JPH04316381A - Solid-state laser - Google Patents

Solid-state laser

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Publication number
JPH04316381A
JPH04316381A JP8382491A JP8382491A JPH04316381A JP H04316381 A JPH04316381 A JP H04316381A JP 8382491 A JP8382491 A JP 8382491A JP 8382491 A JP8382491 A JP 8382491A JP H04316381 A JPH04316381 A JP H04316381A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
light source
solid
light
medium
Prior art date
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Pending
Application number
JP8382491A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Setsuo Terada
寺田 節夫
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8382491A priority Critical patent/JPH04316381A/en
Publication of JPH04316381A publication Critical patent/JPH04316381A/en
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Abstract

PURPOSE:To stabilize an output of a solid-state laser by effectively absorbing an exciting light to a laser medium of the laser and preventing instability of the output due to a thermal lens phenomenon. CONSTITUTION:A filter layer 10 for transmitting only a wavelength of an absorption band of a laser medium 4 of wavelengths of an exciting light source 3 is provided on an outer wall of a flow tube 6 for cooling the light source 3 to pass only the wavelength range to be easily absorbed to the medium of a light emitted from a light source 3 thereby to stabilize the output of the laser.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は産業機械や医療機械に用
いるフラッシュランプやアークランプの光によって励起
される固体レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state laser device excited by light from a flash lamp or arc lamp used in industrial or medical equipment.

【0002】0002

【従来の技術】近年、固体レーザ装置は産業機械として
半導体分野では素子のトリミング,スクライビングをは
じめとして、マーキング,半田付け,溶接,切断など、
その利用分野が年々拡大している。医療分野においても
治療器としての利用が急速に拡大している。
[Prior Art] In recent years, solid-state laser devices have been used as industrial machines in the semiconductor field for devices such as trimming, scribing, marking, soldering, welding, cutting, etc.
The fields of its use are expanding year by year. In the medical field, its use as a therapeutic device is rapidly expanding.

【0003】以下に従来の固体レーザ装置について図面
を参照しながら説明する。図4,図5に従来のフラッシ
ュランプやアークランプを用いて励起する固体レーザ装
置の構成を示す。図4に示すように、内側にランプ光を
反射する反射面2を有する構造物(以後キャビティと称
す)1の内側にキセノンやクリプトンからなるフラッシ
ュランプまたはアークランプを用いた光源3を設けて励
起用光源を構成している。
A conventional solid-state laser device will be explained below with reference to the drawings. 4 and 5 show the configuration of a solid-state laser device excited using a conventional flash lamp or arc lamp. As shown in FIG. 4, a light source 3 using a flash lamp or an arc lamp made of xenon or krypton is installed inside a structure (hereinafter referred to as a cavity) 1 having a reflecting surface 2 that reflects lamp light inside for excitation. It constitutes a light source for use.

【0004】一方、レーザ媒質4とそれを保護するレー
ザ媒質保護管5とでレーザ部が構成されている。励起用
光源3は冷却媒質の冷却効果をよくするためのフロー管
6内に収納されていて、冷却媒質はランプ光の発熱を冷
却するとともに、レーザ装置全体がこの冷却媒質の中に
ある。
On the other hand, a laser section is composed of a laser medium 4 and a laser medium protection tube 5 that protects it. The excitation light source 3 is housed in a flow tube 6 for improving the cooling effect of a cooling medium, and the cooling medium cools the heat generated by the lamp light, and the entire laser device is inside this cooling medium.

【0005】以上のように構成されたレーザ装置につい
て、以下にその動作を説明する。光源3より発せられた
励起光はレーザ媒質4に入射し、吸収される。吸収され
ずに通過した光は反射面2によって反射され、再びレー
ザ媒質4に入射する。吸収された光のエネルギーは図5
に示す部分反射鏡7と全反射鏡8に囲まれてなる光共振
器によって発振状態となり、一部がレーザ光9となり部
分反射鏡7を通って外部に放出される。
The operation of the laser device configured as described above will be explained below. Excitation light emitted from the light source 3 enters the laser medium 4 and is absorbed. The light that has passed through without being absorbed is reflected by the reflecting surface 2 and enters the laser medium 4 again. The absorbed light energy is shown in Figure 5.
An optical resonator surrounded by a partial reflection mirror 7 and a total reflection mirror 8 shown in FIG.

