JPH05102586A - レーザ装置 - Google Patents
レーザ装置Info
- Publication number
- JPH05102586A JPH05102586A JP26372691A JP26372691A JPH05102586A JP H05102586 A JPH05102586 A JP H05102586A JP 26372691 A JP26372691 A JP 26372691A JP 26372691 A JP26372691 A JP 26372691A JP H05102586 A JPH05102586 A JP H05102586A
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- JP
- Japan
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- laser
- resonator
- brewster
- dispersion
- crystal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】内部損失が少なく、波長選択制御が容易で、コ
ンパクトにできるレーザ装置を得ることにある。 【構成】ブルースタ分散プリズム形にカットされ、この
ブルースタ面を偏光子と考えたときこれにより規定され
る偏光面から１０度以上傾いた方向にＣ軸を有し、かつ
合成石英より屈折率の波長分散が大きいチタンサファイ
ア結晶２０と、この結晶２０と全反射ミラ２１および出
力カップラ２２とにより構成されたエンドポン型共振器
と、この共振器内に挿入され、波長選択素子として機能
する分散プリズム２３と、結晶２０を励起する励起用レ
ーザ２４とを具備したものである。
ンパクトにできるレーザ装置を得ることにある。 【構成】ブルースタ分散プリズム形にカットされ、この
ブルースタ面を偏光子と考えたときこれにより規定され
る偏光面から１０度以上傾いた方向にＣ軸を有し、かつ
合成石英より屈折率の波長分散が大きいチタンサファイ
ア結晶２０と、この結晶２０と全反射ミラ２１および出
力カップラ２２とにより構成されたエンドポン型共振器
と、この共振器内に挿入され、波長選択素子として機能
する分散プリズム２３と、結晶２０を励起する励起用レ
ーザ２４とを具備したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チタンサファイア結晶
のごとき合成石英より屈折率の波長分散が大きい波長可
変固体レーザ媒質を有し、発振波長を選択制御可能なレ
ーザ装置に関する。
のごとき合成石英より屈折率の波長分散が大きい波長可
変固体レーザ媒質を有し、発振波長を選択制御可能なレ
ーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、６５０〜１１００nmという幅広い
発振域を有するチタンサファイアレーザ装置の波長選択
制御において、波長選択素子として、プリズム、複屈折
フィルタ、回折格子などを共振器内に挿入する方法が用
いられている。特に、比較的挿入損失の少ないプリズム
と複屈折フィルタを複数個挿入して発振波幅を狭くする
方法が用いられている。
発振域を有するチタンサファイアレーザ装置の波長選択
制御において、波長選択素子として、プリズム、複屈折
フィルタ、回折格子などを共振器内に挿入する方法が用
いられている。特に、比較的挿入損失の少ないプリズム
と複屈折フィルタを複数個挿入して発振波幅を狭くする
方法が用いられている。
【０００３】図３、図４はこれらの例を説明するための
ものであって、“Titanium sapphire laser characteri
stics ”Appl.Opt.27.13.1988 に記載されているもので
ある。図３はチタンサファイア１、全反射ミラー２、出
力カップラ３を有する共振器内に２つのブルースタ分散
プリズム４，５を配設したものである。図中６は励起用
レーザ光である。
ものであって、“Titanium sapphire laser characteri
