JPH0417378A - Ring resonator for iodine laser - Google Patents
Ring resonator for iodine laserInfo
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Abstract
Description
この発明は、ヨウ素レーザ光を発生するためのヨウ素レ
ーザ装置に関する。The present invention relates to an iodine laser device for generating iodine laser light.
レーザ光の発生源として、ルビー、ガラス、 YAGあ
るいはCOzなどの多くの物質が用いられているが、近
年、化学励起ヨウ素レーザ(ChemicallyPu
mped Iodine La5er : CPIL)
の研究開発が進み、1.315μmの波長の高出力レー
ザの発生に成功している。このCPILは、レーザ発振
のためのポンピング源として電気エネルギを必要とせず
、化学燃料によってレーザ発振を行うことができ、構造
が比較的簡単であるという利点を有し、穴あけ、切断、
微小量除去、溶接および表面処理を含む加工に工業的に
広く応用されている。CPILの基本原理は、次式で示
されるエネルギ移乗反応である。
Oz”(’ A ) +I(P3/Z) : 0x(3
Σ) +1” (P l /2) ・(1)ここで、0
2”(’Δ)は励起状態の酸素、I”(P、/□)は励
起状態のヨウ素を示す。
(1)式の反応において、左辺から右辺への反応速度が
速いため、効率よくポンピングが行なわれ、I”(P+
/z)が生成される。このI責PI/□)がレーザ媒質
となり、波長1.315μmのレーザ光を発生する。
ここで、最も重要なことは、ポンピング源である0□I
(IΔ)をいかに効率よく発生させるか、ということで
ある。現在知られている最も効率のよい方法は、次式で
示す過酸化水素の分解反応である。
HzO,+ 2NaOH+ C1z→O,” + 2H
zO+ 2NaC1”・(2)この原理にもとづ〈従来
のヨウ素レーザ装置の構成を第1図に示す。図において
、符号1は励起酸素発生部、2はトラップ、3は共振器
である。
励起酸素発生部1は、内部に収容されたアルカリ性高濃
度過酸化水素水溶液中に塩素ガスをバブリングしてo、
”(’Δ)を発生させるもので、ここに発生した。2”
(’Δ)を含むガスは、ダクト4を介してトラップ2に
導かれ、ここで水分の除去が行なわれる。このガスは、
ダクト5を介して共振器3に送られ、この間に、ダクト
5に設けられたインジエクタ6からのヨウ素の注入を受
ける。共振器3は、共通の軸心上で互いに対向して配置
された2枚の凹面鏡を備え、この凹面鏡間で反射を繰り
返すことによって共振して所望のレーザ光を形成する。
2枚の凹面鏡の一方はハーフミラ−で、レーザ光はこの
ハーフミラ−を透過して外部に取り出されるようになっ
ている。Many materials such as ruby, glass, YAG, or COz have been used as sources of laser light, but in recent years, chemically excited iodine lasers (Chemically Pu
mped Iodine La5er: CPIL)
Research and development has progressed, and a high-power laser with a wavelength of 1.315 μm has been successfully generated. This CPIL has the advantages that it does not require electrical energy as a pumping source for laser oscillation, can perform laser oscillation with chemical fuel, and has a relatively simple structure.
It is widely applied industrially in processing including micro removal, welding and surface treatment. The basic principle of CPIL is an energy transfer reaction expressed by the following equation. Oz"('A) +I(P3/Z): 0x(3
Σ) +1” (P l /2) ・(1) Here, 0
2''('Δ) represents oxygen in an excited state, and I'' (P, /□) represents iodine in an excited state. In the reaction of equation (1), the reaction speed from the left side to the right side is fast, so pumping is performed efficiently, and I''(P+
/z) is generated. This I/PI/□) becomes a laser medium and generates a laser beam with a wavelength of 1.315 μm. Here, the most important thing is the pumping source 0□I
The question is how to efficiently generate (IΔ). The most efficient method currently known is the decomposition reaction of hydrogen peroxide shown by the following formula. HzO, + 2NaOH+ C1z→O,” + 2H
zO+ 2NaC1" (2) Based on this principle, the configuration of a conventional iodine laser device is shown in FIG. 1. In the figure, numeral 1 is an excited oxygen generating section, 2 is a trap, and 3 is a resonator. The excited oxygen generating unit 1 bubbles chlorine gas into an alkaline high concentration hydrogen peroxide aqueous solution contained therein.
``('Δ) is generated here, and it occurred here.2''
The gas containing ('Δ) is led to the trap 2 via the duct 4, where water is removed. This gas is
It is sent to the resonator 3 via the duct 5, during which time it receives iodine injection from the injector 6 provided in the duct 5. The resonator 3 includes two concave mirrors arranged opposite to each other on a common axis, and resonates by repeating reflection between the concave mirrors to form a desired laser beam. One of the two concave mirrors is a half mirror, and the laser beam is transmitted through this half mirror and extracted to the outside.
