JPH05327100A - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
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- JPH05327100A JPH05327100A JP4133346A JP13334692A JPH05327100A JP H05327100 A JPH05327100 A JP H05327100A JP 4133346 A JP4133346 A JP 4133346A JP 13334692 A JP13334692 A JP 13334692A JP H05327100 A JPH05327100 A JP H05327100A
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- harmonic
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- conversion element
- laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ光の光周波数を複数の周波数変換素子
で変換するときに、高くて、安定した変換効率を得る。 【構成】 レーザ発振装置１で出射された第２高調波ω
1 のレーザ光は周波数変換素子３ａによって、第２高調
波ω1 と第４高調波ω3 に変換される。第４高調波ω3
はダイクロイックミラー５ａで反射され、さらに全反射
ミラー７で反射されて、偏光板８に導かれる。一方、第
２高調波成分ω1 のみが、ダイクロイックミラー５ａを
透過して、周波数変換素子３ｂに入射され、さらに第２
高調波ω1と第４高調波ω3 に周波数変換される。この
第４高調波ω3 はダイクロイックミラー５ｂで反射さ
れ、偏光板８で、周波数変換素子３ａからの第４高調波
ω3 と合成される。このとき周波数変換素子３ｂでは第
４高調波ω3 が入力されないので、第４高調波ω3 の吸
収による温度勾配が発生せず、変換効率が低下しない。
で変換するときに、高くて、安定した変換効率を得る。 【構成】 レーザ発振装置１で出射された第２高調波ω
1 のレーザ光は周波数変換素子３ａによって、第２高調
波ω1 と第４高調波ω3 に変換される。第４高調波ω3
はダイクロイックミラー５ａで反射され、さらに全反射
ミラー７で反射されて、偏光板８に導かれる。一方、第
２高調波成分ω1 のみが、ダイクロイックミラー５ａを
透過して、周波数変換素子３ｂに入射され、さらに第２
高調波ω1と第４高調波ω3 に周波数変換される。この
第４高調波ω3 はダイクロイックミラー５ｂで反射さ
れ、偏光板８で、周波数変換素子３ａからの第４高調波
ω3 と合成される。このとき周波数変換素子３ｂでは第
４高調波ω3 が入力されないので、第４高調波ω3 の吸
収による温度勾配が発生せず、変換効率が低下しない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は加工、分析、測定、医療
等に使用する高調波のレーザ光を得るための固体レーザ
装置に関し、特に複数の周波数変換素子を使用した固体
レーザ装置に関する。
等に使用する高調波のレーザ光を得るための固体レーザ
装置に関し、特に複数の周波数変換素子を使用した固体
レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】加工用のレーザでは、加工物あるいは加
工の種類によって、それぞれの加工物あるいは加工の種
類に適した光周波数が必要である。また、分析、測定あ
るいは医療等に使用するレーザでも同様にそれぞれの利
用目的に必要な光周波数が要求される。
工の種類によって、それぞれの加工物あるいは加工の種
類に適した光周波数が必要である。また、分析、測定あ
るいは医療等に使用するレーザでも同様にそれぞれの利
用目的に必要な光周波数が要求される。
【０００３】一方、一般にレーザ光の光周波数はレーザ
共振器に使用されているレーザ媒体によって定まる一定
の値となる。このために、レーザ発振装置から出射され
たレーザ光を周波数変換する必要がある。このような周
波数変換を行う固体レーザ装置としては、「Bruce P. B
oczar "Second harmonic genaration of slab lasers"
SPIE Vol. 736 New Slab and Solid-State Laser Techn
ologies and Applications pp 60-64 (1987)」に記載さ
れたものが知られている。
共振器に使用されているレーザ媒体によって定まる一定
の値となる。このために、レーザ発振装置から出射され
たレーザ光を周波数変換する必要がある。このような周
波数変換を行う固体レーザ装置としては、「Bruce P. B
oczar "Second harmonic genaration of slab lasers"
SPIE Vol. 736 New Slab and Solid-State Laser Techn
