JPH0430484A - Solid-state laser - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は固体レーザの改良に関する。[Detailed description of the invention] Industrial applications This invention relates to improvements in solid state lasers.
従来の技術
端面励起型レーザ励起固体レーザは、側面励起型レーザ
励起固体レーザに較べてTEMooモードを得やすいと
いう大きな長所を持つ。しかしこの端面励起型レーザ励
起固体レーザは、その出力を大きくするために励起光を
複数にすることが構造上困難である。Conventional edge-pumped laser-pumped solid-state lasers have a great advantage over side-pumped laser-pumped solid-state lasers in that they are easier to obtain the TEMoo mode. However, in this end-pumped laser-pumped solid-state laser, it is structurally difficult to use a plurality of pumping lights in order to increase its output.
そこで端面励起型レーザ励起固体レーザの長所を保った
まま高出力化するために、第7図のタンデム型多段励レ
ーザ共振器や、第8の多端面励起型レーザ共振器が実用
化されている。Therefore, in order to increase the output power while maintaining the advantages of edge-pumped solid-state lasers, the tandem multi-stage pumped laser resonator shown in Figure 7 and the multi-edge pumped laser resonator shown in Figure 8 have been put into practical use. .
前者は、励起光1,2を固体レーザロッド3.4にそれ
ぞれ入射して折り返しミラー5゜6、出力ミラー7を用
いて共振し固体レーザ出力光8を取出している。In the former, excitation light beams 1 and 2 are incident on solid-state laser rods 3 and 4, respectively, and resonated using a folding mirror 5.6 and an output mirror 7 to extract solid-state laser output light 8.
後者は、Nd、YAG結晶11に対して励起光が光ファ
イバ12を用いて付与されている。13は出力ミラーで
あり、14は半導体レーザである。In the latter, excitation light is applied to a Nd, YAG crystal 11 using an optical fiber 12. 13 is an output mirror, and 14 is a semiconductor laser.
発明が解決しようとする課題
第7図のレーザ共振器の光学系では、光学系を構成する
コンポーネントの数が多く必要であり、励起段数か多く
なると配置やアライメントが煩雑になり、しかも光学系
全体が大きなものとなる。また励起系とレーザロッド3
.4の励起端面の間に折り返しミラー5.6が入ること
は励起系と励起端面間の距離が長くなり、設計の自由度
を狭める。Problems to be Solved by the Invention The optical system of the laser resonator shown in Fig. 7 requires a large number of components to make up the optical system, and as the number of excitation stages increases, the arrangement and alignment become complicated, and the entire optical system becomes complicated. becomes a big thing. Also, the excitation system and laser rod 3
.. Insertion of the folding mirror 5.6 between the excitation end faces of 4 increases the distance between the excitation system and the excitation end face, which reduces the degree of freedom in design.
一方、第8図のレーザ共振器の光学系は、タンデム型レ
ーザ共振器の欠点を修正している。しかし大型で均質な
Nd、YAG結晶11を必要とする。大型で均質なこの
結晶は作り難いため入手が難かしく高価である。On the other hand, the optical system of the laser resonator shown in FIG. 8 corrects the drawbacks of the tandem laser resonator. However, a large and homogeneous Nd, YAG crystal 11 is required. This large, homogeneous crystal is difficult to produce, making it difficult to obtain and expensive.
また端面励起型半導体レーザ励起固体レーザのビーム径
は、レーザ母材である結晶の大きさに較べて一般には非
常に小さいので、母材の利用効率は極めて悪いものにな
る。Furthermore, since the beam diameter of an edge-pumped semiconductor laser-excited solid-state laser is generally very small compared to the size of the crystal that is the laser base material, the base material utilization efficiency is extremely poor.
発明の目的
この発明は入手容易で加工の容易な小型のレーザ媒質部
材を用いて、利用効率を損なわずに、より多くの励起段
数を容易に確保し、レーザ共振部分、励起光学系の設計
の自由度を増すことのできる固体レーザを提供すること
を目的とする。Purpose of the Invention The present invention uses a small laser medium member that is easily available and easy to process, to easily secure a larger number of excitation stages without sacrificing utilization efficiency, and to improve the design of the laser resonant part and excitation optical system. The purpose is to provide a solid-state laser that can increase the degree of freedom.