以上のように従来のヨウ素レーザ装置において、レーザ
光は共振器3の中心軸と一致する軸に沿つて共振器3の
一端から取り出すことができるのみで、複数の位置で同
時にレーザ光を利用するという要求に対応するためには
、ビームスプリンタなどの付帯設備が必要となる。また
、ビームスプリッタによる分割は、ある分割点でレーザ
光の供給を遮断したときに、他の分割点におけるパワー
の変動が生じるという欠点もある。
この発明は、上記のような従来のヨウ素レーザ装置の欠
点を解消するためになされたもので、レーザ光を複数の
出力点から取り出すことができるとともに、各出力点に
おける出力状態の変動が他の出力点の出力状態に影響を
与えないように改良されたヨウ素レーザ装置を提供する
ことを目的とする。As described above, in the conventional iodine laser device, the laser beam can only be extracted from one end of the resonator 3 along the axis that coincides with the central axis of the resonator 3, and the laser beam can be used simultaneously at multiple positions. In order to meet this demand, additional equipment such as a beam splinter is required. Furthermore, splitting using a beam splitter has the disadvantage that when the supply of laser light is cut off at a certain splitting point, power fluctuations occur at other splitting points. This invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional iodine laser device as described above. Laser light can be extracted from multiple output points, and fluctuations in the output state at each output point are different from other output points. It is an object of the present invention to provide an iodine laser device that is improved so as not to affect the output state at the output point.
この発明のヨウ素レーザ装置においては、レーザ媒質と
光学ループの光軸を仕切る2枚の境界はともに光学窓で
あり、このレーザ媒質が、少なくとも2枚がハーフミラ
−である少なくとも3枚のミラーで構成した光学ループ
内に組み入れられる。In the iodine laser device of the present invention, the two boundaries separating the optical axis of the laser medium and the optical loop are both optical windows, and the laser medium is composed of at least three mirrors, at least two of which are half mirrors. integrated into the optical loop.
レーザ媒質から取り出されたレーザ光は、このループ内
を循環し、ループを構成するハーフミラ−から外部に取
り出される。2枚のハーフミラ−を含む3枚のミラーで
三角形の光学ループが構成されている場合には、2つの
位置から同時にレーザ光を取り出すことができ、そして
、各ハーフミラ−にはそれぞれ2つの方向からレーザ光
が入射するので、4つの異なるレーザ光出力を得ること
ができる。Laser light extracted from the laser medium circulates within this loop and is extracted to the outside from the half mirror that constitutes the loop. When a triangular optical loop is made up of three mirrors including two half mirrors, laser light can be extracted from two positions simultaneously, and each half mirror has two directions. Since laser light is incident, four different laser light outputs can be obtained.
以下に図面を参照して、この発明の一実施例を説明する
。第2図はこの発明を構成するリング共振器の要部を示
すもので、このリング共振器は、第1図に示したヨウ素
レーザ装置において共振器3の位置に設けられる。
この例のリング共振器は、長方形の各頂点の位置に配置
された4枚のミラー11.12.13および14によっ
て長方形の光学ループを形成し、このうちミラー11お
よび12は凹面ハーフミラ−である。そして、ミラー1
1および12間の光路上に、2枚の光学窓15および1
6で仕切られたレーザ媒質17が設けられている。この
レーザ媒質17は、第1図に示した共振器3と実質的に
同じ方法でレーザ利得が形成され、共振器3と同し位置
に配置される。
このように構成されたヨウ素レーザ装置において、励起
酸素からヨウ素へのエネルギ移乗反応によりヨウ素を励
起してレーザ発振を行わせることにより、リング共振器
全体でレーザ光を発生し、このレーザ光は、レーザ媒質
17の光学窓15および16から出て、リング共振器の
長方形の光学ループ内を循環し、ミラー11および12
を透過して外部に取り出される。ハーフミラ−11には
互いに直角な2つの方向からレーザ光が入射するので、
方向を異にする2つのレーザビームLBIおよびLB2
が出力される。同様に、ハーフミラ−12からも2つの
レーザビームLB3およびLB4が出力される。そして
、これらのレーザビームは互いに干渉関係が極めて小さ
いので、その出力状態を変化させても、他のレーザビー
ムの状態に殆ど影響を与えることはない。
なお、上記の実施例では、長方形の光学ループを形成し
た例を示したが、3枚のミラーを用いて三角形の光学ル
ープを形成することもでき、5枚もしくはそれ以上のミ
ラーを用いて多角形の光学ループを形成することも可能
である。また、この光学ループリングはレーザ媒質とは
別に構成することができるので、既存のレーザ媒質に外
付けしてこれを多出力のものに変更するのが可能である
。
第3図は、この発明の他の実施例を示す。この例では、
4枚のミラー11−14によって構成された第2図に示
すリング共振器において、任意のミラー、たとえば11
および12にその反射率を変化させる手段21および2
2がそれぞれ設けられ、また、その光路上の任意の位置
に利得手段23が設けられている。利得手段23は、リ
ング共振器の光路上に任意の数だけ設けることができる
。
ミラー11および12に設けられた反射率を変化させる
手段21および22は、その反射率に応じて、出力レー
ザビームLBI〜4の強度を調節し、用途に適した強度
のレーザビームを提供する。そして利得手段23は、ミ
ラー11および12における反射率の変化に起因するリ
ング共振器内のレーザ強度の変化を補償する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a main part of a ring resonator constituting the present invention, and this ring resonator is provided at the position of the resonator 3 in the iodine laser device shown in FIG. The ring resonator of this example forms a rectangular optical loop with four mirrors 11, 12, 13 and 14 placed at each vertex of the rectangle, of which mirrors 11 and 12 are concave half mirrors. . And mirror 1
Two optical windows 15 and 1 are placed on the optical path between 1 and 12.