【0006】この際、レーザ媒質4のレーザ光吸収係数
は波長依存性が大きく、レーザ発振に効果的な波長域で
ある750nm〜810nmをレーザ媒質により有効に
吸収させることが必要である。図6および図7にキセノ
ンランプおよびクリプトンランプの発光スペクトルを示
す。 図から解るようにフラッシュランプやアークランプより
発せられる光は広い波長範囲の光を含んでいる。この光
の中でレーザ発振に効果的な波長の光以外は熱エネルギ
ーとなり、レーザ装置の温度上昇の原因となる。その分
、冷却媒質による冷却能力を増加する必要があり、レー
ザ装置にとってはマイナス要因となっていた。
[0006] At this time, the laser light absorption coefficient of the laser medium 4 has a strong wavelength dependence, and it is necessary that the laser medium effectively absorbs a wavelength range of 750 nm to 810 nm, which is an effective wavelength range for laser oscillation. FIGS. 6 and 7 show the emission spectra of the xenon lamp and krypton lamp. As can be seen from the figure, the light emitted by flash lamps and arc lamps includes light in a wide wavelength range. Among this light, light with a wavelength other than that effective for laser oscillation turns into thermal energy, causing an increase in the temperature of the laser device. Accordingly, it is necessary to increase the cooling capacity of the cooling medium, which is a negative factor for the laser device.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成では、レーザ媒質4に効果的に光を吸収
させることが難しく、さらに吸収されない光は熱となる
ため、冷却媒質による冷却能力を大きく設計しないと、
レーザ媒質4の温度が上昇し、レーザ媒質4の熱レンズ
現象が発生し、レーザ出力が安定したレーザ装置を得る
ことが難しくなるという問題を有していた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, with such a conventional configuration, it is difficult to make the laser medium 4 absorb light effectively, and furthermore, the unabsorbed light becomes heat, so the cooling ability of the cooling medium is reduced. If you don't design it big,
There was a problem in that the temperature of the laser medium 4 increased and a thermal lens phenomenon occurred in the laser medium 4, making it difficult to obtain a laser device with stable laser output.

【0008】本発明はこのような課題を解決するもので
、光源の光を効率よく吸収することができ、レーザの発
振エネルギー効率を向上させ、さらには熱的にも安定な
固体レーザ装置を得ることを目的とするものである。
The present invention solves these problems, and provides a solid-state laser device that can efficiently absorb light from a light source, improves laser oscillation energy efficiency, and is also thermally stable. The purpose is to

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の固体レーザは、励起用ランプ光をレーザ媒質
に吸収させる際、フロー管の外壁に一定波長域の光のみ
を透過するフィルター層を形成したものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve this object, the solid-state laser of the present invention uses a filter that transmits only light in a certain wavelength range on the outer wall of the flow tube when the excitation lamp light is absorbed into the laser medium. It is made up of layers.

【0010】0010

【作用】この構成により、励起用光源より発せられた光
の内、フィルター層により一定の波長域を有する光のみ
のエネルギーが透過されるので、光源より放射したエネ
ルギーがレーザ媒質に効率よく吸収される。そのため、
レーザ媒質の温度上昇が減少し、レーザ媒質の冷却が充
分に行われて、熱的に安定な固体レーザを得ることがで
きる。
[Operation] With this configuration, the filter layer transmits the energy of only the light having a certain wavelength range out of the light emitted from the excitation light source, so the energy emitted from the light source is efficiently absorbed by the laser medium. Ru. Therefore,
The temperature rise of the laser medium is reduced, the laser medium is sufficiently cooled, and a thermally stable solid-state laser can be obtained.