発明の要旨
この発明は特許請求の範囲に記載の固体レーザを要旨と
している。Summary of the Invention The gist of the present invention is a solid-state laser as set forth in the claims.
課題を解決するための手段 第1図を参照する。Means to solve problems Please refer to FIG.
少くとも1つのレーザ媒質ペレット21はレーザ媒質部
材である。このレーザ媒質ペレット21をアクティブミ
ラーとして用いて、レーザ光L1を折り返す。アクティ
ブミラーとはレーザ媒質としての作用と、反射ミラーと
しての作用を併せ持つミラーである。このレーザ媒質ペ
レット21に対して後方より、励起光L2をジグザグ状
の折り返し光路の光軸に沿って重畳して励起するように
なっている。これによりレーザ光L1は共振されてレー
ザ出力光L3を出力する。At least one laser medium pellet 21 is a laser medium member. This laser medium pellet 21 is used as an active mirror to return the laser beam L1. An active mirror is a mirror that functions both as a laser medium and as a reflecting mirror. The excitation light L2 is superimposed and excited along the optical axis of a zigzag-shaped folded optical path from behind the laser medium pellet 21. As a result, the laser light L1 is resonated and outputs a laser output light L3.
実施例1 第1図の固体レーザを参照する。Example 1 Refer to the solid state laser in FIG.
[中間媒質]
中間媒質20は、レーザ光を通過するものであればよい
。たとえば長方体形のものでたとえば、等方性のクラウ
ンガラス、フリントガラス等の光学ガラスにより作られ
ている。[Intermediate Medium] The intermediate medium 20 may be any medium that allows laser light to pass therethrough. For example, it has a rectangular shape and is made of optical glass such as isotropic crown glass or flint glass.
中間媒質20は、レーザ光L1や励起光L2に対して吸
収損失や散乱損失が少ない等方性のものである。The intermediate medium 20 is isotropic and has little absorption loss and scattering loss with respect to the laser beam L1 and the excitation light L2.
中間媒質20の一方と他方の広い面にはそれぞれ複数の
レーザ媒質ペレット21を有している。この上面と下面
は平行である。このレーザ媒質ペレット21は、レーザ
光L1が発振するのに必要なゲインを得られる吸収長と
回折損失を無視できる大きさのクリアアパーチャを有す
る。The intermediate medium 20 has a plurality of laser medium pellets 21 on one and the other wide surfaces, respectively. The upper and lower surfaces are parallel. This laser medium pellet 21 has an absorption length that allows a gain necessary for oscillation of the laser beam L1 to be obtained and a clear aperture that is large enough to ignore diffraction loss.
[レーザ媒質ペレット21]
レーザ活性媒質ペレットまたはレーザ媒質ペレット21
は、折り返し光路LPを力/< −するように配置する
。ペレット21はたとえば板状でありNd:YAGやY
LF(YLiF4)で作られている。ペレット21はア
クティブミラーとして用いる。レーザ媒質ペレット21
の側端面22は、レーザ光L1に対しては高反射で、励
起光L2に対しては高透過率のコーティング処理をしで
ある。この側端面22てジグザグ状の折り返し光路LP
を形成する。側端面23は中間媒質20とレーザ媒質ペ
レット21間レーザ光に対して無反射コーティング処理
とする。[Laser medium pellet 21] Laser active medium pellet or laser medium pellet 21
is arranged so that the folded optical path LP has a force /< -. The pellet 21 is, for example, plate-shaped, such as Nd:YAG or Y
Made of LF (YLiF4). Pellet 21 is used as an active mirror. Laser medium pellet 21
The side end surface 22 of the laser beam L1 is coated to have a high reflection rate for the laser beam L1 and a high transmittance for the excitation light L2. This side end surface 22 has a zigzag-shaped folded optical path LP.
form. The side end surface 23 is coated with a non-reflective coating for laser light between the intermediate medium 20 and the laser medium pellet 21.