stics ”Appl.Opt.27.13.1988 に記載されているもので
ある。図３はチタンサファイア１、全反射ミラー２、出
力カップラ３を有する共振器内に２つのブルースタ分散
プリズム４，５を配設したものである。図中６は励起用
レーザ光である。
【０００４】図４はチタンサァイヤ７、全反射ミラー
８、出力カップラ９を有する共振器内に４枚の複屈折フ
ィルタ１０を配設したものである。図中１１は励起用レ
ーザ光である。
８、出力カップラ９を有する共振器内に４枚の複屈折フ
ィルタ１０を配設したものである。図中１１は励起用レ
ーザ光である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図３の従来例では波長
選択素子である分散プリズム４，５を配設し、また図４
の従来例では波長選択素子である複屈折フィルタ１０を
配設しているので、内部損失は避けられず、レーザ発振
効率の低下を招く。また、図３、図４いずれも分散プリ
ズム４，５または複屈折フィルタ１０を配設しているの
で、共振器内部のキャビティモード径が大きくなり、こ
れによってもレーザ発振の効率が悪くなるという欠点が
ある。本発明は、内部損失が少なく、波長選択制御が容
易で、コンパクトにできるレーザ装置を提供することを
目的とする。
選択素子である分散プリズム４，５を配設し、また図４
の従来例では波長選択素子である複屈折フィルタ１０を
配設しているので、内部損失は避けられず、レーザ発振
効率の低下を招く。また、図３、図４いずれも分散プリ
ズム４，５または複屈折フィルタ１０を配設しているの
で、共振器内部のキャビティモード径が大きくなり、こ
れによってもレーザ発振の効率が悪くなるという欠点が
ある。本発明は、内部損失が少なく、波長選択制御が容
易で、コンパクトにできるレーザ装置を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、以下のように構成したものである。請求項１
に対応する発明は、ブルースタ分散プリズム形にカット
され、このブルースタ面を偏光子と考えたときこれによ
り規定される偏光面から１０度以上傾いた方向にＣ軸を
有し、かつ合成石英より屈折率の波長分散が大きい波長
可変固体レーザ媒質と、このレーザ媒質と共に、高反射
ミラーおよび出力カップラを有したエンドポンプ型共振
器と、この共振器内に挿入され、波長選択素子として機
能する分散プリズムと、前記レーザ媒質を励起する励起
用レーザ光源とを具備したものである。
するため、以下のように構成したものである。請求項１
に対応する発明は、ブルースタ分散プリズム形にカット
され、このブルースタ面を偏光子と考えたときこれによ
り規定される偏光面から１０度以上傾いた方向にＣ軸を
有し、かつ合成石英より屈折率の波長分散が大きい波長
可変固体レーザ媒質と、このレーザ媒質と共に、高反射
ミラーおよび出力カップラを有したエンドポンプ型共振
器と、この共振器内に挿入され、波長選択素子として機
能する分散プリズムと、前記レーザ媒質を励起する励起
用レーザ光源とを具備したものである。
【０００７】請求項２に対応する発明は、ブルースタ分
散プリズム形にカットされ、このブルースタ面を偏光子
と考えたときこれにより規定される偏光面から１０度以
上傾いた方向にＣ軸を有し、かつ合成石英より屈折率の
波長分散が大きい波長可変固体レーザ媒質と、このレー
ザ媒質と共に、全反射ミラーおよび出力カップラを有し
たエンドポンプ型共振器と、この共振器内に挿入され、
波長選択素子として機能する分散プリズムと、前記レー
ザ媒質を励起する励起用レーザ光源と、前記レーザ媒質
のＣ軸を駆動する駆動装置とを具備したものである。
散プリズム形にカットされ、このブルースタ面を偏光子
と考えたときこれにより規定される偏光面から１０度以
上傾いた方向にＣ軸を有し、かつ合成石英より屈折率の
波長分散が大きい波長可変固体レーザ媒質と、このレー
ザ媒質と共に、全反射ミラーおよび出力カップラを有し
たエンドポンプ型共振器と、この共振器内に挿入され、
波長選択素子として機能する分散プリズムと、前記レー
ザ媒質を励起する励起用レーザ光源と、前記レーザ媒質