ologies and Applications pp 60-64 (1987)」に記載さ
れたものが知られている。
【０００４】図３はこの固体レーザ装置の概略を示す構
成図である。固体レーザ装置はレーザ発振装置３１、レ
ーザビーム成形手段３２及び周波数変換素子としての非
線形結晶３３ａ，３３ｂ，３３ｃから構成されている。
レーザ発振装置３１にはＮｄ：ＹＡＧレーザ発振装置が
使用されている。なお、非線形結晶３３ａ，３３ｂ，３
３ｃは保持部材３４に一定の距離を維持するように保持
されている。非線形結晶３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、冷
却効果等を考慮して３個に分割されている。
成図である。固体レーザ装置はレーザ発振装置３１、レ
ーザビーム成形手段３２及び周波数変換素子としての非
線形結晶３３ａ，３３ｂ，３３ｃから構成されている。
レーザ発振装置３１にはＮｄ：ＹＡＧレーザ発振装置が
使用されている。なお、非線形結晶３３ａ，３３ｂ，３
３ｃは保持部材３４に一定の距離を維持するように保持
されている。非線形結晶３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、冷
却効果等を考慮して３個に分割されている。
【０００５】レーザ発振装置３１から出力された光周波
数ω0 のレーザビームは、レーザビーム成形手段３２で
所定のレーザビーム形状に成形され、非線形結晶３３ａ
に入力される。そして、各非線形結晶３３ａ，３３ｂ，
３３ｃを通過する毎にω0 からω1 に周波数変換され
る。なお、このように周波数変換を行えば、単一の非線
形光学結晶によって周波数変換した場合に比べて、ω1
の光量が増加する。
数ω0 のレーザビームは、レーザビーム成形手段３２で
所定のレーザビーム形状に成形され、非線形結晶３３ａ
に入力される。そして、各非線形結晶３３ａ，３３ｂ，
３３ｃを通過する毎にω0 からω1 に周波数変換され
る。なお、このように周波数変換を行えば、単一の非線
形光学結晶によって周波数変換した場合に比べて、ω1
の光量が増加する。
【０００６】ここで、非線形結晶３３ａ，３３ｂ，３３
ｃの間隔は、それぞれの非線形結晶へのレーザ光の位相
が波長変換の効率が最大になるように調整、保持されて
いる。さらに、非線形結晶３３ａ，３３ｂ，３３ｃの光
軸が一致するように精密に調整されている。
ｃの間隔は、それぞれの非線形結晶へのレーザ光の位相
が波長変換の効率が最大になるように調整、保持されて
いる。さらに、非線形結晶３３ａ，３３ｂ，３３ｃの光
軸が一致するように精密に調整されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に非線形
結晶はレーザ光に対して弱い吸収性を有し、その吸収係
数は高調波になるほど、すなわち光周波数が高くなる程
大きくなる。
結晶はレーザ光に対して弱い吸収性を有し、その吸収係
数は高調波になるほど、すなわち光周波数が高くなる程
大きくなる。
【０００８】このため、図３に示すように、波長変換レ
ーザ光の変換効率を大きくするために、複数の非線形結
晶をレーザ光入力に対して直列に配置すると、後段の非
線形結晶３３ｂ及び３３ｃ内での高調波レーザ光に対す
る吸収が大きくなり、温度勾配が発生し、波長変換効率
を低下させ、充分な変換効率が得られない。
ーザ光の変換効率を大きくするために、複数の非線形結
晶をレーザ光入力に対して直列に配置すると、後段の非
線形結晶３３ｂ及び３３ｃ内での高調波レーザ光に対す
る吸収が大きくなり、温度勾配が発生し、波長変換効率
を低下させ、充分な変換効率が得られない。
【０００９】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、変換効率の高い固体レーザ装置を提供するこ
とを目的とする。また、本発明の他の目的は安定した変
換効率を得られる固体レーザ装置を提供することを目的
とする。
のであり、変換効率の高い固体レーザ装置を提供するこ
とを目的とする。また、本発明の他の目的は安定した変
換効率を得られる固体レーザ装置を提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、レーザ光の光周波数を複数の周波数変換
素子で変換する固体レーザ装置において、前記複数の周
波数変換素子の中から選択された、前段及び後段からな
る一組の周波数変換素子の間に設けられ、前段の周波数
変換素子から出射したレーザ光の高調波成分を分離する
周波数分離手段と、前記分離された高調波成分を有する
レーザ光と後段の周波数変換素子から出射した高調波成
分を有するレーザ光を光学的に合成する合成手段と、を
有することを特徴とする固体レーザ装置が提供される。
決するために、レーザ光の光周波数を複数の周波数変換
素子で変換する固体レーザ装置において、前記複数の周
波数変換素子の中から選択された、前段及び後段からな
る一組の周波数変換素子の間に設けられ、前段の周波数
変換素子から出射したレーザ光の高調波成分を分離する
