され、励起光
源がらの光がレーザ媒質を広範囲に均一に照射し、励起
するため、レーザ媒質の光励起の偏りを減少させ、レー
ザ媒質から放射される光を均一化することができる。 更に、励起光源及び/又はレーザ媒質の軸心を部分円筒
曲面の中心線よりも該部分円筒曲面に近い位置にシフト
させるようにしたので、これにより、励起光源からレー
ザ媒質に照射される光のエネルギが増大し、効率が向上
する。 このため、均一度の高い強度分布を有するレーザビーム
が放射されるようになり、ビーム径の大部分の光強度を
光学素子の破壊限界まで上げて、出力エネルギを大きく
することができるようになる。又、レーザ装置の小型化
が可能となり、しがち集光器の構造が簡単で製作費も安
いという利点もある。このため、レーザ出力の増大、レ
ーザ装置の小型化、及びレーザ装置の低価格化が全て可
能となり、レーザ光の産業上の用途が拡大されるという
利点もある。
In the laser device according to the present invention, a reflecting surface formed of a partial cylindrical curved surface and a partial plane, which substantially uniformly surrounds the columnar laser medium and the columnar excitation light source in translational symmetry in their axial directions, is used as the condenser. As a result, the strong light-gathering property of an elliptical cylinder is alleviated, and the light from the excitation light source uniformly irradiates and excites the laser medium over a wide range, reducing the polarization of the optical excitation of the laser medium. can be reduced and the light emitted from the laser medium can be made uniform. Furthermore, the axis of the excitation light source and/or the laser medium is shifted to a position closer to the partial cylindrical curved surface than the center line of the partial cylindrical curved surface, so that the light irradiated from the excitation light source to the laser medium is More energy, more efficiency. As a result, a laser beam with a highly uniform intensity distribution is emitted, making it possible to increase the light intensity of most of the beam diameter to the destructive limit of the optical element and increase the output energy. . Further, the laser device can be made smaller, and the structure of the condenser is simple and the manufacturing cost is low. Therefore, it is possible to increase the laser output, reduce the size of the laser device, and reduce the price of the laser device, which has the advantage of expanding the industrial applications of laser light.

【実施例】【Example】

以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。 第1図は、第1実施例の構成を示す断面図である。 この第1実施例は、1本の軸対称の柱状のレーザ媒質か
らなるレーザロッド12と、該レーザロッド12に相隣
り合って互いに平行に配列された1本の円筒状の励起ラ
ンプ11と、該レーザロッド12と該励起ランプ11と
をそれらの軸方向に並進対称的に実質均一に囲む、2つ
の部分円筒曲面及び2つの部分平面より形成される反射
面を有する集光体10とで構成されており、該部分円筒
曲面の中心線21.22、前記レーザロッド12の軸心
32及び前記励起ランプ11の軸心31が同一平面内に
あって、且つ前記反射面の部分円筒曲面に相対し゛てい
るレーザロッド12の軸心32が、その部分円筒曲面の
中心[22上にあり、方、前記励起ランプ11の軸心3
1が、中心線21と22を結ぶ平面℃上で、その部分円
筒曲面の中心線21よりもその部分円筒曲面に近い位置
にシフトされている。 このような配置にすると、集光体10の鏡面で反射され
た励起光が、レーザロッド12の表面を広く励起し、該
レーザロッド12から放射される光の強度分布は、第2
図の特性曲線Cに示すように、なだらかな曲線となる。 即ち、第2図において、特性曲線Aは、前記従来例の特
開昭51−40894 (第21図参照)で開示された
レーザ装置に関するものであり、光強度の分布が65%
程度の高低差を有している。又、特性曲線Bは、第3図
に示す如く、集光体10の断面形状を楕円でなく円と直
線とした比較例に関するものであり、光強度の分布の高
低差が20%程度にまで改善されている。しかし、この
第3図の比較例から放射されるレーザビームの光エネル
ギ総量は、前記第21図の従来例に比し40%程度減少
している。 これに対し、本発明の第1実施例の場合は、光強度の分
布が20%程度の高低差しか有さず、均一度が大きく改
善されている。しかも、本実施例のレーザ装置から放射
されるレーザビームの光エネルギ総量は、第3図の比較
例に比し、約15%も上昇している。 このように、本実施例においては、光強度の分布が改善
されるばかりでなく、光エネルギ総量も改善され高効率
となる。 このような高効率が得られる原因について、発明者らは
次のように考察した。即ち、第3図の比較例において、
励起ラング11から出た光のうち、垂線Aより左側に放
射される光は、全て再び励起ランプ11に戻り、レーザ
ロッド12の吸収に寄与することはない、これに対して
、第1実施例のように、励起ランプ11の軸心31を集
光体10の一方の円の中心21より外側(第1図の左1
)1!l)にずらすと、第1図中の折、4AやBに示す
ように、第3図の比較例では再び励起ランフ11に戻っ
ていた光が、レーザロッド12に吸収されるようになる
。このため、本実施例においては、前記比較例に比して
光エネルギの無駄がなく、その結果、比較例の場合より