のＣ軸を駆動する駆動装置とを具備したものである。
【０００８】
【作用】本発明によれば、波長可変固体レーザ媒質をレ
ーザ媒質としてだけでなく、ブルースタ分散プリズム、
複屈折フィルタとしても作用するので、次の効果が得ら
れる。
ーザ媒質としてだけでなく、ブルースタ分散プリズム、
複屈折フィルタとしても作用するので、次の効果が得ら
れる。
【０００９】(1) 共振器内に配設される波長選択制御す
るための、プリズム、複屈折フィルタの数が少なくな
り、内部損失が低減でき、この結果レーザ発振効率が上
がる。 (2) 共振器内の光学素子数が少なくなるため、共振器長
を短くでき、全体をコンパクトにできる。
るための、プリズム、複屈折フィルタの数が少なくな
り、内部損失が低減でき、この結果レーザ発振効率が上
がる。 (2) 共振器内の光学素子数が少なくなるため、共振器長
を短くでき、全体をコンパクトにできる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の一実施例であるエンドポ
ンプ型のレーザ装置を示す概略構成図である。図１に示
すように、チタンサファイア結晶２０と、全反射ミラ２
１と、出力カプラ２２とからなる共振器内において、チ
タンサファイア結晶２０と出力カプラ２２との間に、分
散プリズム２３を配設してある。この分散プリズム２３
は、共振器で発生する発振線が２本にならないように挿
入してある。そして、チタンサファイア結晶２０は、矢
印Ｃ方向に移動できるように、例えばマイクロメータの
ごとき移動機構（図示せず）が配設される。さらに、出
力カプラ２２が、図示しない回転機構により矢印Ｄ方向
に回転可能に構成されている。
て説明する。図１は、本発明の一実施例であるエンドポ
ンプ型のレーザ装置を示す概略構成図である。図１に示
すように、チタンサファイア結晶２０と、全反射ミラ２
１と、出力カプラ２２とからなる共振器内において、チ
タンサファイア結晶２０と出力カプラ２２との間に、分
散プリズム２３を配設してある。この分散プリズム２３
は、共振器で発生する発振線が２本にならないように挿
入してある。そして、チタンサファイア結晶２０は、矢
印Ｃ方向に移動できるように、例えばマイクロメータの
ごとき移動機構（図示せず）が配設される。さらに、出
力カプラ２２が、図示しない回転機構により矢印Ｄ方向
に回転可能に構成されている。
【００１１】ここで、前記チタンサファイア結晶２０に
ついて、図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図２
（ａ）はチタンサファイア結晶２０の側面図であり、図
２（ｂ）は図２（ａ）の2 ー2 線に沿って仮想的に切断
した場合の図である。これは、図に示すように、ブルー
スタ分散プリズムの形にカットされており、頂角が約６
０°になっている。具体的には、チタンサァイヤレーザ
において、ゲインの最も高い７８０nm付近での波長選
択、制御を考え、この波長で最小偏角となるように、こ
の波長での屈折率が１．７５７７よりブルースタ入射角
６０．３６３°を求め、これより頂角を５９．２７４°
としたものである。このようなチタンサファイア結晶２
０によれば、固体レーザ媒質として作用するばかりでな
く、以下に述べるように、複屈折フィルタおよびブルー
スタ分散プリズムとしての作用が得られる。
ついて、図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図２
（ａ）はチタンサファイア結晶２０の側面図であり、図
２（ｂ）は図２（ａ）の2 ー2 線に沿って仮想的に切断
した場合の図である。これは、図に示すように、ブルー
スタ分散プリズムの形にカットされており、頂角が約６
０°になっている。具体的には、チタンサァイヤレーザ
において、ゲインの最も高い７８０nm付近での波長選
択、制御を考え、この波長で最小偏角となるように、こ
の波長での屈折率が１．７５７７よりブルースタ入射角
６０．３６３°を求め、これより頂角を５９．２７４°
としたものである。このようなチタンサファイア結晶２
０によれば、固体レーザ媒質として作用するばかりでな