周波数分離手段と、前記分離された高調波成分を有する
レーザ光と後段の周波数変換素子から出射した高調波成
分を有するレーザ光を光学的に合成する合成手段と、を
有することを特徴とする固体レーザ装置が提供される。
【００１１】
【作用】周波数変換素子で変換された高調波成分は周波
数分離手段で分離され、後段の周波数変換素子に入力さ
れないので、後段の周波数変換素子での高調波の吸収に
よる温度勾配が発生せず、後段の周波数変換素子の変換
効率が低下しない。このようにして得られた、高調波成
分を光学的に合成し、固体レーザ装置の変換効率を高め
ることができる。
数分離手段で分離され、後段の周波数変換素子に入力さ
れないので、後段の周波数変換素子での高調波の吸収に
よる温度勾配が発生せず、後段の周波数変換素子の変換
効率が低下しない。このようにして得られた、高調波成
分を光学的に合成し、固体レーザ装置の変換効率を高め
ることができる。
【００１２】また、前後の周波数変換素子の変換効率が
低下しても、後段の周波数変換素子への元の周波数成分
が増加し、後段の周波数変換素子の効率が上昇し、全体
の変換効率の変動が少ない。
低下しても、後段の周波数変換素子への元の周波数成分
が増加し、後段の周波数変換素子の効率が上昇し、全体
の変換効率の変動が少ない。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の固体レーザ装置の第１実施例の
構成図である。レーザ発振装置１は化学式をＮｄx Ｙ
1-x ＡＬ3 （ＢＯ3 ）4 で表すＮＹＡＢの結晶をレーザ
媒体に使用しているＮＹＡＢレーザ装置であり、電気光
学素子によりＱ−ＳＷ（Ｑスイッチ）発振させ、波長
１，０６４ｎｍのレーザ光をレーザ発振装置１内の図示
されていない共振器で発振し、このレーザ光はＮＹＡＢ
結晶の非線形性により波長５３２ｎｍの第２高調波ω1
のレーザ光に変換される。なお、図では基本波をω0 、
第２高調波をω1 、第４高調波をω3 で表す。ただし、
ここでは基本波ω0 の波長λ0 は１，０６４ｎｍ、第２
高調波ω1 の波長λ1 は５３２ｎｍ、第４高調波ω3 の
波長λ3 は２６６ｎｍである。
明する。図１は本発明の固体レーザ装置の第１実施例の
構成図である。レーザ発振装置１は化学式をＮｄx Ｙ
1-x ＡＬ3 （ＢＯ3 ）4 で表すＮＹＡＢの結晶をレーザ
媒体に使用しているＮＹＡＢレーザ装置であり、電気光
学素子によりＱ−ＳＷ（Ｑスイッチ）発振させ、波長
１，０６４ｎｍのレーザ光をレーザ発振装置１内の図示
されていない共振器で発振し、このレーザ光はＮＹＡＢ
結晶の非線形性により波長５３２ｎｍの第２高調波ω1
のレーザ光に変換される。なお、図では基本波をω0 、
第２高調波をω1 、第４高調波をω3 で表す。ただし、
ここでは基本波ω0 の波長λ0 は１，０６４ｎｍ、第２
高調波ω1 の波長λ1 は５３２ｎｍ、第４高調波ω3 の
波長λ3 は２６６ｎｍである。
【００１４】この第２高調波ω1 はアナモルフィックプ
リズムペア２ａに入射される。アナモルフィックプリズ
ムペア２ａは波長５３２ｎｍのレーザ光に対する反射防
止膜が施されており、レーザ光を一方向に縮小する。こ
の方向は縮小によるビーム広がり角の変化が波長変換に
影響しない方向である。
リズムペア２ａに入射される。アナモルフィックプリズ
ムペア２ａは波長５３２ｎｍのレーザ光に対する反射防
止膜が施されており、レーザ光を一方向に縮小する。こ
の方向は縮小によるビーム広がり角の変化が波長変換に
影響しない方向である。
【００１５】縮小されたレーザ光は周波数変換素子３ａ
に入射される。周波数変換素子３ａはベータ型ホウ酸バ
リウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）からなる非線形結晶であ
る。周波数変換素子３ａは、レーザ光入射方向軸から入
射する５３２ｎｍの波長のレーザ光に対してはＴＹＰＥ
Ｉで位相整合し、波長２６６ｎｍの第４高調波ω3 を発
生する形状に加工されている。また、周波数変換素子３
ａは入射面が６ｍｍ×１０ｍｍで、長さ７ｍｍの直方体
で、入射面には波長５３２ｎｍ及び２６６ｎｍのレーザ
光に対する反射防止膜が施されている。さらに、両側の
側面には熱良導性の弾性材料を介してペルチェ素子が接
合されており、周波数変換素子３ａの光軸方向の温度分
布を解消するようになっている。また、上面及び下面に
はアルミニウム製のヒートシンクが熱良導性の弾性材料
を介して接合されおり、ヒートシンク内部には温度を安
定化した冷却液が循環している。ペルチェ素子及びヒー
トシンクの構造は周知であるので、その詳細な説明は省
略する。周波数変換素子３ａでは入射された第２高調波
ω1 が、Ｐ偏光で波長が５３２ｎｍの第２高調波ω
1と、Ｓ偏光で波長が２６６ｎｍの第４高調波ω3 に変
換される。
に入射される。周波数変換素子３ａはベータ型ホウ酸バ
リウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）からなる非線形結晶であ
る。周波数変換素子３ａは、レーザ光入射方向軸から入