も光エネルギ総量の高効率化が達成される。 ス、励起ランプ11から出た光が再び励起ランプ11に
戻ると、その戻った光が励起ランプ内のプラズマに再び
吸収される。このため、励起ランプ内のプラズマ温度が
上昇し、励起ランプ11の発光スペクトルが、集光体1
0のない場合に比して短波長側へ漏位し、レーザロッド
12の光吸収帯からずれていく、従って、第3図の比較
例に比較すると第1実施例の方が好適な配置となり、こ
のことも、光エネルギ総量の高効率化に寄与していると
考えられる。 更に、第1実施例においては、励起ランプ11の軸心3
1を集光体10の一方の部分円筒曲面の中心線21より
も外測に移動させることにより、その移動させた分だけ
集光体10の部分円筒曲面の中心R21,22を近接さ
せることが可能となる。このため、第3図の比較例に比
し、(R2−R+)の大きさだけ集光体10、従ってレ
ーザ装置を小型化することができるようになる。 なお、集光体10の端から励起ランプ11の軸心31ま
での距離をR1とし、集光体10の半径をR2とすると
き、第1図に示した如く、R1が、R+ = 1 / 
2・R2 の点又はその近傍にある場合に、最も効率がよく望まし
い状態となることが確認できた。 R+ = 1/2・
R2の点の近傍としては、R1=1/2・R2の線が少
くとも励起ランプ11の内部にある位置関係がよい、な
お、本発明は、R1= 1 / 2R2の点、又はその
近傍に限定されるものではない。 第4図は、本発明の第2実施例の構成を示す断面図であ
る。 この第2実施例は、第1実施例と同様のレーザ装置にお
いて、励起ランプ11の軸心31を、該励起ランプ11
が相対している部分円筒曲面の中心線21上に配置し、
一方、レーザロッド12の軸心32を、・中心線21と
22を結ぶ平面℃上で、該レーザロッド12が相対して
いる部分円筒曲面の中心線22よりも該部分円筒曲面に
近い位置にシフトして配置したものである。 他の構成及び作用効果に関しては、第1実施例と同様で
あるので詳細な説明は省略する。 第5図は、本発明の第3実施例の構成を示す断面図であ
る。 この第3実施例は、第1実施例と同様のレーザ装置にお
いて、励起ランプ11の軸心31だけでなく、レーザロ
ッド12の軸心32も、該レーザロッド12を囲む一方
の部分円筒曲面の中心線22と励起ランプ11を囲む他
方の部分円筒曲面の中心線21を結ぶ平面(の延長上に
位置するように配置したものである。 このような配置にすると、集光体IOの鏡面で反射され
てレーザロッド12に向かう励起光が広範囲となり、レ
ーザロッド12の励起の遍りが減少するようになる。即
ち、レーザロッド12から放射される光の強度分布は、
第2図の特性曲線りに示すようになる。この特性曲線り
は、光強度分布の高低差が25%であって、前記第1実
施例の場合(20%程度)に比して、光強度の均一性は
若干悪化している。しかし、光エネルギの総量は、前記
第3図の比較例に比して約25%も上昇している。 この第3実施例は、更に第3図の比較例に比し、2X(
R2R1)の大きさだけ小型になっている。 なお、第3実施例においては、集光体10の端から励起
ランプ11の軸心31及びレーザロッド12の軸心32
までの距離をそれぞれR1及びR3とし、集光体IOの
円筒部分の半径をR2とするとき、第5図に示した如く
、R1及びR3が、R1= 1 / 2・R2 Rs −1/ 2・R2 の点、又はそれらの近傍にある場合に、最も効率が良く
望ましい状態となることが確認できた。即ち、このよう
な構成にすることにより、構造が簡単で、製作費も安く
、且つ、集光性の優れたレーザ装置が実現する。しかし
、本発明は、R1=1/2・R2、R3= 1 / 2
・R2の点、又はそれらの近傍に限定されるものではな
い。 第6図は、本発明の第4実施例の構成を示す断面図であ
る。 この第4実施例は、第1実施例と同様のレーザ装置にお
いて、更に、集光体10を構成する平面に、励起ランプ
11を囲む部分円筒の中心線21とレーザロッド12を
囲む部分円筒の中心線22を結ぶ平面に対して、約20
”の開き角を付けたものである。 このような配置にすると、集光体10の鏡面で反射され
てレーザロッド12に向かう励起光が増え、レーザロッ
ド12から放射される光の強度分布は、第2図の特性曲
線Eに示すようになる。この特性曲線Eは、光強度分布
の高低差が25%程度と改善されたまま、光エネルギの
総量は第3図の比較例に比して約30%も上昇している
。 なお、本実施例は第1実施例を改良したものであるが、
これに限定されることはなく、第2、第3実施例を同様
に改良してもよい。 第7図は、本発明の第5実施例の構成を示す断面図であ
る。 この第5実施例は、第1実施例と同様のレーザ装置にお
いて、更に、励起ランプ。11の反対側にも励起ランプ
13を追加し、2本の励起ランプ11.13により、1
本のレーザロッド12をその両開から励起するようにし
たものである。 この第5実施例においても、第1実施例と同様に、励起
ランプ11.13をそれぞれ囲む集光体10の部分円筒
曲面の中心!121.23が、それぞれ励起ランプ11
.13の軸心31.33とレーザロッド12の軸心32
を結ぶ平面上にあって、軸心31と33の間(即ちレー
ザロッド12に近くなる(1)にずらした位置になるよ
うに、励起ランプ11.13が配置されている。又、レ
ーザロッド12は、2本の励起ランプ11.13の軸心
31.33を結ぶ平面上の中央位置に配置されている。 本実施例においては、レーザロッド12が左右両側から
照射されるので、その断面でのレーザ強度の均一性が向
上する。 更に、本発明による配置のため、第1実施例で述べたの
と同様な理由により、光強度分布は、前記第22図の従
来例では、その高低差が65%程度あったものが、20
%程度にまで改善され、光エネルギ=iは、励起ランプ
11.13の軸心31.32を部分円筒曲面の中心線2
1.23上に配置した第8図の比較例に比し、約15%
も上昇した。又、この第5実施例は、第8図の比較例に
比し、2X(R2R1)の大きさだけ小型になっている
。 なお、本実施例では、R+ = 1 / 2・R2とし
たが、第1実施例と同様に、本発明は、R1=1/2・
R2の点、又はその近傍に限定されるものではない。 第9図は、本発明の第6実施例の構成を示す断面図であ
る。 この第6実施例は、第2実施例と同様のレーザ装置にお
いて、更に、レーザロッド12の反対側にもレーザロッ
ド14を追加し、1本の励起ランプ11により、2本の
レーザロッド12.14を励起するようにしたものであ
る。 この第6実施例においては、レーザロッド12.14を
囲む集光体10の部分円筒曲面の中心線22.24が、
レーザロッド12.14の軸心32.34と励起ランプ
11の軸心31を結ぶ平面の延長上に位置するように、
レーザロッド12.14が配置されている。又、励起ラ
ンプ11は、2本のレーザロッド12.14の軸心32
.34を結ぶ平面上の中央位置に配置されている。 このような配置にすると、集光体10の鏡面で反射され
た励起光がレーザロッド12.14の表面を広く励起し
、該レーザロッド12.14から放射される光の強度分
布は、第10図の特性曲線Fに示すように、なだらかな
曲線となる。即ち、第10図において、特性的IIAは
、前記従来例の特開昭50−85291 <第23図参
照)で開示されたレーザ装置に関するものであり、光強
度の分布が65%程度の高低差を有している。又、特性
曲線Bは、第11図に示す如く、レーザロッド12.1
4の軸心32.34を、部分円筒曲面の中心:422.
