JPH0521873A - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
- Publication number
- JPH0521873A JPH0521873A JP16994591A JP16994591A JPH0521873A JP H0521873 A JPH0521873 A JP H0521873A JP 16994591 A JP16994591 A JP 16994591A JP 16994591 A JP16994591 A JP 16994591A JP H0521873 A JPH0521873 A JP H0521873A
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- JP
- Japan
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- light
- lamp
- laser medium
- reflector
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 各種産業機器，医療機器に利用される固体レ
ーザ装置にて、レーザ媒質に均一にランプ光（励起光）
を入射させるとともに、レーザ媒質の不均一な変質と不
均一な温度分布を防止し、均一な強度分布を有するレー
ザ光を得る。 【構成】 ランプ光１３を反射させることを目的とした
リフレクター１の反射面１２の表面に凹凸を形成するこ
とにより、ランプ３から発せられた光が散乱されレーザ
媒質４に均一に吸収されてレーザ媒質が励起され、均一
な強度分布を有するレーザ光を得る。
ーザ装置にて、レーザ媒質に均一にランプ光（励起光）
を入射させるとともに、レーザ媒質の不均一な変質と不
均一な温度分布を防止し、均一な強度分布を有するレー
ザ光を得る。 【構成】 ランプ光１３を反射させることを目的とした
リフレクター１の反射面１２の表面に凹凸を形成するこ
とにより、ランプ３から発せられた光が散乱されレーザ
媒質４に均一に吸収されてレーザ媒質が励起され、均一
な強度分布を有するレーザ光を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、産業機器や医療機器と
して利用される、フラッシュランプ，アークランプ等の
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。
して利用される、フラッシュランプ，アークランプ等の
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。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体レーザ装置は産業機械として
は半導体分野のトリミング，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，切断とその利用分野
が年々拡大し、医療分野においても内科，外科や歯科の
治療器としての利用拡大が著しい。
は半導体分野のトリミング，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，切断とその利用分野
が年々拡大し、医療分野においても内科，外科や歯科の
治療器としての利用拡大が著しい。
【０００３】以下、従来の固体レーザ装置について説明
する。図６は、従来から用いられるフラッシュランプ，
アークランプ等のランプを用いた固体レーザの共振器構
造の中で固体レーザ媒質（以下単にレーザ媒質とい
う），ランプ，反射体を配置した部分の断面の構造を示
した図である。図６において、１は内側にランプ光を反
射する平滑な反射面２を有する反射体（以後リフレクタ
ーという）であり、３はフラッシュランプやアークラン
プ等（キセノンランプ，クリプトンランプ，ハロゲンラ
ンプ等のランプ）のランプ、４はレーザ媒質、５はラン
プ光の発熱を冷却するための冷却媒質であり、ランプ３
およびレーザ媒質４はこの冷却媒質５の中にある。ま
た、図５は上記構成の固体レーザ装置の縦断面図であ
り、レーザ媒質４の一端の近くに全反射鏡６が他端に部
分反射鏡７が配置され光共振器を形成している。以上の
ように構成されたレーザ装置の共振器について、以下そ
の動作について説明する。
する。図６は、従来から用いられるフラッシュランプ，
アークランプ等のランプを用いた固体レーザの共振器構
造の中で固体レーザ媒質（以下単にレーザ媒質とい
う），ランプ，反射体を配置した部分の断面の構造を示
した図である。図６において、１は内側にランプ光を反
射する平滑な反射面２を有する反射体（以後リフレクタ
ーという）であり、３はフラッシュランプやアークラン
プ等（キセノンランプ，クリプトンランプ，ハロゲンラ
ンプ等のランプ）のランプ、４はレーザ媒質、５はラン
プ光の発熱を冷却するための冷却媒質であり、ランプ３
およびレーザ媒質４はこの冷却媒質５の中にある。ま
た、図５は上記構成の固体レーザ装置の縦断面図であ
り、レーザ媒質４の一端の近くに全反射鏡６が他端に部
分反射鏡７が配置され光共振器を形成している。以上の
ように構成されたレーザ装置の共振器について、以下そ