高反射ミラー60はたとえばレーザ出力光に対して反射
率の高いコーティングが施された光学ガラスであり、出
力ミラー61はたとえばハーフミラ−でレーザ出力光に
対して吸収散乱のないものである。材質の内側にハーフ
特性の反射膜を施している。高反射ミラー60が中間媒
質30の一方の面に対応して、出力ミラー61が中間媒
質20の他方の面に対応してそれぞれ配置されている。The high reflection mirror 60 is, for example, optical glass coated with a coating that has a high reflectivity for the laser output light, and the output mirror 61 is, for example, a half mirror that does not absorb or scatter the laser output light. A half-characteristic reflective film is applied to the inside of the material. A high reflection mirror 60 is arranged corresponding to one surface of the intermediate medium 30, and an output mirror 61 is arranged corresponding to the other surface of the intermediate medium 20.
[励起光L2]
半導体レーザ40.43の各励起光L2は、折り返し光
路の光路31の光軸に沿ってレーザ媒質ペレット21お
よび中間媒質2oに対して重畳される。同様に半導体レ
ーザ41゜44の各励起光L2も光路32の光軸に沿っ
て照射される。さらに半導体レーザ42,44の各励起
光L2も光路33の光軸に沿って照射される。この励起
光L2は、波長かレーザ媒質の吸収波長域にあるもので
ある。励起光L2はたとえばレーザダイオード(L D
)または色素レーザにより出射される。レーザ出力の波
長はNd;YAGの場合1.06μmで、YLFの場合
1− 053pmである。[Excitation Light L2] Each excitation light L2 of the semiconductor laser 40.43 is superimposed on the laser medium pellet 21 and the intermediate medium 2o along the optical axis of the optical path 31 of the folded optical path. Similarly, each excitation light L2 of the semiconductor lasers 41 and 44 is also irradiated along the optical axis of the optical path 32. Furthermore, each excitation light L2 of the semiconductor lasers 42 and 44 is also irradiated along the optical axis of the optical path 33. This excitation light L2 has a wavelength in the absorption wavelength range of the laser medium. The excitation light L2 is, for example, a laser diode (LD
) or emitted by a dye laser. The wavelength of the laser output is 1.06 μm for Nd;YAG and 1-053 pm for YLF.
発振操作
半導体レーザ40〜45を駆動して励起光L2を重畳す
る。この励起光L2の入射角度は内部の反射光束方向と
屈折光束とが一致するような角度である。たとえばレー
ザ光L1の軸と励起波長、レーザ活性物質の屈折率によ
りスネルの法則で決まる角度である。これにより、出力
ミラー61と高反射ミラー60の間てレーザ光L1がジ
グザグ状の光路LPを経て共振して複数の励起光L2に
より多段励起される。これにより、レーザ光出力L1の
出力が増加されてレーザ出力光L3として出力される。The oscillation operation semiconductor lasers 40 to 45 are driven to superimpose the excitation light L2. The angle of incidence of this excitation light L2 is such that the direction of the internally reflected light beam and the refracted light beam coincide. For example, it is an angle determined by Snell's law between the axis of the laser beam L1, the excitation wavelength, and the refractive index of the laser active material. Thereby, the laser beam L1 resonates between the output mirror 61 and the high reflection mirror 60 via the zigzag optical path LP, and is excited in multiple stages by a plurality of excitation beams L2. As a result, the output of the laser light output L1 is increased and outputted as the laser output light L3.
実施例2 第2図を参照する。Example 2 See Figure 2.
この実施例2では、2つの板状のミラー型のレーザ媒質
部材105,106を対向して配置している。レーザ母
材ともいうレーザ媒質部材105,106の側端面12
2は、レーザ光L1に対しては高反射であり、励起光L
2に対しては高透過率を有するコーティング処理がしで
ある。レーザ媒質部材105゜106の間は、中間媒質
としての空気層130である。レーザ母材105,10
6はたとえばNdi:YAGで作られる。空気層130
の屈折率とレーザ媒質部材105,106の屈折率との
差は大きく無反射コーティングを施す必要がある。この
空気層に代えてたとえはガラス質のLa5FQ5等で作
られた中間媒質をレーザ媒質部材105.106の支持
層として設けると両者の屈折率は小さくなり、これによ
り境界面の反射散乱損失は小さくなる。In this second embodiment, two plate-like mirror-type laser medium members 105 and 106 are arranged facing each other. Side end surfaces 12 of laser medium members 105 and 106, also called laser base materials
2 is highly reflective for the laser beam L1, and the excitation light L
For No. 2, a coating treatment with high transmittance is used. Between the laser medium members 105 and 106 is an air layer 130 as an intermediate medium. Laser base material 105, 10
6 is made of Ndi:YAG, for example. air layer 130
The difference between the refractive index of the laser medium member 105 and the refractive index of the laser medium members 105 and 106 is large, and it is necessary to apply an anti-reflection coating. If an intermediate medium made of glassy La5FQ5 or the like is provided as a support layer for the laser medium members 105 and 106 instead of this air layer, the refractive index of both will be reduced, and the reflection and scattering loss at the interface will be reduced. Become.