24上に配置した比較例に関するものであり、光強度の
分布の高低差が20%程度にまで改善されている。しか
し、第11図の比較例から放射されるレーザビームの光
エネルギ総量は、前記第23図の従来例(特性曲線A)
に比し40%程度減少している。これに対し、本発明の
第6実施例の場合は、光強度の分布が20%程度の高低
差しか有さず、均一度が大きく改善されている。 しかも、本実施例のレーザ装置から放射されるレーザビ
ームの光エネルギ総量は、第11図の比較例に比し、約
15%も上昇している。 このように、本実施例においては、光強度の分布が改善
されるばかりでなく、光エネルギ総量も改善され高効率
となる。 又、第10図の矢印に示すように、第11図の比較例の
場合の光強度分布く曲線B)が最大となる位置は、レー
ザ媒質の中心から大きくずれているが、第6実#1例の
場合の光強度分布(曲RFンが最大となる位置は、レー
ザ媒質の中心に近い。 このように光強度分布の非対称性が改善され、高い効率
が得られた原因について、発明者らは、次のように考察
した、即ち、第11図の比較例において、レーザロッド
12.14は、励起ランプ11に向いた面から強く励起
される0図に一例を示すように、集光#lOの円frI
状の部分にあたった光は、レーザロッド14に照射され
ずに通過してしまい、励起に寄与していない、一方、第
6実施例においては、同様の光は、第9図中に示すよう
に、レーザロッド14に照射され、励起に寄与している
。この結果、比較例よりも非対称性が改善され、高い効
率が得られる。 更に、第6実施例においては、集光体1oの部分円筒曲
面の中心線22.24をレーザロッド12.14の軸心
32.34よりも内側に移動させることにより、その移
動させた分だけ、集光体lOの部分円筒曲面の中心線2
2.24を近接させることが可能となる。このため、第
11図の比較例に比し、2x(R2−R+)の大きさだ
け集光体lO5従つtレーザ装置を小型化することがで
きるようになる。 なお、集光体10の端からレーザロッド12.14の軸
心32.34までの距離をR1とし、集光体10の半径
をR2とするとき、第9図に示した如く、R1が、 R+ = 1 / 2・R2 の関係が成立するようにすれば、最も効率がよく望まし
い状態となることが確認できたが、本発明はR+ = 
1 / 2・R2の点、又はその近傍に限定されるもの
ではない。 本実施例は、単一のレーザ装置内のレーザ媒質を、それ
ぞれレーザ発振器及びレーザ増幅器として作用させて、
装置を小型化したい時に好適である。 第12図は、本発明の第7実施例の構成を示す断面図で
ある。 この第7実施例は、第6実施例と同様のレーザ装置にお
いて、更に、レーザロッド12の右側に励起ランプ15
を追加し、該レーザロッド12を、2本の励起ランプ1
1.15により励起するようにしたものである。 前記励起ランプ15は、その軸心35が、該励起ランプ
15を囲む部分円筒曲面の中心線25とレーザロッド1
2の軸心32を結ぶ平面の延長上に位置するように配置
されている。 本実施例において、レーザロッド14は発振器に用い、
レーザロッド12は増幅器に用いることができる。追加
した励起ランフ15の電気入力エネルギを変えることに
より、増幅器の増幅率は自由に変えられる。 その池の内容は、第6実施例と同じであるため説明は省
略するが、光強度分布は、レーザロッド12.14共に
、第10図の曲線Fとほぼ同様のなだらかな分布を示し
た。 第13図は、本発明の第8実施例の構成を示す断面図で
ある。 この第8実施例は、第6実施例と同様のレーザ装置にお
いて、励起ランプ11の上下にレーザロッド■6.17
をそれぞれ追加し、4本のレーザロッド12.14.1
6.17を共通の1本の励起ランプ11により励起する
ようにしたものである。 前記レーザロッド16.17も、レーザロッド12.1
4と同様に、その軸心36.37が、該レーぜロッド1
6.17をそれぞれ囲む部分円筒曲面の中心!126.
27と励起ランプ11の軸心31を結ぶ平面の延長上に
位置するように配置されている。 その池の内容は第6実施例と同じであるため説明は省略
するが、光強度分布は、レーザロッド12.14.16
.17共に、第10図の曲線Fとほぼ同様のなだらかな
分布を示した。 本実施例は、レーザロッドの1つを発振器とし、残る3
つを増幅器として、多段増幅したい場合に好適である。 第14図は、本発明の第9実施例の構成を示す断面図で
ある。 この第9実施例は、第5実施例と同様のレーザ装置にお
いて、レーザロッド12の上下に励起ラング18.19
をそれぞれ追加し、4本の励起ランプ11.13.18
.19により1本のレーザロッド12を励起するように
したものである。 前記励起ランプ18.1つも、励起ランプ11.13と
同様に、その軸心38.39が、励起ランプ18.19
をそれぞれ囲む部分円筒曲面の中心線28.29とレー
ザロッド12の軸心32を結ぶ平面の延長上に位置する
ように配置されている。 その他の内容は、第5実施例と同じであるため説明は省
略するが、光強度分布は、第10図の曲線Fとほぼ同様
のなだらかな分布を示した。 なお、前記実施例においては、いずれも、励起ランプ1
1.13.15.18.19の外径が、レーザロッド1
2.14.16.17の外径と略同−とされていたが、
励起ランプのサイズとレーザ媒質のサイズの関係は、こ
れに限定されない。 特に、励起ランプの外径が小さい場合、点光源として見
えるようになるため、より集光性は高くなり、エネルギ
分布は少し不均一になるものの、エネルギ効率は向上す
る。又、レーザロッドの直径近くまで、集光体10の反
射面を近付けることも可能となり、より小型化できると
いう利点もある。 以下、上記思想に基づくレーザ装置の実施例について詳
細に説明する。 第15図は、本発明の第10実施例の構成を示す断面図
である。 この第10実施例では、第1実施例と同様のレーザ装置
において、ランプ外径がレーザロッド12の直径に比べ
て小さい励起ランプ11を用いている。 他の点は第1実施例と同じであるため説明は省略する。 本実施例では、エネルギ分布は第2図の曲線Cとほぼ同
様のなだらかな曲線を示し、高低差は22%程度であり
、エネルギ分布の悪化は大きくなかった。エネルギ効率
は、第1実施例より良く、第3図の比較例より20%上
昇していた。 又、本実施例では、反射面を、第16図に示す変形例の
ように、レーザロッド12の外径寸法近くまで小さくす
ることが可能である。従って、エネルギ効率、エネルギ
分布の高低差を変えることなく、小型化することが可能
である。 第17図は、本発明の第11実施例の構成を示す断面図
である。 この第11実施例では、第3実施例と同様のレーザ装置
において、ランプ外径がレーザロッド12の直径に比べ
て小さい励起ランプ11を用いている。 他の点については、第3実施例と同じであるため説明は
省略する。 この第11実施例でも、第3実施例と同じく、エネルギ
分布は第2図の曲線りとほぼ同様のなだらかな曲線を示
し、高低差は27%程度であり、エネルギ効率は第3図
の比較例より28%上昇していた。 第18図は、本発明の第12実施例の構成を示す断面図
である。 この第12実施例では、第5実施例と同様のレーザ装置
において、ランプ外径がレーザロッド12の直径に比べ
小さい2本の励起ランプ11.13を用いている。 他の点については、第5実施例と同じであるため説明は
省略する。 この第12実施例におけるエネルギ分布の高低差は22
%であり、エネルギ効率は第8図の比較例に比べ20%
上昇していた。 第19図は、本発明の第13実施例の構成を示す断面図
である。 この第13実施例では、第7実施例と同様のレーザ装置
において、励起ランプ11の外径がレーザロッド12.
