JPH0478177A - スラブ型固体レーザー装置 - 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、スラブ型固体レーザー装置の固体レーザー素
子に関する。

【従来の技術】

第５図は、典型的なスラブ型固体し−ザー発振器の構成
を示す縮断面略図であり、この種のスラブ型固体レーザ
ー発振器の一例として特公昭６３６７３４６に開示され
たものが挙げられる。 第６図は、第５図のレーザー発振器のスラブ型固体レー
ザー素子のレーザー光入出射端面を示す拡大断面図であ
る。また、第７図は、第５図のレーザー発振器を励起す
るランプの配置を示すスラブ型固体レーザー装置の横断
面略図である。 第５図〜第６図において、１はスラブ型固体レーザー素
子、２は全反射ミラー、３は部分反射ミラー、４は励起
用ラング、５はレーザービーム光路、６はレーザー出力
、７はスラブ型固体レーザ−素子ｌを冷却する冷却水路
、８は紫外線力・・トフィルター兼水路形成板、９は０
す〉り、１０は励起光反射鏡、１１は断熱材である。 スラブ型固体レーザー素子１は、レーザー光か１回以上
の内部全反射を行いながら通過する光路か形成されるよ
うに配置された２つの互いに平行な光学的鏡面１ａ、１
ｂと、ミラー２．３に相対するレーザー光入出射端面１
ｃ、ｌｄを有する。 レーザー光入出射端面１ｃ、１ｄは、反射損失を防止す
るために光路に対して傾斜し、光線はレーザー光入出射
端面１ｃ、１ｄの法線に対しブリュースタ角θをなして
いる。また、冷却水路７によりレーザー素子１の周囲を
純水で囲んで冷却して、レーザー発振に伴う熱によるレ
ーザー素子１の変形を防止している。 励起用ランプ４を点灯してレーザー素子１中に励起光を
照射すると、レーザー素子１中のＮ　ｄ　”イオンが高
いエネルギー準位に励起される。この高い工’ｆ−ルキ
ー準位から低いエネルギーｑ１ｊに下落する際に蛍光が
発せられｍ：の蛍光か更に刺激光となってレーザー光の
誘導放出を引き起ニーｔ、上記発振器の構成では、全文
ｑ＝ｔミラー２て反射された光かし−ブー素子１カ端面
ＩＣて゛屈折してし−サー素〒Ｔ内に入り、そ力２つの
光′ｒ的錘面Ｌａ、１ｂて゛全反射を生りなから他方カ
端面１ｄに到達し、再び屈折して部分反射ミラー３に向
い、部分反射ミラー３で反射した光か再び同〜光路５を
通るように調整しである。従って、この光８５上を光が
往復する間に増幅されてレーザー出力６が得られるので
ある。 このようなスラブ型固体レーザー装置によれば、レーザ
ー光はレーザー素子ｌの有する２つの互いに平行な光学
的鏡面１ａ、ｌｂで全反射されてし−ブー素子１全体を
伝搬するので、熱しシズ効果か事実上相殺され、従って
、エネルギー抽出効率、ビーム品質か良好となる為、高
エネルギー発振装置として適しているとされてきた。

【発明が解決しようとする課題１ 従来のスラブ型固体レーザー装置は、前記のごとき利点
があるため早くから注目を集めている。 しかし、実際には、スラブ型レーザー素子のレーザー光
入出射端面が厚さ方向に非対称的な形状になっているた
めに、レーザー光入出射端面近傍における冷却が不均一
となり、該端面においてレーザー素子の厚さ方向に非対
称な熱歪みを生じる。 この熱歪みがレーザー光の波面に複雑な歪みを生み、エ
ネルギー抽出効果の低下、レーザー出力の低迷、ビーム
品質の劣化の問題を招いている。 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、スラブ型レーザー素子の均一冷却を向上することによ
り、レーザー発振におけるエネルギー抽出効率、レーザ
ー出力及びビーム品質の向上を目的とする。 【課題を解決するための手段】 −［＝己１団居は、スラブ型固体レーザー素子のし−サ
ー光人出ｑｔ端面かその光学的鏡面に対して直角以外の
角度を有するスラブ形状から生しる基本的なものである
。従って、本発明では、スラブ型固体し−サー素子のレ
ーザー光入出射端面の不均一冷却を解消するため、レー
ザー光入出射端面を光学的鏡面に対して垂直にしたスラ
ブ形状を採用する。 すなわち、本発明においてレーザー発振器は、レーザー
光が１回以上の内部全反射を行いながら通過するように
配置された２つの互いに平行な光学的鏡面と該光学的鏡
面に対して垂直なレーザー光入出射端面を有するスラブ
型固体レーザー素子と、レーザー光をスラブ型固体レー
ザー素子に入出射させるミラーとからなる。そして、レ
ーザー光入出射端面に於けるレーザー光入出射角を９０
度未満、例えば１９度にする。さらに、このレーザー発
振器、及び該レーザー発振器を励起するうングで構成さ
れるスラブ型固体レーザー装置ては、該ランプかスラブ
型固体レーザー素子の幅方向に配置さ？している。