く、以下に述べるように、複屈折フィルタおよびブルー
スタ分散プリズムとしての作用が得られる。
【００１２】サファイアの波長分散は、一般にプリズム
に用いられ合成石英よりも大きく、６３２．８nm〜９０
４．０nmでの屈折率差は０．００８３となっている。ブ
ルースタ分散プリズムがレーザ共振器内に挿入された場
合、ブルースタ面によって共振器内の偏光は図２（ａ）
の（Ａ）に示す方向に規定される。このときに、図２
（ｂ）に示すように結晶Ｃ軸（Ｂ）が偏光面内にない
と、チタンサァイヤの複屈折性により、チタンサファイ
ア結晶２０は、複屈折フィルタとして作用する。サファ
イアでは、蛍光線と異常光線との間の屈折率の差は０．
００８であり、いま例えば、チタンサァイヤ中の光軸長
を１０．０mmとすると、７８０nm付近では、約７．７nm
間隔で損失が最小となり、この間隔で発振することにな
る。
に用いられ合成石英よりも大きく、６３２．８nm〜９０
４．０nmでの屈折率差は０．００８３となっている。ブ
ルースタ分散プリズムがレーザ共振器内に挿入された場
合、ブルースタ面によって共振器内の偏光は図２（ａ）
の（Ａ）に示す方向に規定される。このときに、図２
（ｂ）に示すように結晶Ｃ軸（Ｂ）が偏光面内にない
と、チタンサァイヤの複屈折性により、チタンサファイ
ア結晶２０は、複屈折フィルタとして作用する。サファ
イアでは、蛍光線と異常光線との間の屈折率の差は０．
００８であり、いま例えば、チタンサァイヤ中の光軸長
を１０．０mmとすると、７８０nm付近では、約７．７nm
間隔で損失が最小となり、この間隔で発振することにな
る。
【００１３】複屈折フィルタとしては、Ｃ軸と偏光面の
なす角が４５°のとき、選択性がよくなるが、チタンサ
ファイアの蛍光はＣ軸に沿った偏光が強く、このことか
ら、偏光面からの角度が１０°〜２０°が良いと考えら
れる。このように、固体レーザ媒質として作用する以外
に、複屈折フィルタおよびブルースタ分散プリズムとし
て作用するチタンサファイア結晶２０を用いて、図１の
ように構成したレーザ装置の動作について説明する。い
ま、図示しない励起用レーザ光源例えばＹＡＧレーザの
第２高調波またはＡｒ+ レーザのいずれかからなる励起
用レーザ光２４をチタンサファイア結晶２０に照射する
と、この結晶２０が励起されると共に、結晶２０はブル
ースタ分散プリズムおよび間隔が７．７mmの複屈折フィ
ルタとして作用する。この結果、図１の実施例では、共
振器内に２つのブルースタ分散プリズムおよび１つの複
屈折フィルタが存在したものと等価になる。
なす角が４５°のとき、選択性がよくなるが、チタンサ
ファイアの蛍光はＣ軸に沿った偏光が強く、このことか
ら、偏光面からの角度が１０°〜２０°が良いと考えら
れる。このように、固体レーザ媒質として作用する以外
に、複屈折フィルタおよびブルースタ分散プリズムとし
て作用するチタンサファイア結晶２０を用いて、図１の
ように構成したレーザ装置の動作について説明する。い
ま、図示しない励起用レーザ光源例えばＹＡＧレーザの
第２高調波またはＡｒ+ レーザのいずれかからなる励起
用レーザ光２４をチタンサファイア結晶２０に照射する
と、この結晶２０が励起されると共に、結晶２０はブル
ースタ分散プリズムおよび間隔が７．７mmの複屈折フィ
ルタとして作用する。この結果、図１の実施例では、共
振器内に２つのブルースタ分散プリズムおよび１つの複
屈折フィルタが存在したものと等価になる。
【００１４】以上述べた実施例によれば、チタンサファ
イア結晶２０は、固体レーザ媒質としてだけでなく、ブ
ルースタ分散プリズムおよび複屈折フィルタとしても作
用するので、以下のような効果が得られる。
イア結晶２０は、固体レーザ媒質としてだけでなく、ブ
ルースタ分散プリズムおよび複屈折フィルタとしても作
用するので、以下のような効果が得られる。
【００１５】ａ）波長選択制御するため、共振器内に配
設するブルースタ分散プリズム２３は１個のみと、図３
および図４の従来例に比べて少なくてすむ。すなわち、
図３ではプリズム４，５と２個必要とし、図４では４枚
の複屈折フィルタ１０を必要としているのに対して、本