14の直径に比べて小さく、励起ランプ15の外径が励
起ランプ11の外径に比べて更に小さいものを用いてい
る。又、レーザロッド14の軸心34は、部分巴筒曲面
の中心線24と一致させである。 他の点については、第7実施例と同じであるので説明は
省略する。 この第13実施例において、レーザロッド14のエネル
ギ分布は、第10図の曲線BとFの中間程度のなだらか
な分布を示し、エネルギ効率は、第11図の比較例より
5%上昇した。一方、レーザロッド12のエネルギ分布
の高低差は22%であったが、エネルギ効率は第11図
の比較例より20%上昇した。 本実施例において、励起ランプ15の外径を励起ラング
11の外径より小としたのは、励起ランプ11が2本の
レーザロッド12.14を励起するのに対して、励起ラ
ンプ15は1本のレーザロッド12のみを励起するから
である。特に、レーザロッド12が増幅器として用いら
れ、励起ランプ15が、そのゲイン制御用に用いられて
いる場合には、励起ランプ15の外径は小さくてもよい
。 第20図は、本発明の第14実施例の構成を示す断面図
である。 この第14実施例では、第9実施例と同様のレーザ装置
において、励起ランプ11.13.18.19の外径が
、レーザロッド12の直径に比べて小さいものを用いて
いる。 他の点は第9実施例と同じであるため説明は省略する。 この第14実施例における光強度分布は、第9実施例と
ほぼ同じく、第10図の曲線Fと似たなだらかな分布を
示した。又、エネルギ効率は、第9実施例より更に5%
程度高かった。 なお、前記実施例においては、励起ランプ11.13.
15.18.19として円筒状のものが用いられ、レー
ザ媒質として中実柱状のレーザロッド12.14.16
.17が用いられていたが、励起ランプやレーザ媒質の
形状は、これに限定されず、例えば励起ランプとして柱
状のものを用いたり、レーザ媒質として、例えば特開昭
62−262480に開示されているような中空柱状の
ものを用いたりすることもできる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of the first embodiment. This first embodiment includes a laser rod 12 made of one axially symmetrical columnar laser medium, one cylindrical excitation lamp 11 arranged parallel to each other adjacent to the laser rod 12, Consisting of a condenser 10 having a reflecting surface formed by two partially cylindrical curved surfaces and two partially flat surfaces, which substantially uniformly surrounds the laser rod 12 and the excitation lamp 11 in translational symmetry in their axial directions. The center lines 21 and 22 of the partially cylindrical curved surface, the axis 32 of the laser rod 12, and the axis 31 of the excitation lamp 11 are in the same plane, and are relative to the partially cylindrical curved surface of the reflecting surface. The axial center 32 of the laser rod 12 is located on the center [22] of the partially cylindrical curved surface, and the axial center 32 of the excitation lamp 11
1 is shifted to a position closer to the partial cylindrical curved surface than the center line 21 of the partial cylindrical curved surface on the plane °C connecting the center lines 21 and 22. With this arrangement, the excitation light reflected by the mirror surface of the condenser 10 widely excites the surface of the laser rod 12, and the intensity distribution of the light emitted from the laser rod 12 becomes
As shown in characteristic curve C in the figure, the curve is gentle. That is, in FIG. 2, characteristic curve A relates to the conventional laser device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 51-40894 (see FIG. 21), where the distribution of light intensity is 65%.
There are varying degrees of height. Further, as shown in FIG. 3, characteristic curve B relates to a comparative example in which the cross-sectional shape of the condenser 10 is not an ellipse but a circle and a straight line, and the height difference in the light intensity distribution is about 20%. It has been improved. However, the total amount of optical energy of the laser beam emitted from the comparative example shown in FIG. 3 is reduced by about 40% compared to the conventional example shown in FIG. 21. In contrast, in the case of the first embodiment of the present invention, the light intensity distribution has only a height difference of about 20%, and the uniformity is greatly improved. Furthermore, the total amount of optical energy of the laser beam emitted from the laser device of this embodiment is approximately 15% higher than that of the comparative example shown in FIG. In this way, in this embodiment, not only the distribution of light intensity is improved, but also the total amount of light energy is improved, resulting in high efficiency. The inventors considered the reason for obtaining such high efficiency as follows. That is, in the comparative example shown in FIG.
Of the light emitted from the excitation rung 11, all the light emitted to the left of the perpendicular line A returns to the excitation lamp 11 again and does not contribute to the absorption of the laser rod 12. In contrast, in the first embodiment As shown in FIG.
)1! 1), the light that had returned to the excitation lamp 11 in the comparative example of FIG. 3 is absorbed by the laser rod 12 again, as shown at 4A and 4B in FIG. Therefore, in this example, there is no waste of light energy compared to the comparative example, and as a result, higher efficiency of the total amount of light energy is achieved than in the comparative example. When the light emitted from the excitation lamp 11 returns to the excitation lamp 11 again, the returned light is absorbed again by the plasma within the excitation lamp. Therefore, the plasma temperature inside the excitation lamp increases, and the emission spectrum of the excitation lamp 11 changes from the light concentrator 1.