射する５３２ｎｍの波長のレーザ光に対してはＴＹＰＥ
Ｉで位相整合し、波長２６６ｎｍの第４高調波ω3 を発
生する形状に加工されている。また、周波数変換素子３
ａは入射面が６ｍｍ×１０ｍｍで、長さ７ｍｍの直方体
で、入射面には波長５３２ｎｍ及び２６６ｎｍのレーザ
光に対する反射防止膜が施されている。さらに、両側の
側面には熱良導性の弾性材料を介してペルチェ素子が接
合されており、周波数変換素子３ａの光軸方向の温度分
布を解消するようになっている。また、上面及び下面に
はアルミニウム製のヒートシンクが熱良導性の弾性材料
を介して接合されおり、ヒートシンク内部には温度を安
定化した冷却液が循環している。ペルチェ素子及びヒー
トシンクの構造は周知であるので、その詳細な説明は省
略する。周波数変換素子３ａでは入射された第２高調波
ω1 が、Ｐ偏光で波長が５３２ｎｍの第２高調波ω
1と、Ｓ偏光で波長が２６６ｎｍの第４高調波ω3 に変
換される。
【００１６】この第２高調波ω1 及び第４高調波ω3 は
ダイクロイックミラー５ａに入射される。ダイクロイッ
クミラー５ａは周波数変換素子３ａの出射光軸に対して
４５°傾斜して配置されており、入射角度４５°のレー
ザ光に対して、Ｓ偏光で波長２６６ｎｍのレーザ光を９
９．５％以上反射し、Ｐ偏光の波長５３２ｎｍのレーザ
光を８０％以上透過する。すなわち、第２高調波ω1 は
ダイクロイックミラー５ａを透過し、図の左側へ進み、
第４高調波ω3 は反射して、図の上方へ進む。
ダイクロイックミラー５ａに入射される。ダイクロイッ
クミラー５ａは周波数変換素子３ａの出射光軸に対して
４５°傾斜して配置されており、入射角度４５°のレー
ザ光に対して、Ｓ偏光で波長２６６ｎｍのレーザ光を９
９．５％以上反射し、Ｐ偏光の波長５３２ｎｍのレーザ
光を８０％以上透過する。すなわち、第２高調波ω1 は
ダイクロイックミラー５ａを透過し、図の左側へ進み、
第４高調波ω3 は反射して、図の上方へ進む。
【００１７】ここで第４高調波ω3 は図の上方へ進み、
全反射ミラー７で反射される。全反射ミラー７は入射角
４５°で、Ｓ偏光の波長２６６ｎｍのレーザ光を９９．
５％反射する。従って、第４高調波ω3 は全反射ミラー
７で反射され、図の左方向へ進み偏光板８に到達する。
全反射ミラー７で反射される。全反射ミラー７は入射角
４５°で、Ｓ偏光の波長２６６ｎｍのレーザ光を９９．
５％反射する。従って、第４高調波ω3 は全反射ミラー
７で反射され、図の左方向へ進み偏光板８に到達する。
【００１８】一方、ダイクロイックミラー５ａを透過し
た第２高調波ω1 はアナモルフィックプリズムペア２ｂ
で一方向に縮小される。この方向は先に述べたアナモル
フィックプリズムペア２ａの場合と同じである。縮小さ
れた第２高調波ω1 は周波数変換素子３ｂに入射され
る。周波数変換素子３ｂは周波数変換素子３ａと入射断
面が３ｍｍ×７ｍｍである点のみが異なり、長さ、材
質、ペルチェ素子、ヒートシンクの構造は同じである。
た第２高調波ω1 はアナモルフィックプリズムペア２ｂ
で一方向に縮小される。この方向は先に述べたアナモル
フィックプリズムペア２ａの場合と同じである。縮小さ
れた第２高調波ω1 は周波数変換素子３ｂに入射され
る。周波数変換素子３ｂは周波数変換素子３ａと入射断
面が３ｍｍ×７ｍｍである点のみが異なり、長さ、材
質、ペルチェ素子、ヒートシンクの構造は同じである。
【００１９】周波数変換素子３ｂに入射された第２高調
波ω1 はＰ偏光の第２高調波ω1 及びＳ偏光の第４高調
波ω3 として出射される。このとき、周波数変換素子３
ｂへ入力されるのは第２高調波ω1 のみであり、第４高
調波ω3 を含まないので、周波数変換素子３ｂでの周波
数変換素子３ａで発生した第４高調波ω3 の吸収による
熱勾配がなく、変換効率が低下することがない。
波ω1 はＰ偏光の第２高調波ω1 及びＳ偏光の第４高調
波ω3 として出射される。このとき、周波数変換素子３
ｂへ入力されるのは第２高調波ω1 のみであり、第４高
調波ω3 を含まないので、周波数変換素子３ｂでの周波
数変換素子３ａで発生した第４高調波ω3 の吸収による
熱勾配がなく、変換効率が低下することがない。
【００２０】さらに、周波数変換素子３ｂからの出力は
ダイクロイックミラー５ｂに入射される。ダイクロイッ
クミラー５ｂは周波数変換素子３ｂの出射光軸に対して
４５°傾斜して配置されている。ダイクロイックミラー
５ｂはダイクロイックミラー５ａと同様に、入射角４５
°で、Ｓ偏光で波長２６６ｎｍのレーザ光を９９．５％
以上反射し、Ｐ偏光の波長５３２ｎｍのレーザ光を８０
％以上透過する。したがって、第２高調波ω1 は透過さ
れ、第４高調波ω3 は反射され、図の上方に向かう。
ダイクロイックミラー５ｂに入射される。ダイクロイッ
クミラー５ｂは周波数変換素子３ｂの出射光軸に対して
４５°傾斜して配置されている。ダイクロイックミラー
５ｂはダイクロイックミラー５ａと同様に、入射角４５
°で、Ｓ偏光で波長２６６ｎｍのレーザ光を９９．５％
以上反射し、Ｐ偏光の波長５３２ｎｍのレーザ光を８０
％以上透過する。したがって、第２高調波ω1 は透過さ