【0011】[0011]

【実施例】以下に本発明の一実施例の固体レーザ装置を
図面を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A solid-state laser device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1に本発明の一実施例の固体レーザ装置
の構成を示す。なお、本実施例では従来例と同じ構成部
分については同一番号を付し、説明を省略する。図に示
すように、キャビティ1の内側にキセノンランプまたは
アークランプなどの光源を備えた励起用の光源3が設け
られている。一方、レーザ媒質4とそれを保護する保護
管5とでレーザ部が構成されている。励起用の光源3は
フロー管6内に収納されていて、冷却媒質により冷却さ
れる。フロー管6の外壁にはフィルター層10が形成さ
れ、レーザ媒質4を励起する波長域の光のみを放射する
よう構成されている。
FIG. 1 shows the configuration of a solid-state laser device according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the same components as those in the conventional example are designated by the same numbers, and the explanation thereof will be omitted. As shown in the figure, an excitation light source 3 including a light source such as a xenon lamp or an arc lamp is provided inside the cavity 1. On the other hand, a laser section is composed of a laser medium 4 and a protective tube 5 that protects it. The excitation light source 3 is housed in a flow tube 6 and is cooled by a cooling medium. A filter layer 10 is formed on the outer wall of the flow tube 6, and is configured to emit only light in a wavelength range that excites the laser medium 4.

【0013】以上のように構成された共振器について、
図1〜図3を参照しながら、その動作を説明する。光源
3から放射された励起光は、直接またはキャビティ1で
反射された後、レーザ媒質4に入射する。この際、レー
ザ媒質4に吸収されるエネルギーは(数1)で表される
Regarding the resonator configured as above,
The operation will be explained with reference to FIGS. 1 to 3. Excitation light emitted from the light source 3 enters the laser medium 4 directly or after being reflected by the cavity 1 . At this time, the energy absorbed by the laser medium 4 is expressed by (Equation 1).

【0014】[0014]

【数1】[Math 1]

【0015】この(数1)でΣAは励起光の出射効率で
キャビティ1の物理的構造およびレーザ媒質4と光源3
との配置によって決まる値である。ΣBは励起光の入射
効率でキャビティ1の反射面2,レーザ媒質4,フロー
管5,冷却媒質の反射率あるいは吸収率により決まる値
で(数2)で表される。
In this (Equation 1), ΣA is the emission efficiency of the excitation light, which is determined by the physical structure of the cavity 1, the laser medium 4, and the light source 3.
This value is determined by the placement of ΣB is the incidence efficiency of the excitation light, which is a value determined by the reflectance or absorption of the reflecting surface 2 of the cavity 1, the laser medium 4, the flow tube 5, and the cooling medium, and is expressed by (Equation 2).

【0016】[0016]

【数2】[Math 2]

【0017】(数2)中のΣBは励起光の波長により変
化する。光源3から放射される励起光の波長は図6,図
7に示すように非常に広い波長域を有するが、レーザ媒
質4の主な吸収波長は図6に示すように、530,58
0,750,810,880nmにある。この中でも特
に強い吸収は750〜810nmにあるので、光源3か
ら発せられた光の波長を、図3に示す吸収特性を有する
フィルタを用いてこの吸収帯域に合わせることによりレ
ーザ媒質4に効果的に吸収される。フロー管6の外壁に
レーザ媒質4に吸収され易い波長のみを透過するフィル
ター層10を形成することにより、レーザ媒質4に吸収
される不要な熱エネルギーを低減し、冷却効率を高める
ことができる。さらに、レーザ媒質4が効率よく入射光
を吸収するので、励起エネルギーが高くなったときに発
生する熱レンズ現象による発振状態の不安定さを防止し
、レーザ発振出力を安定にすることができる。この効果
は、レーザ媒質の主な吸収波長帯域である550nm〜
900nmのみを透過するフィルター層を形成すること
により、紫外線によるレーザ発振への悪影響も除去でき
るなど著しい効果が得られる。
ΣB in (Equation 2) changes depending on the wavelength of the excitation light. The wavelength of the excitation light emitted from the light source 3 has a very wide wavelength range as shown in FIGS. 6 and 7, but the main absorption wavelengths of the laser medium 4 are 530, 58, as shown in FIG.
It is at 0,750,810,880 nm. Among these, particularly strong absorption is in the range of 750 to 810 nm, so by adjusting the wavelength of the light emitted from the light source 3 to this absorption band using a filter having the absorption characteristics shown in FIG. Absorbed. By forming a filter layer 10 on the outer wall of the flow tube 6 that transmits only wavelengths that are easily absorbed by the laser medium 4, unnecessary thermal energy absorbed by the laser medium 4 can be reduced and cooling efficiency can be increased. Furthermore, since the laser medium 4 efficiently absorbs the incident light, instability of the oscillation state due to the thermal lens phenomenon that occurs when the excitation energy becomes high can be prevented, and the laser oscillation output can be stabilized. This effect occurs in the laser medium's main absorption wavelength band of 550 nm~
By forming a filter layer that transmits only 900 nm, significant effects such as the ability to eliminate the adverse effects of ultraviolet light on laser oscillation can be obtained.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明によれば、フロー管の外壁にレーザ媒質の吸収
特性に対応する特定波長域の光のみを透過させるフィル
ター層を形成することにより、ランプエネルギーがレー
ザ媒質に効率よく吸収され、熱レンズ現象を発生しない
、安定した出力特性を有する固体レーザ装置を提供する
ことができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description of the embodiments, according to the present invention, a filter layer is formed on the outer wall of the flow tube to transmit only light in a specific wavelength range corresponding to the absorption characteristics of the laser medium. As a result, it is possible to provide a solid-state laser device that has stable output characteristics, in which lamp energy is efficiently absorbed by the laser medium, and thermal lens phenomenon does not occur.