Compared to the case where there is no 0, the position leaks to the shorter wavelength side and deviates from the optical absorption band of the laser rod 12. Therefore, compared to the comparative example shown in FIG. 3, the arrangement in the first embodiment is more suitable. , This is also considered to contribute to the high efficiency of the total amount of light energy. Furthermore, in the first embodiment, the axis 3 of the excitation lamp 11
By moving R 1 outwardly from the center line 21 of one of the partial cylindrical curved surfaces of the light condenser 10, the centers R21 and 22 of the partial cylindrical curved surfaces of the light condenser 10 can be brought closer to each other by the amount of movement. It becomes possible. Therefore, compared to the comparative example shown in FIG. 3, the condenser 10, and therefore the laser device, can be downsized by (R2-R+). Note that when the distance from the end of the condenser 10 to the axis 31 of the excitation lamp 11 is R1, and the radius of the condenser 10 is R2, as shown in FIG. 1, R1 is R+ = 1 /
It has been confirmed that the most efficient and desirable state is achieved at or near the point 2.R2. R+ = 1/2・
In the vicinity of the point R2, it is preferable that the line R1 = 1/2 · R2 is at least in the inside of the excitation lamp 11. In addition, the present invention is directed to the point R1 = 1/2R2 or in the vicinity thereof. It is not limited. FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of a second embodiment of the present invention. In this second embodiment, in a laser device similar to the first embodiment, the axis 31 of the excitation lamp 11 is
are placed on the center line 21 of the partially cylindrical curved surfaces facing each other,
On the other hand, the axis 32 of the laser rod 12 is placed at a position closer to the partial cylindrical curved surface than the center line 22 of the partial cylindrical curved surface that the laser rod 12 is facing on the plane °C connecting the center lines 21 and 22. It has been shifted and placed. Other configurations and effects are the same as those in the first embodiment, so detailed explanations will be omitted. FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, in a laser device similar to the first embodiment, not only the axis 31 of the excitation lamp 11 but also the axis 32 of the laser rod 12 are arranged on one partial cylindrical curved surface surrounding the laser rod 12. It is arranged so that it is located on the extension of the plane connecting the center line 22 and the center line 21 of the other partial cylindrical curved surface surrounding the excitation lamp 11. With this arrangement, the mirror surface of the condenser IO The excitation light that is reflected and directed toward the laser rod 12 spreads over a wide range, and the unevenness of the excitation of the laser rod 12 is reduced.In other words, the intensity distribution of the light emitted from the laser rod 12 is as follows:
The characteristic curve is as shown in FIG. In this characteristic curve, the height difference in the light intensity distribution is 25%, and the uniformity of the light intensity is slightly worse than in the first embodiment (about 20%). However, the total amount of light energy is increased by about 25% compared to the comparative example shown in FIG. This third embodiment is furthermore 2X(
R2R1) is smaller in size. In the third embodiment, the axis 31 of the excitation lamp 11 and the axis 32 of the laser rod 12 are connected from the end of the condenser 10.
R1 and R3 are the distances to R1 and R3, respectively, and R2 is the radius of the cylindrical portion of the condenser IO.As shown in FIG. - It was confirmed that the most efficient and desirable state is achieved at or near the point R2. That is, by adopting such a configuration, a laser device having a simple structure, low manufacturing cost, and excellent light focusing ability can be realized. However, in the present invention, R1=1/2・R2, R3=1/2
- It is not limited to the point R2 or the vicinity thereof. FIG. 6 is a sectional view showing the configuration of a fourth embodiment of the present invention. In this fourth embodiment, in a laser device similar to the first embodiment, a center line 21 of a partial cylinder surrounding the excitation lamp 11 and a partial cylinder surrounding the laser rod 12 are added to the plane constituting the condenser 10. Approximately 20
With this arrangement, the amount of excitation light reflected by the mirror surface of the condenser 10 and directed toward the laser rod 12 increases, and the intensity distribution of the light emitted from the laser rod 12 is , as shown in the characteristic curve E in Figure 2.This characteristic curve E shows that the difference in height of the light intensity distribution is improved to about 25%, but the total amount of light energy is compared to the comparative example in Figure 3. This has increased by about 30%.Although this example is an improvement over the first example,
The invention is not limited to this, and the second and third embodiments may be similarly improved. FIG. 7 is a sectional view showing the configuration of a fifth embodiment of the present invention. This fifth embodiment uses a laser device similar to that of the first embodiment, but further includes an excitation lamp. An excitation lamp 13 is added on the opposite side of 11, and the two excitation lamps 11.
A real laser rod 12 is excited from both openings. In this fifth embodiment, as in the first embodiment, the center of the partially cylindrical curved surface of the condenser 10 surrounding the excitation lamps 11 and 13, respectively! 121.23 are respectively excitation lamps 11
.. 13 axis 31.33 and laser rod 12 axis 32
The excitation lamps 11 and 13 are arranged so as to be on the plane connecting the axes 31 and 33 (that is, at a position shifted to (1) near the laser rod 12). 12 is arranged at the center position on the plane connecting the axes 31.33 of the two excitation lamps 11.13.In this embodiment, since the laser rod 12 is irradiated from both left and right sides, its cross section Furthermore, due to the arrangement according to the present invention, for the same reason as described in the first embodiment, the light intensity distribution is different from the height in the conventional example shown in FIG. The difference was about 65%, but the difference was 20%.
%, and the light energy = i is determined by aligning the axis 31.32 of the excitation lamp 11.13 with the center line 2 of the partially cylindrical curved surface.
1.23 Approximately 15% compared to the comparative example in Figure 8 placed above
It also rose. Further, this fifth embodiment is smaller in size by 2X (R2R1) than the comparative example shown in FIG. Note that in this embodiment, R+ = 1/2・R2, but similarly to the first embodiment, the present invention also provides R1=1/2・R2.
It is not limited to the point R2 or its vicinity. FIG. 9 is a sectional view showing the configuration of a sixth embodiment of the present invention. In this sixth embodiment, in the same laser device as the second embodiment, a laser rod 14 is further added on the opposite side of the laser rod 12, and one excitation lamp 11 is used to connect two laser rods 12. 14 is excited. In this sixth embodiment, the center line 22.24 of the partially cylindrical curved surface of the condenser 10 surrounding the laser rod 12.14 is
so as to be located on an extension of the plane connecting the axis 32.34 of the laser rod 12.14 and the axis 31 of the excitation lamp 11,
A laser rod 12.14 is arranged. Furthermore, the excitation lamp 11 is located at the axis 32 of the two laser rods 12 and 14.
.. It is arranged at the center position on the plane connecting 34. With this arrangement, the excitation light reflected by the mirror surface of the condenser 10 widely excites the surface of the laser rod 12.14, and the intensity distribution of the light emitted from the laser rod 12.14 is as follows: As shown in the characteristic curve F in the figure, the curve is gentle. That is, in FIG. 10, the characteristic IIA is related to the laser device disclosed in the prior art Japanese Patent Application Laid-open No. 50-85291 (see FIG. 23), in which the light intensity distribution has a height difference of about 65%. have. Further, the characteristic curve B is as shown in FIG.