の動作について説明する。
【０００４】図６においてランプ３より発せられた励起
光の光路Ａで示す一部は直接レーザ媒質４に入射し、レ
ーザ媒質４に吸収され、光路Ｂ，Ｃで示す他の部分の励
起光は反射面２でスネルの法則に従い１回以上反射しレ
ーザ媒質４に入射し、レーザ媒質４に吸収される。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６がレーザ媒質４を間に向い合って構成する光共振
器によって発振状態となり外部に放出される。反射面２
における励起光の反射角度θは図７に示すように反射面
に対する法線に対する入射角度θにより決まるため、あ
る一定範囲の入射角度で反射面２に入射するランプ光１
３は同一方向にのみ反射されるため、レーザ媒質表面に
入射する励起光はレーザ媒質４の表面部位により到達励
起光量（強度）が異なるため、均一にレーザ媒質４が励
起されない。このとき、放出されるレーザ光の強度分布
はレーザ媒質４の励起状態に対する依存性が大きく、均
一な強度分布を有するレーザ光を得るにはレーザ媒質４
全体が、均一にランプ３から発せられた光によって励起
されることが必要であり、上記のようにレーザ媒体４の
表面部位により到達する励起光量が不均一であるため、
均一な強度分布を有するレーザ光が得られない問題があ
った。また、レーザ媒質表面に到達するランプ光（励起
光）の不均一が、レーザ媒質４の不均一な変質や不均一
な温度分布を招く原因となっていた。
光の光路Ａで示す一部は直接レーザ媒質４に入射し、レ
ーザ媒質４に吸収され、光路Ｂ，Ｃで示す他の部分の励
起光は反射面２でスネルの法則に従い１回以上反射しレ
ーザ媒質４に入射し、レーザ媒質４に吸収される。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６がレーザ媒質４を間に向い合って構成する光共振
器によって発振状態となり外部に放出される。反射面２
における励起光の反射角度θは図７に示すように反射面
に対する法線に対する入射角度θにより決まるため、あ
る一定範囲の入射角度で反射面２に入射するランプ光１
３は同一方向にのみ反射されるため、レーザ媒質表面に
入射する励起光はレーザ媒質４の表面部位により到達励
起光量（強度）が異なるため、均一にレーザ媒質４が励
起されない。このとき、放出されるレーザ光の強度分布
はレーザ媒質４の励起状態に対する依存性が大きく、均
一な強度分布を有するレーザ光を得るにはレーザ媒質４
全体が、均一にランプ３から発せられた光によって励起
されることが必要であり、上記のようにレーザ媒体４の
表面部位により到達する励起光量が不均一であるため、
均一な強度分布を有するレーザ光が得られない問題があ
った。また、レーザ媒質表面に到達するランプ光（励起
光）の不均一が、レーザ媒質４の不均一な変質や不均一
な温度分布を招く原因となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、ランプ３から発せられた光が反射面２に
おいて反射するときに生じる光の入射角度と反射回数に
より決まる反射面２における吸収により減衰し、レーザ
媒質４の表面によってランプ３から発せられた光の入射
光強度（光量）が異なり均一にレーザ媒質が励起されな
いため、従来の平滑な反射面２を有するリフレクター１
を用いた固体レーザ装置では、均一な強度分布を有する
レーザ出力が得られないという問題点を有していた。ま
た、ランプ３から発せられる光の不均一性によるレーザ
媒質４の変質等も発生するという問題点を有していた。
来の構成では、ランプ３から発せられた光が反射面２に
おいて反射するときに生じる光の入射角度と反射回数に
より決まる反射面２における吸収により減衰し、レーザ
媒質４の表面によってランプ３から発せられた光の入射
光強度（光量）が異なり均一にレーザ媒質が励起されな
いため、従来の平滑な反射面２を有するリフレクター１
を用いた固体レーザ装置では、均一な強度分布を有する
レーザ出力が得られないという問題点を有していた。ま
た、ランプ３から発せられる光の不均一性によるレーザ
媒質４の変質等も発生するという問題点を有していた。
【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、ランプの光を均一にレーザ媒質に入射させることに
より、均一な強度分布を有するレーザ光が得られる固体
レーザ装置を提供することを目的とする。
で、ランプの光を均一にレーザ媒質に入射させることに
より、均一な強度分布を有するレーザ光が得られる固体
レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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装置は、励起用のランプ光をレー
ザ媒質に入射させるためにリフレクターの反射面で反射
させるとき、反射面においてランプ光が散乱するように
リフレクターの反射面に凹凸を形成したものである。
に本発明の固体レーザ装置は、励起用のランプ光をレー
ザ媒質に入射させるためにリフレクターの反射面で反射
させるとき、反射面においてランプ光が散乱するように