【作用】

本発明は、スラブ型固体レーザー素子の平行な２つの光
学的鏡面に対し垂直にレーザー光入出射端面を配！した
ことにより、該端面近傍における厚さ方向の冷却か均一
に行われ、熱歪みがレーザー素子の厚さ方向に対称に分
布するようになる。 これにより、エネルギー抽出効率、レーザー出力及びビ
ーム品質の向上が達成できる。 また、ランプがスラブ型固体レーザー素子の幅方向に配
置されていることにより、レーザー光入出射端面に於け
るレーザー光入出射を９０度未満の任意の角度にして、
レーザー素子内全反射の回数を制御できる。 さらに、ランプかスラブ型固体レーザー素子の幅方向に
配置されていることにより、ランプの直接光でし−ザー
素子を励起するめではなく、反射光でし一ザー素子を励
起するのて゛より均一な励起がｄわｔ’Ｌる。

【実施例１ 以下、図面を基にして本発明の実施ρ１を説明する。参
照番号は、第５図〜第６図に共通である。 第１図は１本発明のスラブ型固体レーザー素子を用いた
レーザー発振器を示す縦断面略図である６第２図は、第
１図の発振器を励起するためにランプを配置し、た本発
明のスラブ型固体レーザー装置を示す横断面略図である
。また、第３図は、第１区のスラブ型固体レーザー素子
のレーザー光入出射端面を示す拡大断面図である。 本実＃、ρノでは、固＃し−ザー素子Ｉの媒質として、
厚さ６ｍｍ、幅３４ｍｍ、全長１３２ｍｍの直方体形状
でＮ　ｄ　”７度１，１原子％のＹＡＧ結晶を用いた。 ２つの光学的鏡面１ａ、■ｂに対しレーザー光入出射端
面１ｃ、１ｄが直角になるように配置した。そして、レ
ーザー光入出射端面１ｃ、１ｄの法線に対するレーザー
先入出射角θを１９度（全文ｇ・ｔに対する人出９１角
に換算すると７１度）とし、全反射回数は４回である６ 本発明て゛は５ドーザ−素子１を励起する為カラング４
は、第２図のようにレーザー素子１の幅方向に配置しで
ある。なぜなら、従来と同様なランプの配置、すなわち
第４図のようにレーザー素子１の厚さ方向の配置では、
レーザー光入出射光路５の角度θを大きくすると、レー
ザー光入出射光路５かランプ４の電極部分と重なってし
まうので発振光路の形成が難しいからである。 この制限は、設計に大きく依存するが、本発明のスラブ
型固体レーザー素子１を用いた場合、レーザー光入出射
端面１ａ、■ｂの法線に対するレーザー光入出射角θは
最大でも１５度程度である。 これに対し、第２図のランプ配置にすれば、光路５はう
；フ゛５４の；瘉部分に制限を受けずに設計することか
できる。こうして、本発明では第２図に示すように、ラ
ンプ４をスラブ１に対し配置して必要な角度を確保でき
た６ さらに、ランプ４がスラブ型固体レーザー素子Ｉの・幅
方向に配置されていることにより、ランプ４の直接光て
し−ザー素子Ｉを励起するのではなく、励起光反射鏡１
ｏがらの反射光でレーザー素子１を励起するのでより均
一な励起が行われる。 本実施例によるレーザー装置のレーザー出方は、連続発
振で”７０Ｗ、パルス発振で２ＯＯＷに達しな。このし
−サー出力は、第５図、第６゜図の従来例によるレーザ
ー出力より大きく改善されている。 すなわち、第５図、第６図に示すような従来例によるレ
ーザー装置では、光学的鏡面１ａ、１ｂに対し直角以外
の角度のレーザー光入出射端面ＩＣ１１ｄを有するＹＡ
Ｇスラブ（厚さ６ｍｍ、＠３４ｍｍ、全長１３２ｍｍ、
Ｎｄ’＋濃度１．１原子％、レーザー光入出射角３４度
、全文ａｔ面に対する人出射角９０．５度、全反射回数