The axis 32.34 of 4 is the center of the partial cylindrical curved surface: 422.
This is related to the comparative example arranged on No. 24, and the height difference in the light intensity distribution has been improved to about 20%. However, the total amount of optical energy of the laser beam emitted from the comparative example in FIG. 11 is the same as that of the conventional example (characteristic curve A) in FIG.
This is a decrease of about 40% compared to the previous year. In contrast, in the case of the sixth embodiment of the present invention, the light intensity distribution has only a height difference of about 20%, and the uniformity is greatly improved. Moreover, the total amount of optical energy of the laser beam emitted from the laser device of this example is increased by about 15% compared to the comparative example shown in FIG. In this way, in this embodiment, not only the distribution of light intensity is improved, but also the total amount of light energy is improved, resulting in high efficiency. Furthermore, as shown by the arrow in FIG. 10, the position where the light intensity distribution curve B) in the case of the comparative example in FIG. The light intensity distribution in one example (the position where the curved RF is maximum is close to the center of the laser medium). They considered the following: In the comparative example shown in FIG. 11, the laser rod 12.14 is strongly excited from the surface facing the excitation lamp 11. #lO circle frI
The light that hits the shaped part passes through the laser rod 14 without being irradiated with it, and does not contribute to excitation.On the other hand, in the sixth embodiment, similar light hits the laser rod 14 as shown in FIG. In addition, the laser rod 14 is irradiated with light, contributing to excitation. As a result, asymmetry is improved and higher efficiency is obtained than in the comparative example. Furthermore, in the sixth embodiment, by moving the center line 22.24 of the partially cylindrical curved surface of the condenser 1o inward from the axis 32.34 of the laser rod 12.14, , center line 2 of the partially cylindrical curved surface of the condenser lO
2.24 can be brought close to each other. Therefore, compared to the comparative example shown in FIG. 11, the size of the condenser lO5 and the t laser device can be reduced by 2x(R2-R+). Note that when the distance from the end of the condenser 10 to the axis 32.34 of the laser rod 12.14 is R1, and the radius of the condenser 10 is R2, as shown in FIG. 9, R1 is It has been confirmed that the most efficient and desirable state can be achieved by establishing the relationship R+ = 1/2・R2, but the present invention
It is not limited to the point 1/2·R2 or its vicinity. In this embodiment, the laser medium in a single laser device is operated as a laser oscillator and a laser amplifier, respectively.
This is suitable when it is desired to downsize the device. FIG. 12 is a sectional view showing the configuration of a seventh embodiment of the present invention. This seventh embodiment has a laser device similar to that of the sixth embodiment, but further includes an excitation lamp 15 on the right side of the laser rod 12.
, the laser rod 12 is connected to two excitation lamps 1
1.15 for excitation. The excitation lamp 15 has its axis 35 aligned with the center line 25 of the partially cylindrical curved surface surrounding the excitation lamp 15 and the laser rod 1.
It is arranged so as to be located on an extension of a plane connecting the two axes 32. In this embodiment, the laser rod 14 is used as an oscillator,
Laser rod 12 can be used as an amplifier. By changing the electrical input energy of the added excitation lamp 15, the amplification factor of the amplifier can be freely changed. The contents of the pond are the same as those in the sixth embodiment, so a description thereof will be omitted, but the light intensity distribution of both the laser rods 12 and 14 showed a gentle distribution almost similar to the curve F in FIG. 10. FIG. 13 is a sectional view showing the structure of an eighth embodiment of the present invention. This eighth embodiment uses a laser device similar to the sixth embodiment, with laser rods 6.17 above and below the excitation lamp 11.
12.14.1 Add each of the four laser rods.
6.17 are excited by one common excitation lamp 11. Said laser rod 16.17 also includes laser rod 12.1.
4, the axis 36.37 of the lathe rod 1
6. Centers of partial cylindrical surfaces surrounding each 17! 126.
27 and the axis 31 of the excitation lamp 11. The contents of the pond are the same as in the sixth embodiment, so the explanation will be omitted, but the light intensity distribution is the same as the laser rod 12.14.16.
.. Both No. 17 showed a gentle distribution almost similar to curve F in FIG. In this embodiment, one of the laser rods is used as an oscillator, and the remaining three
This is suitable when multi-stage amplification is desired by using one as an amplifier. FIG. 14 is a sectional view showing the structure of a ninth embodiment of the present invention. This ninth embodiment uses excitation rungs 18 and 19 above and below the laser rod 12 in a laser device similar to that of the fifth embodiment.
and four excitation lamps 11.13.18
.. 19 to excite one laser rod 12. Like the excitation lamp 11.13, the axis 38.39 of the excitation lamp 18.1 is aligned with the excitation lamp 18.19.
The laser rod 12 is disposed so as to be located on an extension of a plane connecting the center lines 28 and 29 of the partial cylindrical curved surfaces surrounding the laser rod 12 and the axis 32 of the laser rod 12. The other details are the same as those in the fifth embodiment, so the explanation will be omitted, but the light intensity distribution showed a gentle distribution almost similar to the curve F in FIG. 10. In addition, in each of the above embodiments, the excitation lamp 1
1.13.15.18.19 outer diameter is laser rod 1
It was said to be approximately the same outer diameter as 2.14.16.17, but
The relationship between the size of the excitation lamp and the size of the laser medium is not limited to this. In particular, when the outer diameter of the excitation lamp is small, it appears as a point light source, which improves the light condensing ability and improves the energy efficiency, although the energy distribution becomes a little non-uniform. Furthermore, it is possible to bring the reflective surface of the condenser 10 close to the diameter of the laser rod, which has the advantage of further downsizing. Hereinafter, embodiments of a laser device based on the above idea will be described in detail. FIG. 15 is a sectional view showing the structure of a tenth embodiment of the present invention. In the tenth embodiment, an excitation lamp 11 having a lamp outer diameter smaller than the diameter of the laser rod 12 is used in the same laser device as the first embodiment. Other points are the same as those in the first embodiment, so explanations will be omitted. In this example, the energy distribution showed a gentle curve almost similar to curve C in FIG. 2, and the height difference was about 22%, so the deterioration of the energy distribution was not large. The energy efficiency was better than the first example and 20% higher than the comparative example shown in FIG. Further, in this embodiment, the reflecting surface can be made small to be close to the outer diameter of the laser rod 12, as in the modification shown in FIG. Therefore, it is possible to downsize the device without changing the energy efficiency or the height difference of the energy distribution. FIG. 17 is a sectional view showing the structure of an eleventh embodiment of the present invention. In this eleventh embodiment, an excitation lamp 11 having a lamp outer diameter smaller than the diameter of the laser rod 12 is used in a laser device similar to the third embodiment. Other points are the same as those in the third embodiment, so explanations will be omitted. In this 11th embodiment, as in the 3rd embodiment, the energy distribution shows a gentle curve almost similar to the curve in FIG. 2, the difference in height is about 27%, and the energy efficiency is compared with that in FIG. It was 28% higher than the previous example. FIG. 18 is a sectional view showing the structure of a twelfth embodiment of the present invention. In this twelfth embodiment, two excitation lamps 11 and 13 whose outside diameters are smaller than the diameter of the laser rod 12 are used in a laser device similar to that of the fifth embodiment. Other points are the same as those in the fifth embodiment, so explanations will be omitted. The height difference of the energy distribution in this twelfth embodiment is 22
%, and the energy efficiency is 20% compared to the comparative example in Figure 8.