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

【図1】本発明の一実施例の固体レーザ装置の断面図FIG. 1 is a sectional view of a solid-state laser device according to an embodiment of the present invention.


図2】同レーザ媒質の吸収スペクトルを示す図
[
Figure 2: Diagram showing the absorption spectrum of the same laser medium

【図3】
同フィルター層の吸収スペクトルを示す図
[Figure 3]
Diagram showing the absorption spectrum of the same filter layer

【図4】従来
の固体レーザ装置の断面図
[Figure 4] Cross-sectional view of a conventional solid-state laser device

【図5】同固体レーザ装置の
構成図
[Figure 5] Configuration diagram of the solid-state laser device

【図6】キセノンランプの発光スペクトルを示す図[Figure 6] Diagram showing the emission spectrum of a xenon lamp

【図
7】クリプトンランプの発光スペクトルを示す図
[Figure 7] Diagram showing the emission spectrum of a krypton lamp

【符号
の説明】 1  キャビティ 2  キャビティの反射面 3  光源 4  レーザ媒質 5  レーザ媒質保護管 6  フロー管 10  フィルター層
[Explanation of symbols] 1 Cavity 2 Cavity reflective surface 3 Light source 4 Laser medium 5 Laser medium protection tube 6 Flow tube 10 Filter layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】固体レーザ媒質をフラッシュランプまたは
アークランプなどの光源によって励起して発振する固体
レーザにあって、前記光源はランプの冷却を目的とした
フロー管を外筒とし、レーザ媒質はレーザ媒質保護管を
外筒とした内部にそれぞれ互いに平行に配置し、その外
側に前記光源より放射した光を反射する反射面を備え、
前記フロー管は前記光源より放射した光のうち、レーザ
媒質が吸収する波長のみを透過するフィルター層をフロ
ー管外壁上に形成した固体レーザ装置。
1. A solid-state laser that oscillates by exciting a solid-state laser medium with a light source such as a flash lamp or an arc lamp, wherein the light source has a flow tube for cooling the lamp as an outer cylinder, and the laser medium is a laser beam. The medium protection tubes are arranged in parallel to each other inside an outer cylinder, and a reflective surface for reflecting the light emitted from the light source is provided on the outside thereof,
The flow tube is a solid-state laser device in which a filter layer is formed on the outer wall of the flow tube to transmit only wavelengths absorbed by the laser medium among the light emitted from the light source.
【請求項2】550nm〜900nmの光のみを透過す
るフィルター層をレーザ媒質保護管外壁上に設けた請求
項1記載の固体レーザ装置。
2. The solid-state laser device according to claim 1, further comprising a filter layer that transmits only light of 550 nm to 900 nm on the outer wall of the laser medium protection tube.
JP8382491A 1991-04-16 1991-04-16 Solid-state laser Pending JPH04316381A (en)

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