JPH0473981A - 固体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体レーザ装置に係り、特＆−励起ランプによ
りレーザロッドを励起する形式のレーザ装置に関する。

〔従来の技術〕

一般にＹＡＧレーザやガラスレーザ等の固体レーザ装置
６転　キセノンランプ等のフラッシュランプを点灯させ
、その発光エネルギをＹＡＧロッドやガラスロッドに照
射してレーザ発振を起こすようにしている。

この種のレーザ装置において、簡易な方法で出力を上げ
るには２本の励起ランプを使用して励起エネルギを倍増
させる手法がある。また、さらに高出力を得るようにし
たものとしてＩＬＹＡＧロッドやガラスロッドとして長
いものを用いたり、発振部を複数段直列に重ねてカスケ
ード接続にした構造にしたものがある。しかし　長いロ
ンドを用いると熱レンズ効果によりビ〒ムが広がる虞れ
があり、一方、カスケード接続にした場合には光軸調整
が困難になるという問題がある。

そこで、第９図に示すように、反射筒１０内にレーザロ
ッド１２と励起ランプ１３を並列的に内装し　前記励起
ランプ１３からの放出光を前記レーザロッド１２に集光
するようにした固体レーザ装置が従来考えられている。

図において、反射筒１０の内面は断面において２重楕円
に形成されており、その内面には金属が蒸着されている
。ここで、励起ランプ１３を発光させると第９図に示す
ようへ　直接光１３ａと反射光１３ｂがレーザロッド１
２に到達する。そして前記レーザロッド１２と励起ラン
プ１３は楕円の焦点に位置させであるため反射光１３ｂ
はすべてレーザロッド１２の中心部分に集光することと
なる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このよう＆へ　前記した構造で１戴　レーザロッド１２
の中心部分は強く励起されるが外周部分には充分な励起
が行われず利得分布の不均一が生じる虞れがある。また
、励起ランプ１３から出る光が第９図中のθに示す角度
よりも小さい場合であって、レーザロッド１２と反対方
向に放射された場合には光がレーザロッド１２に到達す
ることができず効率が低くなることが予想される。しか
も、励起ランプ１３が１本の場合には車検Ｒ２本の場合
には２重楕円というように励起ランプ１３の数が増加す
るにしたがって反射筒１０内部の断面形状が複雑化し　
第１０図に示すように４つの励起ランプ１３を内装する
場合にあっては６重楕円という複雑な形状となる。この
ような多重楕円は製造が困難であるばかりか、反射光の
均一性がさらに崩れて励起効率が悪化することが考えら
れる。

本発明は前記事項に鑑みてなされたもので、レーザロッ
ドを均一に励起することができて高い効率が得られ、ま
た製造も容易な固体レーザ装置を提供することを技術的
課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記技術的課題を解決するため＆−以下のよう
な構成とした すなわち、反射筒内に複数のレーザロッドと励起ランプ
を内装獣　前記励起ランプからの放出光を反射筒の内面
で反射して前記レーザロッドに照射する固体レーザ装置
において、 前記反射筒を拡散反射体で断面円形の筒状に形成すると
ともＧへ　断面上にｎ角形を想定し　前記励起ランプを
前記ｎ角形の頂点に配置するとともへ　前記レーザロッ
ドを前記ｎ角形の辺を２等分する位置に配置せしめて固
体レーザ装置としたここで、ｎは３以上の自然数で、正
多角形がよい。

なお、前記反射筒頃　その内面に金または銀の内装なく
ともの１つを蒸着すると拡散反射率を向上させることが
できる。

また、前記反射筒は硫酸バリウムを含有させたフッ素樹
脂、またはマイカセラミックスから選ばれる材質で形成
することができる。

前記マイカセラミックスとして快削性セラミックス（例
えζ戴　三井鉱山株式会社製の商品名「マセライト」）
を使用することができ、この場合には製造加工が容易と
なる。

なお、拡散反射体の拡散反射率は実質的に９５％以上が
好ましく、より好ましくは１００％に近いものが適して
いる。拡散反射率が実質的に９５％以上のということは
入射光に対して９５％以上反射するという意味ではなく
、励起ランプで発生した光が反射筒内で散乱を繰り返す
うちその被検出エネルギがレーザロッドに９５％以上実
質的に吸収されるという意味である。