It was rising. FIG. 19 is a sectional view showing the structure of a thirteenth embodiment of the present invention. In this thirteenth embodiment, in a laser device similar to the seventh embodiment, the outer diameter of the excitation lamp 11 is the same as that of the laser rod 12.
The outer diameter of the excitation lamp 15 is smaller than the outer diameter of the excitation lamp 11. Further, the axis 34 of the laser rod 14 is aligned with the center line 24 of the curved surface of the partial barrel. Other points are the same as those in the seventh embodiment, so explanations will be omitted. In this thirteenth example, the energy distribution of the laser rod 14 showed a gentle distribution approximately between curves B and F in FIG. 10, and the energy efficiency was increased by 5% compared to the comparative example in FIG. 11. On the other hand, although the height difference in the energy distribution of the laser rod 12 was 22%, the energy efficiency was 20% higher than the comparative example shown in FIG. In this embodiment, the outer diameter of the excitation lamp 15 is made smaller than the outer diameter of the excitation rung 11 because the excitation lamp 11 excites two laser rods 12.14, whereas the excitation lamp 15 excites only one laser rod. This is because only the main laser rod 12 is excited. In particular, when the laser rod 12 is used as an amplifier and the excitation lamp 15 is used for gain control thereof, the outer diameter of the excitation lamp 15 may be small. FIG. 20 is a sectional view showing the configuration of a fourteenth embodiment of the present invention. In this 14th embodiment, a laser device similar to that of the 9th embodiment uses excitation lamps 11, 13, 18, and 19 whose outer diameters are smaller than the diameter of the laser rod 12. Other points are the same as those in the ninth embodiment, so explanations will be omitted. The light intensity distribution in this 14th example showed a gentle distribution similar to curve F in FIG. 10, almost the same as in the 9th example. In addition, the energy efficiency is further increased by 5% compared to the ninth embodiment.
It was quite high. In the above embodiment, the excitation lamps 11, 13.
A cylindrical one is used as 15.18.19, and a solid columnar laser rod 12.14.16 is used as the laser medium.
.. 17 was used, but the shape of the excitation lamp and laser medium is not limited to this. For example, a columnar excitation lamp may be used, and as the laser medium, for example, the shape is disclosed in JP-A No. 62-262480. It is also possible to use a hollow columnar type.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明にかかるレーザ装置の第1実施例の構
成を示す断面図、 第2図は、レーザ媒質から放射される光の強度分布の例
を示す特性曲線図、 第3図は、第1実施例の比較例の構成を示す断面図、 第4図は、本発明の第2実施例の構成を示す断面図、 第5図は、本発明の第3実施例の構成を示す断面図、 第6図は、本発明の第4実施例の構成を示す断面図、 第7図は、本発明の第5実施例の構成を示す断面図、 第8図は、第5実施例の比較例の構成を示す断面図、 第9図は、本発明の第6実施例の構成を示す断面図、 第10図は、レーザ媒質から放射される光の強度分布の
例を示す特性曲線図、 第11図は、第6実施例の比較例の構成を示す断面図、 第12図は、本発明の第7実施例の構成を示す断面図、 第13図は、本発明の第8実施例の構成を示す断面図、 第14図は、本発明の第9実施例の構成を示す断面図、 第15図は、本発明の第10実施例の構成を示す断面図
、 第16図は、第10実施例の変形例の構成を示す断面図
、 第17図は、本発明の第11実施例の構成を示す断面図
、 第18図は、本発明の第12実施例の構成を示す断面図
、 第19図は、本発明の第13実施例の構成を示す断面図
、 第20図は、本発明の第14実施例の構成を示す断面図
、 第21図は、特開昭51−40894に開示された従来
例の構成を示す断面図、 第22図及び第23図は、特開昭50−85291に開
示された従来例の構成を示す断面図、第24図は、特開
昭62−183193に開示された従来例の構成を示す
断面図である。 10・・・集光体、 11.13.15.18.19・・・励起ランプ、12
.14.16.17・・・レーザロッド、21.22.
23.24.2う、26.27.28.29・・・部分
円筒曲面の中心線、31.33.35.38.39 ・・・励起ランプの軸心、 32.34.36.37・・・レーザロッドの軸心。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a first embodiment of a laser device according to the present invention, FIG. 2 is a characteristic curve diagram showing an example of the intensity distribution of light emitted from a laser medium, and FIG. , FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of a comparative example of the first embodiment, FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the third embodiment of the present invention. 6 is a sectional view showing the configuration of a fourth embodiment of the present invention, FIG. 7 is a sectional view showing the configuration of a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a sectional view showing the configuration of a fifth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of a sixth embodiment of the present invention; FIG. 10 is a characteristic curve showing an example of the intensity distribution of light emitted from the laser medium. Figure 11 is a cross-sectional view showing the configuration of a comparative example of the sixth example, Figure 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the seventh example of the present invention, and Figure 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the seventh example of the present invention. 14 is a sectional view showing the structure of a ninth embodiment of the present invention; FIG. 15 is a sectional view showing the structure of a tenth embodiment of the present invention; FIG. 16 is a sectional view showing the structure of a tenth embodiment of the present invention. 17 is a cross-sectional view showing the structure of the eleventh embodiment of the present invention. FIG. 18 is a cross-sectional view showing the structure of the twelfth embodiment of the present invention. 19 is a sectional view showing the structure of the thirteenth embodiment of the present invention. FIG. 20 is a cross-sectional view showing the structure of the fourteenth embodiment of the present invention. 51-40894, FIG. 22 and FIG. 23 are cross-sectional views showing the structure of a conventional example disclosed in JP-A-50-85291, and FIG. It is a sectional view showing the structure of a conventional example disclosed in 183193/1983. 10... Light collector, 11.13.15.18.19... Excitation lamp, 12
.. 14.16.17... Laser rod, 21.22.