リフレクターの反射面に凹凸を形成したものである。
【０００８】
【作用】上記した手段によれば、リフレクターの反射面
に入射したランプ光は法線に対する入射角と反射角の関
係が不定となりランプ光を散乱させることによって、リ
フレクターの反射面全面において反射するランプ光の強
度が平均化され、反射によってレーザ媒質の表面に到達
するランプ光の強度（光量）が均一化され、均一な強度
分布を有するレーザ光を得ることができる。
に入射したランプ光は法線に対する入射角と反射角の関
係が不定となりランプ光を散乱させることによって、リ
フレクターの反射面全面において反射するランプ光の強
度が平均化され、反射によってレーザ媒質の表面に到達
するランプ光の強度（光量）が均一化され、均一な強度
分布を有するレーザ光を得ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の固体レーザ装置の一実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００１０】図１は本発明の固体レーザ装置の一実施例
を示す断面図であるが、図１において、１はリフレクタ
ー、３はランプ（キセノンランプ，アークランプ等）、
４はレーザ媒質であり、１２は内表面に凹凸を形成した
リフレクター１のランプ光（励起光）反射面である。ま
た、１３はランプから発せられた光、１４はリフレクタ
ー反射面１２で反射（散乱）されたランプ光である。
を示す断面図であるが、図１において、１はリフレクタ
ー、３はランプ（キセノンランプ，アークランプ等）、
４はレーザ媒質であり、１２は内表面に凹凸を形成した
リフレクター１のランプ光（励起光）反射面である。ま
た、１３はランプから発せられた光、１４はリフレクタ
ー反射面１２で反射（散乱）されたランプ光である。
【００１１】以上のように構成された共振器構造につい
て、図１，２，３，４および７を用いてその動作を説明
する。
て、図１，２，３，４および７を用いてその動作を説明
する。
【００１２】ランプ３より発せられたランプ光（励起
光）１３は直接またはリフレクター１の反射面１２で反
射され間接的にレーザ媒質４に入射する。この際、ラン
プ３より発せられた光１３がリフレクター表面１２にお
いて反射するとき、図２に示すように反射面表面に規則
的な、または図３に示すように不規則な凹凸を形成する
ことにより、反射面１２または２２に入射するランプ光
（励起光）は反射面１２または２２の凹凸により不特定
の入射角度を有することになり、図４に示すように多方
向にランプ光（励起光）１４を反射（散乱）する。
光）１３は直接またはリフレクター１の反射面１２で反
射され間接的にレーザ媒質４に入射する。この際、ラン
プ３より発せられた光１３がリフレクター表面１２にお
いて反射するとき、図２に示すように反射面表面に規則
的な、または図３に示すように不規則な凹凸を形成する
ことにより、反射面１２または２２に入射するランプ光
（励起光）は反射面１２または２２の凹凸により不特定
の入射角度を有することになり、図４に示すように多方
向にランプ光（励起光）１４を反射（散乱）する。
【００１３】散乱されたランプ光（励起光）１４は、リ
フレクター反射面１２または２２において反射（散乱）
を繰り返すことによりさらに分散（拡散）され、リフレ
クター１内部におけるランプ光（励起光）強度は平均化
され、レーザ媒質４表面に到達する励起光の光量（強
度）分布が均一となり、レーザ媒質４が吸収するランプ
光（励起光）１３または１４は均一となり、均一な強度
分布を有するレーザ光を得ることができる。また、リフ
レクター１内部のランプ光分布が均一化されることによ
り、レーザ媒質４のランプ光（励起光）による不均一な
変質と不均一な温度分布も低減され、安定したレーザ出
力を確保することができる。
フレクター反射面１２または２２において反射（散乱）
を繰り返すことによりさらに分散（拡散）され、リフレ
クター１内部におけるランプ光（励起光）強度は平均化
され、レーザ媒質４表面に到達する励起光の光量（強
度）分布が均一となり、レーザ媒質４が吸収するランプ
光（励起光）１３または１４は均一となり、均一な強度
分布を有するレーザ光を得ることができる。また、リフ
レクター１内部のランプ光分布が均一化されることによ
り、レーザ媒質４のランプ光（励起光）による不均一な
変質と不均一な温度分布も低減され、安定したレーザ出
力を確保することができる。
【００１４】この反射面１２または２２は、レーザ媒質
４の主な吸収レベルである波長５５０nm〜９９０nmのラ
ンプ光（励起光）を有効に散乱させるために表面あらさ
０．４Ｓまたはそれ以上に微細な凹凸を有する面とする
ことにより、励起光光量分布を均一にする効果が得られ
る。また、ランプとレーザ媒質を楕円筒形状等の反射面
形状をもつリフレクター１内にランプ３とレーザ媒質４
を楕円筒形の２つの焦点以外に配置することにより、ラ
ンプ３から直接レーザ媒質４に入射する励起光の影響を
緩和し、また、ランプ光（散乱光）をリフレクター１内
部に閉じ込めることができるため励起光光量分布を均一
化する効果はより一層有効となる。
４の主な吸収レベルである波長５５０nm〜９９０nmのラ
ンプ光（励起光）を有効に散乱させるために表面あらさ