れ、第４高調波ω3 は反射され、図の上方に向かう。
【００２１】そして、Ｓ偏光の第４高調波ω3 はλ／２
板６によって、Ｐ偏光に変換されて、偏光板８に到達す
る。偏光板８は誘電体多層膜による偏光板であり、波長
２６６ｎｍのレーザ光のＰ偏光を９９．５％以上透過
し、Ｓ偏光を９９．５％以上反射する。したがって、全
反射ミラー７からのＳ偏光の第４高調波ω3 と、λ／２
板６からのＰ偏光の第４高調波ω3 が光学的に合成され
る。すなわち、周波数変換素子３ａと周波数変換素子３
ｂで変換された第４高調波ω3 が光学的に合成される。
なお、このような偏光板を使用することにより、合成さ
れる第４高調波が直交した状態で１つのビームに合成さ
れるので、合成される波長変換されたレーザ光の位相が
異なっていてもレーザ光の干渉を生じることがない。
板６によって、Ｐ偏光に変換されて、偏光板８に到達す
る。偏光板８は誘電体多層膜による偏光板であり、波長
２６６ｎｍのレーザ光のＰ偏光を９９．５％以上透過
し、Ｓ偏光を９９．５％以上反射する。したがって、全
反射ミラー７からのＳ偏光の第４高調波ω3 と、λ／２
板６からのＰ偏光の第４高調波ω3 が光学的に合成され
る。すなわち、周波数変換素子３ａと周波数変換素子３
ｂで変換された第４高調波ω3 が光学的に合成される。
なお、このような偏光板を使用することにより、合成さ
れる第４高調波が直交した状態で１つのビームに合成さ
れるので、合成される波長変換されたレーザ光の位相が
異なっていてもレーザ光の干渉を生じることがない。
【００２２】この結果、レーザ発振装置１の出力が波長
５３２ｎｍ（第２高調波ω1 ）で平均１０Ｗに対して、
偏光板８からの出力として平均３Ｗ以上の波長２６６ｎ
ｍ（第４高調波ω3 ）のレーザ光が得られた。
５３２ｎｍ（第２高調波ω1 ）で平均１０Ｗに対して、
偏光板８からの出力として平均３Ｗ以上の波長２６６ｎ
ｍ（第４高調波ω3 ）のレーザ光が得られた。
【００２３】また、周波数変換素子３ａの温度が上昇し
て、変換効率が低下した場合には、周波数変換素子３ａ
の第２高調波成分ω1 が大きくなり、周波数変換素子３
ｂに入射される第２高調波成分ω1 が増加し、周波数変
換素子３ｂでの第４高調波ω 3 の成分が大きくなる。す
なわち、周波数変換素子３ａの変換効率を、周波数変換
素子３ｂが補償する作用を果たすので、周波数変換素子
３ａの変換効率が低下しても、偏光板８からのレーザ出
力は低下は少なく、安定した出力が得られる。
て、変換効率が低下した場合には、周波数変換素子３ａ
の第２高調波成分ω1 が大きくなり、周波数変換素子３
ｂに入射される第２高調波成分ω1 が増加し、周波数変
換素子３ｂでの第４高調波ω 3 の成分が大きくなる。す
なわち、周波数変換素子３ａの変換効率を、周波数変換
素子３ｂが補償する作用を果たすので、周波数変換素子
３ａの変換効率が低下しても、偏光板８からのレーザ出
力は低下は少なく、安定した出力が得られる。
【００２４】なお、上記の実施例では周波数変換素子３
ａ，３ｂの非線形結晶としてベータ型ホウ酸バリウム
（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）を使用したが、周波数変換素子３
ａにベータ型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）を使
用し、周波数変換素子３ｂに重水素リン酸カリウム（Ｋ
Ｄ＊Ｐ）を使用することもできる。これは、周波数変換
素子３ａと３ｂに対して、波長変換許容角度の小さい結
晶と大きい結晶を組み合わせることで、一方の結晶で変
換しなかった角度のレーザ光を変換することができるの
で、より変換効率を高めることができる。
ａ，３ｂの非線形結晶としてベータ型ホウ酸バリウム
（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）を使用したが、周波数変換素子３
ａにベータ型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）を使
用し、周波数変換素子３ｂに重水素リン酸カリウム（Ｋ
Ｄ＊Ｐ）を使用することもできる。これは、周波数変換
素子３ａと３ｂに対して、波長変換許容角度の小さい結
晶と大きい結晶を組み合わせることで、一方の結晶で変
換しなかった角度のレーザ光を変換することができるの
で、より変換効率を高めることができる。
【００２５】また、レーザ発振装置としてＮＹＡＢレー
ザを使用したが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを使用し、その第
２高調波を使用してもよい。ただし、このときは第２高
調波を発生するための周波数変換素子等を必要とする。
ザを使用したが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを使用し、その第
２高調波を使用してもよい。ただし、このときは第２高
調波を発生するための周波数変換素子等を必要とする。
【００２６】さらに、上記の実施例では非線形結晶とし