23.24.2, 26.27.28.29... Center line of partially cylindrical curved surface, 31.33.35.38.39... Axis center of excitation lamp, 32.34.36.37. ...The axis of the laser rod.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)1つ又はそれ以上の軸対称の柱状のレーザ媒質と
、 該レーザ媒質に相隣り合つて互いに平行に配列された1
つ又はそれ以上の柱状の励起光源と、該レーザ媒質と該
励起光源とをそれらの軸方向に並進対称的に実質均一に
囲む、2つの部分円筒曲面及び2つ又はそれ以上の部分
平面より形成される反射面を有する集光体とで構成され
、 該部分円筒曲面の中心線、前記レーザ媒質の軸心及び前
記励起光源の軸心が同一平面内にあつて、且つ前記反射
面の部分円筒曲面に相対している2つのレーザ媒質、1
つのレーザ媒質と1つの励起光源、又は2つの励起光源
のうち少なくとも1つの軸心が、その部分円筒曲面の中
心線よりもその部分円筒曲面に近い位置にシフトしてい
ることを特徴とするレーザ装置。
(1) One or more axially symmetrical columnar laser media;
Formed by two or more columnar excitation light sources, two partial cylindrical curved surfaces and two or more partial planes that substantially uniformly surround the laser medium and the excitation light source in translational symmetry in their axial directions. a condenser having a reflecting surface that is shaped like a cylinder, and a center line of the partially cylindrical curved surface, an axis of the laser medium, and an axis of the excitation light source are in the same plane, and the partially cylindrical surface of the reflecting surface is Two laser media facing the curved surface, 1
one laser medium and one excitation light source, or a laser characterized in that the axis of at least one of the two excitation light sources is shifted to a position closer to the partial cylindrical curved surface than the center line of the partial cylindrical curved surface. Device.
(2)1つの柱状の励起光源と、 該励起光源を囲んで、互いに平行に配列された4つの柱
状のレーザ媒質と、 該レーザ媒質と前記励起光源とをそれらの軸方向に並進
対称的に実質均一に囲む、4つの部分円筒曲面又は4つ
の部分円筒曲面及び4つ又はそれ以上の部分平面より形
成される反射面を有する集光体とで構成され、 前記励起光源の軸心は直交する2平面の交線と一致し、 且つ2つの部分円筒曲面の中心線及びそれらの部分円筒
曲面に相対している2つのレーザ媒質の軸心は該直交す
る2平面を形成する1つの平面内にあり、 他の2つの部分円筒曲面の中心線及びそれらの部分円筒
曲面に相対している他の2つのレーザ媒質の軸心は該直
交する2平面を形成するもう1つの平面内にあつて、 且つ前記反射面の部分円筒曲面に相対している4つのレ
ーザ媒質のうち少なくとも1つの軸心が、その部分円筒
曲面の中心線よりもその部分円筒曲面に近い位置にシフ
トしていることを特徴とするレーザ装置。
(2) one columnar excitation light source; four columnar laser media surrounding the excitation light source and arranged parallel to each other; and the laser medium and the excitation light source being translationally symmetrical in their axial directions. and a condenser having a reflecting surface formed by four partial cylindrical curved surfaces or four partial cylindrical curved surfaces and four or more partial planes substantially uniformly surrounding the excitation light source, and the axes of the excitation light sources are perpendicular to each other. The center lines of the two partial cylindrical curved surfaces and the axes of the two laser media that are opposite to the partial cylindrical curved surfaces coincide with the intersection line of the two planes, and are within one plane forming the two perpendicular planes. and the center lines of the other two partial cylindrical curved surfaces and the axes of the other two laser media facing those partial cylindrical curved surfaces are within another plane forming the two orthogonal planes, The axial center of at least one of the four laser media facing the partial cylindrical curved surface of the reflective surface is shifted to a position closer to the partial cylindrical curved surface than the center line of the partial cylindrical curved surface. Laser equipment for
(3)1つの柱状のレーザ媒質と、 該レーザ媒質を囲んで、互いに平行に配列された4つの
柱状の励起光源と、 該レーザ媒質と該励起光源とをそれらの軸方向に並進対
称的に実質均一に囲む、4つの部分円筒曲面又は4つの
部分円筒曲面及び4つ又はそれ以上の部分平面より形成
される反射面を有する集光体とで構成され、 前記レーザ媒質の軸心は直交する2平面の交線と一致し
、 且つ2つの部分円筒曲面の中心線及びそれらの部分円筒
曲面に相対している2つの励起光源の軸心は該直交する
2平面を形成する1つの平面内にあり、 他の2つの部分円筒曲面の中心線及びそれらの部分円筒
曲面に相対している他の2つの励起光源の軸心は該直交
する2平面を形成するもう1つの平面内にあつて、 且つ前記反射面の部分円筒曲面に相対している4つの励
起光源のうち少なくとも1つの軸心が、その部分円筒曲
面の中心線よりもその部分円筒曲面に近い位置にシフト
していることを特徴とするレーザ装置。
(3) one columnar laser medium, four columnar excitation light sources surrounding the laser medium and arranged parallel to each other, and the laser medium and the excitation light source being translationally symmetrical in their axial directions; and a condenser having a reflective surface formed by four partial cylindrical curved surfaces or four partial cylindrical curved surfaces and four or more partial planes, which are substantially uniformly surrounded, and the axes of the laser medium are perpendicular to each other. The center lines of the two partial cylindrical curved surfaces and the axes of the two excitation light sources, which coincide with the intersection line of the two planes and are opposed to the partial cylindrical curved surfaces, are within one plane forming the two orthogonal planes. and the center lines of the other two partial cylindrical curved surfaces and the axes of the other two excitation light sources facing those partial cylindrical curved surfaces are within another plane forming the two orthogonal planes, The axial center of at least one of the four excitation light sources facing the partial cylindrical curved surface of the reflective surface is shifted to a position closer to the partial cylindrical curved surface than the center line of the partial cylindrical curved surface. Laser equipment for
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008098622A (en) * 2006-09-12 2008-04-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Laser irradiation device
JP2011512035A (en) * 2008-02-05 2011-04-14 レーザー エナジェティックス,インコーポレイテッド Excitation chamber integrated lamp

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