実施例はブルースタ分散プリズム２３だけですむ。この
ため、内部損失が低減でき、レーザ発振の効率が上が
る。
設するブルースタ分散プリズム２３は１個のみと、図３
および図４の従来例に比べて少なくてすむ。すなわち、
図３ではプリズム４，５と２個必要とし、図４では４枚
の複屈折フィルタ１０を必要としているのに対して、本
実施例はブルースタ分散プリズム２３だけですむ。この
ため、内部損失が低減でき、レーザ発振の効率が上が
る。
【００１６】ｂ）共振器内の光学素子数が少ないため、
共振器長を短くできる。２枚ミラの共振器では、共振器
長が短ければ、共振器内のキャビティモード径が小さく
なり、レーザ発振の高効率化が可能となる。 ｃ）共振器全体をコンパクトに作ることができる。
共振器長を短くできる。２枚ミラの共振器では、共振器
長が短ければ、共振器内のキャビティモード径が小さく
なり、レーザ発振の高効率化が可能となる。 ｃ）共振器全体をコンパクトに作ることができる。
【００１７】さらに、波長の選択は、前記移動機構によ
りチタンサファイア結晶２０を図１の矢印Ｃ方向に動か
すことにより、複屈折フィルタとしての光軸長が変わる
ことによって行われる。この場合、発振光に対して最小
偏角であるので、光軸がずれない。具体的には、チタン
サファイア結晶２０中の光軸長を１０．０ mm としたと
き、Ｃ方向に１０μm 動かすと、発振波長は０．９ nm
ずれる。また、出力カプラ２２の回転機構により矢印Ｄ
方向に回転させることにより、粗い波長の選択が可能で
ある。
りチタンサファイア結晶２０を図１の矢印Ｃ方向に動か
すことにより、複屈折フィルタとしての光軸長が変わる
ことによって行われる。この場合、発振光に対して最小
偏角であるので、光軸がずれない。具体的には、チタン
サファイア結晶２０中の光軸長を１０．０ mm としたと
き、Ｃ方向に１０μm 動かすと、発振波長は０．９ nm
ずれる。また、出力カプラ２２の回転機構により矢印Ｄ
方向に回転させることにより、粗い波長の選択が可能で
ある。
【００１８】前述の実施例では、ブルースタ分散プリズ
ム２３が配設されているのは、次のような理由に基づ
く。すなわち、図１のようにチタンサファイア結晶２０
と、全反射ミラ２１と、出力カプラ２２を共振器に組み
込んだ場合には、チタンサファイア結晶２０はブルース
タ分散プリズムとしての分解能が共振器構成にもよる
が、が数nmと十分に小さくないため、７．７nm間隔で発
振線が２本になってしまう可能性がある。このようなこ
とから、発振線を１本にするため、ブルースタ分散プリ
ズム２３を共振器内に配設してある。
ム２３が配設されているのは、次のような理由に基づ
く。すなわち、図１のようにチタンサファイア結晶２０
と、全反射ミラ２１と、出力カプラ２２を共振器に組み
込んだ場合には、チタンサファイア結晶２０はブルース
タ分散プリズムとしての分解能が共振器構成にもよる
が、が数nmと十分に小さくないため、７．７nm間隔で発
振線が２本になってしまう可能性がある。このようなこ
とから、発振線を１本にするため、ブルースタ分散プリ
ズム２３を共振器内に配設してある。
【００１９】前述のチタンサファイア結晶２０中のチタ
ン濃度が０．１５重量％のとき、長さ１０．０ mm で９
１％の励起レーザ光を吸収する。チタンサファイア結晶
２０中の光軸長さを長くすると、複屈折フィルタとして
の波長選択の間隔が短くなり、発振線を一本にするた
め、他の波長選択素子を挿入する必要があるからであ
る。
ン濃度が０．１５重量％のとき、長さ１０．０ mm で９
１％の励起レーザ光を吸収する。チタンサファイア結晶
２０中の光軸長さを長くすると、複屈折フィルタとして
の波長選択の間隔が短くなり、発振線を一本にするた
め、他の波長選択素子を挿入する必要があるからであ
る。
【００２０】以上述べた実施例では、固体レーザ媒質と
してチタンサファイア結晶をあげたが、これ以外に屈折
率の波長分散が合成石英より大きく、結晶に複屈折性が
ある固体レーザ媒質であればなんでもよい。
してチタンサファイア結晶をあげたが、これ以外に屈折
率の波長分散が合成石英より大きく、結晶に複屈折性が