また、本発明では赤外から近赤外領域にわたって実質的
に９５％以上の拡散反射率であることへレーザロンドの
励起効率を上げるという点で望まれる。

反射筒内に内装されるレーザロッドとしてＪ九ＹＡＧロ
ンド、ガラスロッドなどを例示でき、励起ランプとして
＋３　　クリプトン型、またはキセノン型を例示できる
。

〔作用〕

ｎ角形の頂点に配置された励起ランプから呂た先頃　拡
散反射率が実質的に９５％以上の材質で構成された反射
筒の内面で拡散反射さ札　前記ｎ角形の辺を２等分する
位置に配置されたレーザロッドを励起する。このとき励
起ランプから出た光はむらなく拡散されレーザロッド全
体を均一に照射する。

このように反射筒内面全体に亘り特定の部分に合焦する
ことなく光を拡散できるため、レーザロッドを均一に励
起することができて高い効率が得られる。

また、反射筒は断面が円形であることがら切削加工が容
易であり、特＆ミ　快削性のマイカセラミックスを用い
れば形状の精密な機械加工を容易に行うことができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明す
る。

〈第１実施例〉 反射筒１は三井鉱山株式会社製の商品名「マセライト」
により形成されている。このマセライトは金属アルコキ
シドを出発原料と獣　ゾル・ゲル法によりフッ素金雲母
結晶をガラス状のマトリックス中に析出させたものであ
る。この反射筒１はブロックｌａ、ｌｂを重合して構成
されており、内部は内径７０ミリの拡散反射面となって
いる。

この反射筒１内には励起ランプ３と、レーザロッド２と
が夫々３本内装されている。その位置は第１図に示すよ
うく　まず、反射筒１の断面上に正三角形を想定しその
頂点に励起ランプ３を配置させである。そして、前記レ
ーザロッド２を前記正三角形の辺を２等分する位置に配
置しである。

第１図は反射筒１の途中を横断した図であり、実際の装
置では反射筒１の両端部にレーザロッド２を支持するた
めの管状支持体４が配置されている。第３図は第２図の
Ａｌ−Ａ２断面部分を平面に展開したものであり、第３
図で上から１番目のレーザロッド２の一端に対向して全
反射ミラー５が配置されている。また、１番目のレーザ
ロッド２の他端側、　２番目のレーザロッド２の両端側
、及び、３番目のレーザロッド２の一端側に夫々光を９
０度の角度で反射する連結ミラー６が配置さ瓢　各レー
ザロッド３が光学的に直列接続されている。さら＆ミ　
３番目のレーザロッド２の他端側に出力ミラー７が配置
されている。

そして、励起ランプ３が連続的あるいはパルス的に点灯
すると、励起ランプ３からの励起光が反射筒ｌ内面で拡
散反射し　レーザロッド２に照射さ瓢　これによりレー
ザロッド２がレーザ発振し夫々の両端からレーザビーム
を発生する。レーザビームは全反射ミラー５、連結ミラ
ー６、出力ミラー７を順次反射して３段増幅され出力さ
れる。

そして、励起ランプ３とレーザロッド２が前記のような
配置関係にあるため、一つの励起ランプ３からの直接光
は他のロッド２に邪魔されるおそれがきわめて少なく、
いずれのロッド２にも照射さ瓢　また、反射筒１内面で
反射した間接光１戴拡散反射して均一がつまんべんなく
ロッド２に照射されるため、発振効率は良好となる。

以下、実験結果を説明する。実験は第８図に示したよう
く　拡散反射面２２を有する積分球２１に試料として本
発明の拡散反射体ｌを取り付け、光源からの光（Ｐ）を
試料に照射し　球体内で拡散反射された光を検知器２３
で計測し　拡散反射率を算出した　なお、２４は試料か
ら反射した光が直接検知器２３に入射することを妨げる
バッフル板である。

ここで、試料のがわりに参照用標準反射板を取り付けそ
の時の検知器の値を１００％とし　試料の拡散反射率を
算出する。

第１の実験例として、反射筒１内面に透明上薬を塗り、
計測したところ第６図に示す結果が得られ九　この図か
ら赤外から近赤外領域に亘って最大９６％の反射効率が
得られることがわかる。

また、第２の実験例として、反射筒１内の内側に金を蒸
着したものについて同様の実験をしたところ第７図に示
す結果が得られｔ４　　即ち、拡散反射において金の反
射特性が反映されており、かつほぼ１００％に近い高反
射率を示している。