このように、レーザ母材を分割し、中間層を不活性層と
することで、レーザ出力光の出力ゲインとならない部分
のレーザ母材を節約するとともに再吸収による損失を軽
減し更に、吸収に伴う熱歪みをも軽減し、熱歪みの相互
干渉を立ち切ることかできる。In this way, by dividing the laser base material and making the intermediate layer an inactive layer, we can save the laser base material in the part that does not provide output gain of the laser output light, reduce loss due to reabsorption, and further reduce absorption. It is also possible to reduce the accompanying thermal distortion and eliminate mutual interference of thermal distortion.
実施例 3 第3図を参照する。Example 3 See Figure 3.
ガラスミラーのレーザ媒質部材220の一方の面にレー
ザ媒質ペレット221を配置してアクティブミラーとし
て用いる。レーザ媒質ペレット221の側端面222は
レーザ光Llに対して高反射で、励起光L2に対しては
高透過率を有するコーティング処理がしである。また保
持ガラス部220の側端面225は高反射ミラー60か
らのレーザ光L1が入射する場所はこれを透過し、これ
以外の場所ではレーザ光L1に対して高反射となるよう
にコーティングされる。半導体レーザ40〜42がレー
ザ媒質ペレット221に対応して設けられている。A laser medium pellet 221 is placed on one surface of a glass mirror laser medium member 220 to be used as an active mirror. The side end surface 222 of the laser medium pellet 221 is coated to have high reflection for the laser beam L1 and high transmittance for the excitation light L2. Further, the side end surface 225 of the holding glass portion 220 is coated so that the laser beam L1 from the high-reflection mirror 60 is transmitted through the incident portion thereof, and is highly reflective to the laser beam L1 at other portions. Semiconductor lasers 40 to 42 are provided corresponding to the laser medium pellet 221.
実施例 4 第4図を参照する。Example 4 Please refer to FIG.
第3図の実施例3と異例、半導体レーザ43〜45の励
起光L2が保持ガラス部220側からレーザ媒質ペレッ
ト221に向けて重畳される。なお保持ガラス部220
の側端面225aは、高反射ミラー60からのレーザ光
L1が入射する場所はこれを透過し、これ以外の場所で
はレーザ光L1に対し高反射となり、励起光L2に対し
て透過となるようにコーティングされる。Unlike the third embodiment shown in FIG. 3, excitation light L2 from the semiconductor lasers 43 to 45 is superimposed toward the laser medium pellet 221 from the holding glass portion 220 side. Note that the holding glass part 220
The side end surface 225a is configured such that the laser beam L1 from the high-reflection mirror 60 is transmitted through the incident area, and is highly reflective for the laser beam L1 at other locations, and is transparent for the excitation light L2. coated.
実施例 5 第5図を参照する。Example 5 Please refer to FIG.
3組の半導体レーザ40.46.41.47.42.4
8が設けられている。これにより励起段数をさらに増し
て出力アップができる。なお保持ガラス部220の側端
面225bは高反射ミラー60からのレーザ光L1が入
射する場所はこれを透過させ、これ以外の場所ではレー
ザ光L1に対して高反射となるようにコーティングされ
る。Three sets of semiconductor lasers 40.46.41.47.42.4
8 is provided. This allows the number of excitation stages to be further increased and the output to be increased. The side end surface 225b of the holding glass portion 220 is coated so as to transmit the laser beam L1 from the high-reflection mirror 60 at a location where it is incident, and to highly reflect the laser beam L1 at other locations.