てベータ型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）及びベ
ータ型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）と重水素リ
ン酸カリウム（ＫＤ＊Ｐ）を周波数変換素子３ａと周波
数変換素子３ｂとして、組み合わせて使用することで説
明したが、これ以外に燐酸チタニルカリウム（ＫＴ
Ｐ）、水素リン酸カリウム（ＫＤＰ）、重水素リン酸カ
リウム（ＫＤ＊Ｐ）、ホウ酸リチウム（ＬＢＯ）等の非
線形結晶を使用することもできる。さらに、これらを周
波数変換素子３ａ，３ｂに組み合わせて使用することも
できる。
てベータ型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）及びベ
ータ型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）と重水素リ
ン酸カリウム（ＫＤ＊Ｐ）を周波数変換素子３ａと周波
数変換素子３ｂとして、組み合わせて使用することで説
明したが、これ以外に燐酸チタニルカリウム（ＫＴ
Ｐ）、水素リン酸カリウム（ＫＤＰ）、重水素リン酸カ
リウム（ＫＤ＊Ｐ）、ホウ酸リチウム（ＬＢＯ）等の非
線形結晶を使用することもできる。さらに、これらを周
波数変換素子３ａ，３ｂに組み合わせて使用することも
できる。
【００２７】次に第２実施例について説明する。図２は
本発明の第２実施例の構成図である。第１実施例では周
波数変換素子は２個であったが、第２実施例では３個の
周波数変換素子を使用している。その他の基本的な構成
及び各要素は第１実施例と同じである。ここでは、第１
実施例との相違点を述べ、第１実施例と共通する周波数
変換素子、アナモルフィックプリズムペア、ダイクロイ
ックミラー等の説明は省略する。
本発明の第２実施例の構成図である。第１実施例では周
波数変換素子は２個であったが、第２実施例では３個の
周波数変換素子を使用している。その他の基本的な構成
及び各要素は第１実施例と同じである。ここでは、第１
実施例との相違点を述べ、第１実施例と共通する周波数
変換素子、アナモルフィックプリズムペア、ダイクロイ
ックミラー等の説明は省略する。
【００２８】レーザ発振装置１１はＱ−ＳＷ（Ｑスイッ
チ）制御されたＮｄ：ＹＡＧレーザであり、波長１，０
６４ｎｍの基本波ω0 のレーザ光を出射する。そのレー
ザ光は第２高調波発生装置１２によって、第２高調波ω
1 に変換される。第２高調波発生装置は第１実施例で説
明したベータ型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）で
構成されている。第２高調波ω1 のレーザ光はアナモル
フィックプリズムペア１３ａで一方向に縮小される。ア
ナモルフィックプリズムペア１３ａは波長５３２ｎｍの
レーザ光に対する反射防止膜が施されている。
チ）制御されたＮｄ：ＹＡＧレーザであり、波長１，０
６４ｎｍの基本波ω0 のレーザ光を出射する。そのレー
ザ光は第２高調波発生装置１２によって、第２高調波ω
1 に変換される。第２高調波発生装置は第１実施例で説
明したベータ型ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）で
構成されている。第２高調波ω1 のレーザ光はアナモル
フィックプリズムペア１３ａで一方向に縮小される。ア
ナモルフィックプリズムペア１３ａは波長５３２ｎｍの
レーザ光に対する反射防止膜が施されている。
【００２９】縮小された第２高調波ω1 のレーザ光はλ
／２板１４で、周波数変換素子１５ａに入射する偏光面
を規制し、位相整合の微調整を行っている。第２高調波
ω1は周波数変換素子１５ａでＰ偏光の第２高調波ω1
とＳ偏光の第４高調波ω3 に周波数変換される。第４高
調波ω3 はダイクロイックミラー１６ａで反射され、さ
らに全反射ミラー１６ｄで反射され、λ／２板１８によ
ってＰ偏光のレーザ光に変換されて、偏光板１７を透過
して、レーザビーム強度変換装置２０に到達する。
／２板１４で、周波数変換素子１５ａに入射する偏光面
を規制し、位相整合の微調整を行っている。第２高調波
ω1は周波数変換素子１５ａでＰ偏光の第２高調波ω1
とＳ偏光の第４高調波ω3 に周波数変換される。第４高
調波ω3 はダイクロイックミラー１６ａで反射され、さ
らに全反射ミラー１６ｄで反射され、λ／２板１８によ
ってＰ偏光のレーザ光に変換されて、偏光板１７を透過
して、レーザビーム強度変換装置２０に到達する。
【００３０】一方、ダイクロイックミラー１６ａを透過
した第２高調波ω1 はアナモルフィックプリズムペア１
３ｂで一方向に縮小され、周波数変換素子１５ｂで第２
高調波ω1 及び第４高調波ω3 に周波数変換される。第
４高調波ω3 はダイクロイックミラー１６ｂで反射さ
れ、さらにダイクロイックミラー１７で反射され、レー
ザビーム強度変換装置２０に到達する。
した第２高調波ω1 はアナモルフィックプリズムペア１
３ｂで一方向に縮小され、周波数変換素子１５ｂで第２