また、反射筒１の内面に銀を蒸着した場合にも、金を蒸
着した場合と同様の効果を期待できる。

このようく　拡散反射体の反射面に金または銀の八　少
なくとも１つを蒸着することで、拡散反射率が向上する
。そして、蒸着する金属の種類により、その金属特有の
反射スペクトルが得られる。

例えば、金では５００ｎｍ、　　銀では３３０ｎｍより
短い励起に不必要でかつ発振効率を低下させる短波長の
光の反射を抑えることができる。従って、用途に応じて
いずれの金属を蒸着するのかを選択する。

く第２実施例〉 第２実施例を第４図により説明する。これ頃反射筒ｌの
断面上に正方形を想定しその頂点に励起ランプ３を配置
させてものである。そして、前記レーザロッド２を前記
正方形の辺を２等分する位置に配置しである。

また、励起ランプ３はさらに正方形の中心位置にも配置
しである。

したがって、励起ランプ３は総計５本　レーザロッド２
は総計４本となっている。そして、前記配置関係にある
ため、一つの励起ランプ３からの直接光は他のロッド２
に邪魔されるおそれがきわめて少なく、いずれのロッド
２にも照射される。

この例では反射筒１への実装密度を高くすることができ
、スペースファクターに優れている。

く第３実施例〉 第３実施例を第５図により説明する。これは、反射筒１
の断面上に正５角形を想定しその頂点に励起ランプ３を
配置させたものである。そして、前記レーザロッド２を
前記正５角形の辺を２等分する位置に配置しである。し
たがって、励起ランプ３は総計５本　レーザロッド２も
総計５本となっている。そして、前記配置関係にあるた
め、つの励起ランプ３からの直接光は他のロッド２に邪
魔されるおそれがきわめて少なく、いずれのロッド２に
も照射される。この例ではレーザロッド２の数が実施例
中最大となり高出力が期待できる。

〔発明の効果〕

本発明によれｉｆ、　　反射筒を、拡散反射率が実質的
に９５％以上の材質で構成するととも＆へ　反射筒１の
断面上にｎ角形を想定狐　励起ランプを前記ｎ角形の頂
点に配置するとともへ　前記レーザロッドを前記ｎ角形
の辺を２等分する位置に配置したので、励起ランプやレ
ーザロッドが相互に励起ランプから励起光を遮断するこ
となく効率よくレーザロッドに照射さ瓢　レーザロッド
を均一に励起することができて高い効率が得られる。ま
た、レーザロッドの高密度実装が可能となるため小型化
をも図ることができる。

また反射筒は単純な円筒なため切削等によって容易に製
造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の実施例を示獣第１図は第
１実施例の断面ｌ　第２図はその斜視は　第３図は第２
図におけるＡｌ−ＡＺ線の展開艮　第４図は第２実施例
の断面ム　第５図は第３実施例の断面は　第６図はマイ
カセラミックスの実質的な反射特性を示すグラフは　第
７図はマイカセラミックスの内側に金を蒸着した実施例
における実質的な反射特性を示すグラフ１　第８図は実
験装置の概略図の波長と反射率との関係を示すグラフは
　第９図及び第１０図は従来の固体レーザ装置を示す断
面図である。 １・・・反射筒、 ２　・励起ランス ３・・レーザロッド。 特許呂願人 三井石油化学工業株式会社 ミャチテクノス株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）反射筒内に複数のレーザロッドと励起ランプを内
   装し、前記励起ランプからの放出光を反射筒の内面で反
   射して前記レーザロッドに照射する固体レーザ装置にお
   いて、 前記反射筒を拡散反射体で断面円形の筒状に形成すると
   ともに、断面上にｎ角形を想定し、前記励起ランプを前
   記ｎ角形の頂点に配置するとともに、前記レーザロッド
   を前記ｎ角形の辺を２等分する位置に配置せしめたこと
   を特徴とする固体レーザ装置。
2. （２）前記反射筒は、その内面に金または銀の内少なく
   とも１つを蒸着してなることを特徴とする請求項１記載
   の固体レーザ装置。
3. （３）前記反射筒は硫酸バリウムを含有させたフッ素樹
   脂、またはマイカセラミックスで形成されていることを
   特徴とする請求項１記載の固体レーザ装置。