０．４Ｓまたはそれ以上に微細な凹凸を有する面とする
ことにより、励起光光量分布を均一にする効果が得られ
る。また、ランプとレーザ媒質を楕円筒形状等の反射面
形状をもつリフレクター１内にランプ３とレーザ媒質４
を楕円筒形の２つの焦点以外に配置することにより、ラ
ンプ３から直接レーザ媒質４に入射する励起光の影響を
緩和し、また、ランプ光（散乱光）をリフレクター１内
部に閉じ込めることができるため励起光光量分布を均一
化する効果はより一層有効となる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明は固体レーザ装置に
おいて、リフレクターの反射面に凹凸を形成することに
より、レーザ媒質を均一に励起することができ、均一な
励起光強度分布を有し、安定したレーザ光を発振するレ
ーザ装置を実現し、高品質のレーザ加工を可能にする。
おいて、リフレクターの反射面に凹凸を形成することに
より、レーザ媒質を均一に励起することができ、均一な
励起光強度分布を有し、安定したレーザ光を発振するレ
ーザ装置を実現し、高品質のレーザ加工を可能にする。
【図１】本発明の固体レーザ装置の一実施例の構造を示
す横断面図
す横断面図
【図２】同装置におけるリフレクター反射面と反射光の
関連を示す部分断面図
関連を示す部分断面図
【図３】同装置におけるリフレクター反射面の他の実施
例におけるリフレクター反射面と反射光の関連を示す部
分断面図
例におけるリフレクター反射面と反射光の関連を示す部
分断面図
【図４】本発明におけるリフレクター反射面と反射光の
関連を示す部分断面図
関連を示す部分断面図
【図５】従来および本発明の固体レーザ装置の共振器の
構成を示す縦断面図
構成を示す縦断面図
【図６】従来の固体レーザ装置の構造を示す横断面図
【図７】従来のリフレクターにおける入射光と反射光の
関係を示す部分断面図
関係を示す部分断面図
１ リフレクター（反射体）
２ リフレクターの反射面（反射体の反射面）
３ ランプ
４ レーザ媒質（固体レーザ媒質）
１２ 反射面
１３ 光
Claims (3)
- 【請求項１】フラッシュランプ，アークランプ等のラン
プの光を固体レーザ媒質に照射することによって固体レ
ーザ媒質を励起する固体レーザ装置において、上記ラン
プとレーザ媒質とを互いに平行に配置し、その外側にラ
ンプから発せられた光を反射する反射面を内側に有する
反射体を備え、その反射体の反射面に凹凸を形成した固
体レーザ装置。 - 【請求項２】反射体の反射面が、表面あらさ０．４Ｓま
たはそれ以上に微細な凹凸を有する請求項１記載の固体
レーザ装置。 - 【請求項３】反射体の反射面が、楕円筒形状を有する請
求項１記載の固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16994591A JPH0521873A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16994591A JPH0521873A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521873A true JPH0521873A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15895799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16994591A Pending JPH0521873A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521873A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6282217B1 (en) | 1998-09-04 | 2001-08-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state laser device |
| US6670616B2 (en) | 2001-09-13 | 2003-12-30 | Fujitsu Amd Semiconductor Limited | Ultraviolet-light irradiation apparatus |
-
1991
- 1991-07-10 JP JP16994591A patent/JPH0521873A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6282217B1 (en) | 1998-09-04 | 2001-08-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state laser device |
| US6670616B2 (en) | 2001-09-13 | 2003-12-30 | Fujitsu Amd Semiconductor Limited | Ultraviolet-light irradiation apparatus |
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