JPH04322480A - Solid-state laser device - Google Patents

Solid-state laser device

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Publication number
JPH04322480A
JPH04322480A JP9049291A JP9049291A JPH04322480A JP H04322480 A JPH04322480 A JP H04322480A JP 9049291 A JP9049291 A JP 9049291A JP 9049291 A JP9049291 A JP 9049291A JP H04322480 A JPH04322480 A JP H04322480A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
solid
laser medium
light
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9049291A
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9049291A priority Critical patent/JPH04322480A/en
Publication of JPH04322480A publication Critical patent/JPH04322480A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To achieve that a laser medium for a solid-state laser device absorbs excitation light effectively, to prevent an output from becoming unstable due to a thermal lens phenomenon and to stabilize a laser output. CONSTITUTION:A filter layer 10 which reflects only a wavelength in an absorption band for a laser medium 4 out of light radiated by a light source 3 is formed on the surface of a reflection face 2 in a cavity 1. Thereby, only a wavelength region which is easily absorbed by the laser medium out of light radiated from the light source 3 is reflected, and the output of a solid-state laser device is stabilized.

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。
2. Description of the Related Art In recent years, solid-state laser devices have been used as industrial machines, and in the semiconductor field, fields of use have been expanding year by year, including device trimming, scribing, marking, soldering, welding, and cutting. 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の光を用いて励起する固体レー
ザ装置の構成を示す。
A conventional solid-state laser device will be explained below with reference to the drawings. 4 and 5 show the configuration of a conventional solid-state laser device excited using light from a flash lamp or an arc lamp.

【0004】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の内側にクセノンランプやクリプトンランプからなる
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。
As shown in FIG. 4, a structure (hereinafter referred to as a cavity) has a reflective surface 2 that reflects lamp light inside.
A light source 3 using a flash lamp or an arc lamp consisting of a xenon lamp or a krypton lamp is provided inside the pump 1 to constitute an excitation light source.

【0005】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.

【0006】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
外反射鏡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 reflecting mirror 7 and a total reflecting mirror 8 shown in FIG.

【0007】この際、レーザ媒質4の光吸収係数は波長
依存性が大きく、レーザ発振に効果的な波長域である7
50nm〜810nmをレーザ媒質により有効に吸収さ
れることがレーザ発振に効果的である。図6にキセノン
ランプ,図7にクリプトランプ発光スペクトルをそれぞ
れ示す。図から解るようにフラッシュランプやアークラ
ンプより発生される光は広い波長範囲の光を含んでいる
。こ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。 そして、その熱量分、冷却媒質による冷却能力を増加す
る必要があり、レーザ装置によってはマイナス要因とな
っていた。
At this time, the optical absorption coefficient of the laser medium 4 has a strong wavelength dependence, and the wavelength range 7 is effective for laser oscillation.
It is effective for laser oscillation that wavelengths of 50 nm to 810 nm are effectively absorbed by the laser medium. Figure 6 shows the xenon lamp emission spectrum, and Figure 7 shows the crypto lamp emission spectrum. As can be seen from the figure, the light generated by flash lamps and arc lamps includes light in a wide wavelength range. Among these, light with a wavelength other than that effective for laser oscillation becomes thermal energy, causing a rise in the temperature of the laser device. Then, it is necessary to increase the cooling capacity of the cooling medium by the amount of heat, which is a negative factor for some laser devices.

【0008】[0008]

【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, since the unabsorbed light becomes heat, 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.

【0009】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, and is also thermally stable. The purpose is to

【0010】0010

【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、励起用光源の光をレーザ媒質
に吸収させる際、キャビティの反射面上にレーザ媒質が
吸収する波長域の光を反射させ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 has a wavelength range that is absorbed by the laser medium on the reflective surface of the cavity when the laser medium absorbs the light from the excitation light source. It has a filter layer that reflects light.

【0011】[0011]

【作用】この構成により、励起用光源より発せられ、キ
ャビティー内面の反射面で反射される光の内、フィルタ
ー層によりレーザ媒質が吸収する波長を有する光のみが
反射され、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、冷却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こととなる。
[Operation] With this configuration, among the light emitted from the excitation light source and reflected by the reflective surface on the inner surface of the cavity, only the light having a wavelength that is absorbed by the laser medium is reflected by the filter layer, and the energy radiated from the light source is is efficiently absorbed by the laser medium. Therefore, the temperature rise of the laser medium is reduced, the cooling medium is sufficiently cooled, and a thermally stable solid-state laser can be obtained.

【0012】0012

【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.

【0013】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て説明を省略する。
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 in the conventional example are designated by the same numbers and the explanation thereof will be omitted.

【0014】図に示すように、キャビティ1内側にキセ
ノンランプまたはアークランプなどのランプを備えた励
起用光源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。キャビティ内面の反射面2には
フィルター層10が形成され、レーザ媒質4が吸収する
波長の光のみを反射してレーザ媒質4に入射する。
As shown in the figure, an excitation light source 3 equipped with a lamp such as a xenon lamp or an arc lamp is provided inside the cavity 1. On the other hand, the laser medium 4 and
A laser section is constituted by a protective tube 5 that protects the laser section. 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 reflective surface 2 on the inner surface of the cavity, and reflects only light of a wavelength that is absorbed by the laser medium 4 to be incident on the laser medium 4 .