高調波ω1 及び第４高調波ω3 に周波数変換される。第
４高調波ω3 はダイクロイックミラー１６ｂで反射さ
れ、さらにダイクロイックミラー１７で反射され、レー
ザビーム強度変換装置２０に到達する。
【００３１】さらに、周波数変換素子１５ｂから出力さ
れた第２高調波ω1 はダイクロイックミラー１６ｂを透
過して、アナモルフィックプリズムペア１３ｃで一方向
に縮小され、周波数変換素子１５ｃで第２高調波ω1 と
第４高調波ω3 に周波数変換される。この第２高調波ω
1 はダイクロイックミラー１６ｃを透過し、第４高調波
ω3 はダイクロイックミラー１６ｃで反射し、さらに全
反射ミラー１９で反射して９０°方向が変わり、レーザ
ビーム強度変換装置２０に到達する。
れた第２高調波ω1 はダイクロイックミラー１６ｂを透
過して、アナモルフィックプリズムペア１３ｃで一方向
に縮小され、周波数変換素子１５ｃで第２高調波ω1 と
第４高調波ω3 に周波数変換される。この第２高調波ω
1 はダイクロイックミラー１６ｃを透過し、第４高調波
ω3 はダイクロイックミラー１６ｃで反射し、さらに全
反射ミラー１９で反射して９０°方向が変わり、レーザ
ビーム強度変換装置２０に到達する。
【００３２】ここでは、ダイクロイックミラー１７から
の第４高調波ω3 と全反射ミラー１９からの第４高調波
ω3 が別個の光軸で入射される。レーザビーム強度変換
装置２０は、入射レンズ２１、カライドスコープ２２、
集光レンズ２３，２４から構成されている。入射レンズ
２１は入射レーザ光をカライドスコープ２２の口径にレ
ーザ光を絞る。カライドスコープ２２はレーザ光が側面
を反射し、レーザ光の横モード分布を平坦な形状に変換
する。集光レンズ２３，２４は横モードが変換されたレ
ーザ光を集光して、加工対象物に照射する。
の第４高調波ω3 と全反射ミラー１９からの第４高調波
ω3 が別個の光軸で入射される。レーザビーム強度変換
装置２０は、入射レンズ２１、カライドスコープ２２、
集光レンズ２３，２４から構成されている。入射レンズ
２１は入射レーザ光をカライドスコープ２２の口径にレ
ーザ光を絞る。カライドスコープ２２はレーザ光が側面
を反射し、レーザ光の横モード分布を平坦な形状に変換
する。集光レンズ２３，２４は横モードが変換されたレ
ーザ光を集光して、加工対象物に照射する。
【００３３】上記のような構成によって、周波数変換素
子１５ａで変換された第４高調波ω 3 はダイクロイック
ミラー１６ａで反射して、周波数変換素子１５ｂには入
力されない。したがって、周波数変換素子１５ｂでは周
波数変換素子１５ａで発生した第４高調波ω3 の吸収に
よる温度勾配が発生せず、変換効率が低下することがな
い。
子１５ａで変換された第４高調波ω 3 はダイクロイック
ミラー１６ａで反射して、周波数変換素子１５ｂには入
力されない。したがって、周波数変換素子１５ｂでは周
波数変換素子１５ａで発生した第４高調波ω3 の吸収に
よる温度勾配が発生せず、変換効率が低下することがな
い。
【００３４】さらに、周波数変換素子１５ｂで変換され
た第４高調波ω3 もダイクロイックミラー１６ｂで反射
し、ダイクロイックミラー１７からレーザビーム強度変
換装置２０に導かれるので、周波数変換素子１５ｃには
入力されず、周波数変換素子１５ｃでは、周波数変換素
子１５ｂで発生した第４高調波ω3 の吸収による温度勾
配が発生せず、変換効率が低下することがない。
た第４高調波ω3 もダイクロイックミラー１６ｂで反射
し、ダイクロイックミラー１７からレーザビーム強度変
換装置２０に導かれるので、周波数変換素子１５ｃには
入力されず、周波数変換素子１５ｃでは、周波数変換素
子１５ｂで発生した第４高調波ω3 の吸収による温度勾
配が発生せず、変換効率が低下することがない。
【００３５】また、第１実施例と同様に、周波数変換素
子１５ａの温度が上昇して、変換効率が低下した場合で
も、周波数変換素子１５ｂ，１５ｃへの第２高調波ω1
の成分が大きくなり、周波数変換素子１５ｂ，１５ｃに
よって変換効率が補償される。さらに、周波数変換素子
１５ｂの変換効率が低下した場合は周波数変換素子１５
ｃによって、変換効率が補償され、全体の変換効率の低
下が低減され、変換効率が安定する。
子１５ａの温度が上昇して、変換効率が低下した場合で
も、周波数変換素子１５ｂ，１５ｃへの第２高調波ω1
の成分が大きくなり、周波数変換素子１５ｂ，１５ｃに
よって変換効率が補償される。さらに、周波数変換素子
１５ｂの変換効率が低下した場合は周波数変換素子１５
ｃによって、変換効率が補償され、全体の変換効率の低
下が低減され、変換効率が安定する。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では複数の
周波数変換素子を設けて、前段の周波数変換素子の高調
波が次段の周波数変換素子に入力されずに別のルートを
通った後で合成するように構成したので、後段の周波数
変換素子に前段の周波数変換素子で発生した高調波が入
力されず、高調波成分の吸収による温度勾配が発生しな
いので、変換効率が低下することがない。