実施例 6 第6図を参照する。Example 6 Please refer to FIG.
複数のレーザ媒質ペレット21と、1つのレーザ媒質部
材105を組合せている。A plurality of laser medium pellets 21 and one laser medium member 105 are combined.
ところで上述のように多段励起が可能な小型の固体レー
ザは、たとえば眼科用の光凝固装置やレーザ加工装置の
光源に用いることができる。By the way, the small solid-state laser capable of multi-stage excitation as described above can be used, for example, as a light source for an ophthalmological photocoagulation device or a laser processing device.
発明の効果
入手容易で加工の容易な小型のレーザ媒質部材またはレ
ーザ母材によって、レーザ光の多段励起を行い高出力化
したレーザ出力光を得ることができる。Effects of the Invention Using a small laser medium member or laser base material that is easily available and easy to process, laser light can be excited in multiple stages to obtain high-output laser output light.
またレーザ光路の折り返しピッチの設定や励起段数の設
定をレーザ媒質部材またはレーザ母材の大きさの制約か
ら離れて行なうことができ、レーザ共振部分および励起
光学系の設計の自由度が増す。Further, the turning pitch of the laser optical path and the number of excitation stages can be set without being restricted by the size of the laser medium member or the laser base material, increasing the degree of freedom in designing the laser resonant portion and the excitation optical system.
第1図はこの発明の固体レーザの実施例1を示す図、第
2図と第3図は実施例2と3を示す図、第4図〜第6は
実施例4〜6を示す図、第7図と第8図は従来例を示す
図である。
0・・・・・・・・・・・・中間媒質
1・・・・・・・・・・・・レーザ媒質ペレ0〜45・
・・半導体レーザ
ト・・・・・・・・・・・レーザ光
2・・・・・・・・・・・・励起光
3・・・・・・・・・・・・レーザ出力光ツFIG. 1 is a diagram showing Example 1 of the solid-state laser of the present invention, FIGS. 2 and 3 are diagrams showing Examples 2 and 3, and FIGS. 4 to 6 are diagrams showing Examples 4 to 6. FIGS. 7 and 8 are diagrams showing conventional examples. 0......Intermediate medium 1......Laser medium pellet 0-45.
・・Semiconductor laser beam・・・・・・・Laser beam 2・・・・・・・・・・・・Excitation light 3・・・・・・・・・Laser output light beam
Claims (1)
畳してレーザ光を励起して共振し、レーザ出力光を出力
する固体レーザにおいて、レーザ媒質としての作用と反
射ミラーとしての作用を併せもつミラーとして用いてレ
ーザ光(L1)を折り返す少なくとも1つのレーザ媒質
部材(21、105、106、221)を有し、レーザ
媒質部材(21、105、106、221)に対して折
り返し光路の光軸に沿って励起光(L2)を重畳してレ
ーザ光(L1)を励起して共振することを特徴とする固
体レーザ。A solid-state laser that emits laser output light by superimposing excitation light along the optical axis of a zigzag-shaped folded optical path to excite and resonate the laser light, and has both the function of a laser medium and the function of a reflecting mirror. It has at least one laser medium member (21, 105, 106, 221) that is used as a mirror to fold back the laser beam (L1), and the optical axis of the folded optical path with respect to the laser medium member (21, 105, 106, 221). A solid-state laser characterized in that a laser beam (L1) is excited and resonated by superimposing excitation light (L2) along the .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13412090A JPH0430484A (en) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | Solid-state laser |
US07/705,582 US5148441A (en) | 1990-05-25 | 1991-05-24 | Solid state laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP13412090A JPH0430484A (en) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | Solid-state laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0430484A true JPH0430484A (en) | 1992-02-03 |
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ID=15120933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP13412090A Pending JPH0430484A (en) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | Solid-state laser |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH0430484A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006344863A (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Fujifilm Holdings Corp | Mode-locked laser device |
JPWO2005091447A1 (en) * | 2004-03-24 | 2008-02-07 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Laser equipment |
-
1990
- 1990-05-25 JP JP13412090A patent/JPH0430484A/en active Pending
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