【0015】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。
Regarding the resonator configured as above,
The operation will be explained with reference to FIGS. 1 to 3.

【0016】光源3から放射された励起光は、直接また
はキャビティの内面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
は下記の式1で表される。
The excitation light emitted from the light source 3 enters the laser medium 4 either directly or after being reflected by the inner surface 1 of the cavity. At this time, the energy absorbed by the laser medium 4 is expressed by the following equation 1.

【0017】 ΣE=ΣA×ΣB  ……………  式1ΣE:レーザ
媒質に吸収されるエネルギーΣA:励起光の出射効率 ΣB:励起光の入射効率 この式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式2で表される
ΣE=ΣA×ΣB …………… Equation 1 ΣE: Energy absorbed by the laser medium ΣA: Output efficiency of excitation light ΣB: Input efficiency of excitation light In this formula 1, ΣA is the output efficiency of excitation light and the cavity 1 and the arrangement of the laser medium 4 and the light source 3. ΣB is the incidence efficiency of the excitation light, which is 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.

【0018】   ΣB=K×(1−R)×(1−S)×(1−F)×
(1−W)  ……  式2K:レーザ媒質の吸収率 R:キャビティによる吸収率 S:フロー管による吸収率 F:レーザ媒質保護管による吸収率 W:冷却媒質による吸収率 式2において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、530,580,750,
810,880nmにある。この中でも特に強い吸収は
750〜810nmの範囲にあるので、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
ター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。キャビティ1の反射面
2上にレーザ媒質4に吸収され易い波長のみを反射する
フィルター層10を形成することにより、キャビティ1
内で発生する不用な発熱を低減し、冷却効果を高めるこ
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、励起エネルギーが大きくなったときに発
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
、レーザ出力を安定にすることができる。この効果は、
レーザ媒質4の主な吸収波長帯域に限り、特に550n
m〜900nmのみを反射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=K×(1-R)×(1-S)×(1-F)×
(1-W) ... Equation 2K: Absorption rate of laser medium R: Absorption rate by cavity S: Absorption rate by flow tube F: Absorption rate by laser medium protection tube W: Absorption rate by cooling medium In Equation 2, ΣB is excitation It changes depending on the wavelength of 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, 580, and 750, as shown in FIG. ,
It is at 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. Effectively absorbed. By forming a filter layer 10 on the reflective surface 2 of the cavity 1 that reflects only wavelengths that are easily absorbed by the laser medium 4, the cavity 1
It is possible to reduce unnecessary heat generated inside the device and increase the cooling effect. 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 large can be prevented, and the laser output can be stabilized. This effect is
Limited to the main absorption wavelength band of the laser medium 4, especially 550n
By forming a filter layer that reflects only wavelengths from m to 900 nm, significant effects can be obtained, such as the ability to eliminate the adverse effects of ultraviolet rays on laser oscillation.

【0019】[0019]

【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、キャビティの反射面上に、レーザ媒
質の吸光特性に対応する特定波長域の光のみを反射させ
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。
As is clear from the above description of the embodiments, according to the present invention, a filter layer is provided on the reflective surface of the cavity to reflect only light in a specific wavelength range corresponding to the light absorption characteristics of the laser medium. By forming such a structure, lamp energy is efficiently absorbed by the laser medium, and a solid-state laser device having stable output characteristics without thermal lens phenomenon can be provided.

【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
[
Figure 2: Absorption spectrum of the same laser medium

【図3】同フィル
ター層の吸収スペクトル
[Figure 3] 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[Figure 6] Emission spectrum of xenon lamp

【図7】クリ
プトンランプの発光スペクトル
[Figure 7] Emission spectrum of krypton lamp

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 1 Cavity 2 Reflective surface of cavity 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、上記光源とレーザ媒質を平行に配
置し、その外側に光源により発せられた励起光を反射す
る反射面を有するキャビティを備え、前記反射面は、光
源により放射された光のうち、前記レーザ媒質が吸収す
る波長のみを反射するフィルター層を有する固体レーザ
装置。
Claim 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, in which the light source and the laser medium are arranged in parallel, and the excitation light emitted by the light source is placed outside of the laser medium. 1. A solid-state laser device comprising: a cavity having a reflective surface that reflects light; the reflective surface has a filter layer that reflects only a wavelength that is absorbed by the laser medium out of the light emitted by the light source.
【請求項2】  フィルター層は550nm〜900n
mの光のみを反射する請求項1記載の固体レーザ装置。
Claim 2: The filter layer has a wavelength of 550nm to 900nm.
2. The solid-state laser device according to claim 1, which reflects only m light.
JP9049291A 1991-04-22 1991-04-22 Solid-state laser device Pending JPH04322480A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014086531A (en) * 2012-10-23 2014-05-12 Canon Inc Laser device and control method thereof

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