周波数変換素子を設けて、前段の周波数変換素子の高調
波が次段の周波数変換素子に入力されずに別のルートを
通った後で合成するように構成したので、後段の周波数
変換素子に前段の周波数変換素子で発生した高調波が入
力されず、高調波成分の吸収による温度勾配が発生しな
いので、変換効率が低下することがない。
【００３７】また、前段の周波数変換素子の変換効率が
低下したときでも、後段の周波数変換素子によって、変
換効率が補償されて、変換効率の低下が防止でき、安定
した変換効率が確保される。
低下したときでも、後段の周波数変換素子によって、変
換効率が補償されて、変換効率の低下が防止でき、安定
した変換効率が確保される。
【図１】本発明の固体レーザ装置の第１実施例の構成図
である。
である。
【図２】本発明の第２実施例の構成図である。
【図３】従来の固体レーザ装置の概略を示す構成図であ
る。
る。
【符号の説明】 １ レーザ発振装置 ２ａ アナモルフィックプリズムペア ２ｂ アナモルフィックプリズムペア ３ａ 周波数変換素子 ３ｂ 周波数変換素子 ５ａ ダイクロイックミラー ５ｂ ダイクロイックミラー ６ λ／２板 ７ 全反射ミラー ８ 偏光板 １１ レーザ発振装置 １５ａ 周波数変換素子 １５ｂ 周波数変換素子 １５ｃ 周波数変換素子 １６ａ ダイクロイックミラー １６ｂ ダイクロイックミラー １６ｃ ダイクロイックミラー ２０ レーザビーム強度変換装置
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ光の光周波数を複数の周波数変換
素子で変換する固体レーザ装置において、 前記複数の周波数変換素子の中から選択された、前段及
び後段からなる一組の周波数変換素子の間に設けられ、
前段の周波数変換素子から出射したレーザ光の高調波成
分を分離する周波数分離手段と、 前記分離された高調波成分を有するレーザ光と後段の周
波数変換素子から出射した高調波成分を有するレーザ光
を光学的に合成する合成手段と、 を有することを特徴とする固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4133346A JPH05327100A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4133346A JPH05327100A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05327100A true JPH05327100A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=15102576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4133346A Pending JPH05327100A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05327100A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998001790A1 (en) * | 1996-07-04 | 1998-01-15 | The Secretary Of State For Defence | An optical harmonic generator |
| JP2004276063A (ja) * | 2003-03-14 | 2004-10-07 | Hitachi Via Mechanics Ltd | レーザ加工装置 |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP4133346A patent/JPH05327100A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998001790A1 (en) * | 1996-07-04 | 1998-01-15 | The Secretary Of State For Defence | An optical harmonic generator |
| GB2329974A (en) * | 1996-07-04 | 1999-04-07 | Secr Defence | An optical harmonic generator |
| GB2329974B (en) * | 1996-07-04 | 2000-11-22 | Secr Defence | An optical harmonic generator |
| JP2004276063A (ja) * | 2003-03-14 | 2004-10-07 | Hitachi Via Mechanics Ltd | レーザ加工装置 |
| JP4662411B2 (ja) * | 2003-03-14 | 2011-03-30 | 日立ビアメカニクス株式会社 | レーザ加工装置 |
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