ある固体レーザ媒質であればなんでもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
部損失が少なく、波長選択制御が容易で、コンパクトに
できるレーザ装置を提供することができる。
部損失が少なく、波長選択制御が容易で、コンパクトに
できるレーザ装置を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例のチタンサファイアレーザ装
置の概略構成を示す図。
置の概略構成を示す図。
【図２】図１のチタンサファイア結晶を説明するための
図。
図。
【図３】従来のチタンサファイアレーザ装置の第１の概
略構成を示す図。
略構成を示す図。
【図４】従来のチタンサファイアレーザ装置の第２の概
略構成を示す図。
略構成を示す図。
２０…チタンサファイア結晶、２１…全反射ミラ、２２
…出力カプラ、２３…ブルースタ分散プリズム。
…出力カプラ、２３…ブルースタ分散プリズム。
Claims (2)
- 【請求項１】 ブルースタ分散プリズム形にカットさ
れ、このブルースタ面を偏光子と考えたときこれにより
規定される偏光面から１０度以上傾いた方向にＣ軸を有
し、かつ合成石英より屈折率の波長分散が大きい波長可
変固体レーザ媒質と、 このレーザ媒質と共に、高反射ミラーおよび出力カップ
ラを有したエンドポンプ型共振器と、 この共振器内に挿入され、波長選択素子として機能する
分散プリズムと、 前記レーザ媒質を励起する励起用レーザ光源と、 を具備したレーザ装置。 - 【請求項２】 ブルースタ分散プリズム形にカットさ
れ、このブルースタ面を偏光子と考えたときこれにより
規定される偏光面から１０度以上傾いた方向にＣ軸を有
し、かつ合成石英より屈折率の波長分散が大きい波長可
変固体レーザ媒質と、 このレーザ媒質と共に、全反射ミラーおよび出力カップ
ラを有したエンドポンプ型共振器と、 この共振器内に挿入され、波長選択素子として機能する
分散プリズムと、 前記レーザ媒質を励起する励起用レーザ光源と、 前記レーザ媒質のＣ軸を駆動する駆動装置と、 を具備したレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26372691A JPH05102586A (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26372691A JPH05102586A (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102586A true JPH05102586A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17393455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26372691A Pending JPH05102586A (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05102586A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002311202A (ja) * | 2001-04-12 | 2002-10-23 | Seiko Instruments Inc | サファイヤ板、偏光板付きサファイヤ板及び液晶プロジェクタ装置 |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP26372691A patent/JPH05102586A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002311202A (ja) * | 2001-04-12 | 2002-10-23 | Seiko Instruments Inc | サファイヤ板、偏光板付きサファイヤ板及び液晶プロジェクタ装置 |
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