A laser medium 17 partitioned by 6 is provided. This laser medium 17 has a laser gain formed in substantially the same way as the resonator 3 shown in FIG. 1, and is placed at the same position as the resonator 3. In the iodine laser device configured in this way, the iodine is excited by an energy transfer reaction from excited oxygen to iodine to cause laser oscillation, thereby generating laser light in the entire ring resonator, and this laser light is It exits through the optical windows 15 and 16 of the laser medium 17, circulates within the rectangular optical loop of the ring resonator, and passes through the mirrors 11 and 12.
is passed through and taken out to the outside. Since laser light enters the half mirror 11 from two directions perpendicular to each other,
Two laser beams LBI and LB2 with different directions
is output. Similarly, the half mirror 12 also outputs two laser beams LB3 and LB4. Since these laser beams have extremely little interference with each other, even if their output state is changed, it will hardly affect the states of other laser beams. Although the above embodiment shows an example in which a rectangular optical loop is formed, a triangular optical loop can also be formed using three mirrors, and a triangular optical loop can be formed using five or more mirrors. It is also possible to form a rectangular optical loop. Furthermore, since this optical loop ring can be configured separately from the laser medium, it is possible to attach it externally to an existing laser medium to change it to a multi-output one. FIG. 3 shows another embodiment of the invention. In this example,
In the ring resonator shown in FIG. 2 configured by four mirrors 11-14, any mirror, for example 11
and 12, means 21 and 2 for varying the reflectance thereof.
2 are respectively provided, and a gain means 23 is provided at an arbitrary position on the optical path. Any number of gain means 23 can be provided on the optical path of the ring resonator. Means 21 and 22 for changing the reflectance provided on the mirrors 11 and 12 adjust the intensity of the output laser beam LBI~4 according to the reflectance, thereby providing a laser beam with an intensity suitable for the application. The gain means 23 then compensates for changes in the laser intensity within the ring resonator due to changes in the reflectivity in the mirrors 11 and 12.
以上に説明したように、この発明によれば、複数のミラ
ーを組み合わせて三角形、四角形もしくはそれ以上の多
角形の光学ループを形成し、この光学ループ内に共振器
を組み入れることにより、単一の共振器から複数のレー
ザビームを取り出すことが可能となる。As explained above, according to the present invention, a plurality of mirrors are combined to form a triangular, quadrangular, or more polygonal optical loop, and a resonator is incorporated into this optical loop to form a single It becomes possible to extract multiple laser beams from the resonator.
第1図は従来のヨウ素レーザ装置を示す系統図、第2図
はこの発明の一実施例によるリング共振器を示す説明図
、第3図はこの発明の他実施例によるリング共振器を示
す説明図である。
図において、11,12,13.14はミラー15.1
6は光学窓、17はレーザ媒質、21および22は反射
率を変化させる手段、23は利得手段をそれぞれ示す。
11N1図FIG. 1 is a system diagram showing a conventional iodine laser device, FIG. 2 is an explanatory diagram showing a ring resonator according to one embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing a ring resonator according to another embodiment of the present invention. It is a diagram. In the figure, 11, 12, 13.14 are mirrors 15.1
6 is an optical window, 17 is a laser medium, 21 and 22 are means for changing reflectance, and 23 is a gain means. 11N1 diagram
Claims (1)
混合ガスの供給を受けてヨウ素レーザ光を発生するため
のもので、少なくとも3枚のミラーを組み合わせて形成
された光学ループと、この光学ループ内の光路上に配置
された、2枚の光学窓を互いに対向させたレーザ媒質と
を備えたヨウ素レーザ装置のリング共振器。This device injects iodine into a gas containing oxygen in an excited state and generates an iodine laser beam by receiving the supply of this mixed gas. A ring resonator of an iodine laser device including a laser medium with two optical windows facing each other and arranged on an optical path in a loop.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12102690A JPH0417378A (en) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | Ring resonator for iodine laser |
Applications Claiming Priority (1)
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JP12102690A JPH0417378A (en) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | Ring resonator for iodine laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0417378A true JPH0417378A (en) | 1992-01-22 |
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ID=14800978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12102690A Pending JPH0417378A (en) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | Ring resonator for iodine laser |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0417378A (en) |
-
1990
- 1990-05-10 JP JP12102690A patent/JPH0417378A/en active Pending
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