す回）をレーザー媒質として用いた場き、このし−サー
装置のし−サー出力は　連続発振でＩＯＷ、パルス発振
で１７０Ｗであった。 また、本実施例によるレーザー装置のヒーム広がり角（
ヒーム品質）は、従来例によるレーザー装置に比べて、
スラブの幅方向で変化か見られなかったか、厚さ方向で
は減少し、１０ミリラジアン（ｒｒ＋ｒａｄ）から５ミ
リラジアン（ｍ　ｒ　ａ　ｄ　）以下になった。 本実施例による連続発振レーザー出カフ０Ｗと、従来例
によるレーザー装置の連続発振レーザー出力ｌＯＷを比
鮫すれは、本発明は連続発振において、−層大きな効果
を発揮することかわかる。これは、レーザー光入出射端
面においてスラブ厚さ方向に対する熱歪みの非対称性の
影響が連続発振において著しく大きいことを示している
５図示の実施例ではレーザー光入出射角θを１９度ヒし
たが、本発明のラシブ配置では、し−ザー九人出射角θ
分自由に選択できるため、レーザー素子内全反射回数を
任意に設定できる。よって、本発明には、最適反射回教
自体をエネルギー抽出効率て辻較選択できる大きなＭ点
かある。 【発明の効果】 以上のように本発明によって、レーザー光入出射端面近
傍においてスラブ厚さ方向に対する熱歪みの非対称性を
解消できる結果、エネルギー抽出効率、レーザー出力、
ヒーム品質の向上か達成てきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスラブ型固体レーザー装置においてス
ラブ型固体レーザー素子を用いた発振器を示す縦断面略
図である。 第２図は、第１図の発振器を励起するためのランプの配
置を示す本発明のスラブ型固体レーザー装置の横断面略
図である。 第３図は、第１図のスラブ型間体し−ザー素〒゛のレー
ザー光入出射端面を示す拡大断面図である。 第４図は、本発明のスラブ型固体レーザー装置のスラブ
型固体レーザー素子を従来のランプ配置にて実行しよう
とした場合を説明する平面図である。 第５図は、従来のスラブ型固体レーザー発振器の１例を
示す縦断面略図である。 第６図は、従来のスラブ型固体レーザー発振器のレーザ
ー光入出射端面を示す拡大断面図である。 第７図は、第５図の発振器を励起するためのランプの配
置を示す従来のスラブ型固体レーザー装置の横断面略図
である。 （この頁以下余白） 図中、参照数字は次の要素を示す。 ニスラブを固体し−ザー素子１ 、全反射ミラー ：部什反射ミラー 励起用ランプ、 ：レーザーヒーム光路、 ：し一す−出力、 ：冷却水水路、 ：紫外光カットフィルター兼水路形成用板、二〇リンク １０：励起光反射鏡、 ｌｌ：断熱材。 出願人　住友金属鉱山株式会社山

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザー光が１回以上の内部全反射を行いながら
   通過するように配置された２つの互いに平行な光学的鏡
   面と該光学的鏡面に対して垂直なレーザー光入出射端面
   を有するスラブ型固体レーザー素子と、レーザー光をス
   ラブ型固体レーザー素子に入出射させるミラーとからな
   るレーザー発振器。
2. （２）レーザー光入出射端面におけるレーザー光入出射
   角が９０度未満である請求項１記載のレーザー発振器。
3. （３）請求項１記載のレーザー発振器、及び該レーザー
   発振器を励起するランプを有し、該ランプがスラブ型固
   体レーザー素子の幅方向に配置されているスラブ型固体
   レーザー装置。