JPH05327103A - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
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- JPH05327103A JPH05327103A JP13270492A JP13270492A JPH05327103A JP H05327103 A JPH05327103 A JP H05327103A JP 13270492 A JP13270492 A JP 13270492A JP 13270492 A JP13270492 A JP 13270492A JP H05327103 A JPH05327103 A JP H05327103A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 短い発光時間で大出力のレーザ光を高い繰り
返し数で出力できる固体レーザ装置を提供する。 【構成】 小出力で発光時間が短く且つ繰り返し数が高
い被増幅レーザ光を出射する発振用固体レーザ装置部
と、前記発振用固体レーザ装置から出射される被増幅レ
ーザ光を増幅する増幅用固体レーザ装置部とからなり、
前記増幅用固体レーザ装置部は、前記被増幅レーザ光の
発光時間及び繰り返し数をほぼそのまま保持して出力の
みを増幅させるようにした。
返し数で出力できる固体レーザ装置を提供する。 【構成】 小出力で発光時間が短く且つ繰り返し数が高
い被増幅レーザ光を出射する発振用固体レーザ装置部
と、前記発振用固体レーザ装置から出射される被増幅レ
ーザ光を増幅する増幅用固体レーザ装置部とからなり、
前記増幅用固体レーザ装置部は、前記被増幅レーザ光の
発光時間及び繰り返し数をほぼそのまま保持して出力の
みを増幅させるようにした。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大きな光エネルギーを
短い発光時間内に集中させたレーザ光を高い繰り返し数
で出力するパルス発振型の大出力固体レーザ装置に関す
る。
短い発光時間内に集中させたレーザ光を高い繰り返し数
で出力するパルス発振型の大出力固体レーザ装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】大きな光エネルギーを短い発光時間内に
集中させたレーザ光は、各種物質に対し大きな熱的影響
を与えることなく加工できることから、このレーザ光を
レーザ加工用として利用する試みがなされている。この
場合、元のレーザ光の光エネルギーを短い発光時間内に
集中させる、即ち元のレーザ光の発光時間を短くする方
法としては、Qスイッチを用いる方法が一般的である。
Qスイッチとは全反射鏡及び部分透過光を備えたレーザ
共振器内にレーザ媒質と共に光スイッチとして機能する
光学素子を設置することにより、共振器のQ値(共振の
し易さを示す数値)を制御して共振を起こす時間幅を短
縮し、その結果得られるレーザ光の発光時間を短くする
装置である。
集中させたレーザ光は、各種物質に対し大きな熱的影響
を与えることなく加工できることから、このレーザ光を
レーザ加工用として利用する試みがなされている。この
場合、元のレーザ光の光エネルギーを短い発光時間内に
集中させる、即ち元のレーザ光の発光時間を短くする方
法としては、Qスイッチを用いる方法が一般的である。
Qスイッチとは全反射鏡及び部分透過光を備えたレーザ
共振器内にレーザ媒質と共に光スイッチとして機能する
光学素子を設置することにより、共振器のQ値(共振の
し易さを示す数値)を制御して共振を起こす時間幅を短
縮し、その結果得られるレーザ光の発光時間を短くする
装置である。
【0003】一般的なQスイッチには、レーザ光の偏光
方向を電気光学的効果により制御するE/O−Qスイッ
チと、レーザ光の回折方向を音響光学的効果により制御
するA/O−Qスイッチの2種類がある。
方向を電気光学的効果により制御するE/O−Qスイッ
チと、レーザ光の回折方向を音響光学的効果により制御
するA/O−Qスイッチの2種類がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】大きな光エネルギーを
短い発光時間内に集中させたレーザ光をレーザ加工用と
して工業的に適応させる場合、加工の高速性が要求され
るが、そのためにはレーザ光の高繰り返し化が必要であ
る。
短い発光時間内に集中させたレーザ光をレーザ加工用と
して工業的に適応させる場合、加工の高速性が要求され
るが、そのためにはレーザ光の高繰り返し化が必要であ
る。
【0005】前記2種のQスイッチにはそれぞれ一長一
短があり、E/O−Qスイッチを使用したレーザ装置か
ら得られるレーザ光の場合は、各パルスの発光時間が短
くまた光エネルギーも大きいという特長を持つが、繰り
返し数が低いという欠点を持っている。一方、A/O−
Qスイッチを使用したレーザ装置から得られるレーザ光
の場合は、繰り返し数が高く、1秒間に1万回を越える
繰り返し数の発振が可能であるという特長を持つが、各
パルスの光エネルギーが小さいという欠点を持ってい
る。従って従来のQスイッチによる方法では、得られる
レーザ光が短かい発光時間で大出力で且つ高い繰り返し
数であるという条件を同時に満足することは困難で、実
用機としての性能を満たすことができない。
短があり、E/O−Qスイッチを使用したレーザ装置か
ら得られるレーザ光の場合は、各パルスの発光時間が短
くまた光エネルギーも大きいという特長を持つが、繰り
返し数が低いという欠点を持っている。一方、A/O−
Qスイッチを使用したレーザ装置から得られるレーザ光
の場合は、繰り返し数が高く、1秒間に1万回を越える
繰り返し数の発振が可能であるという特長を持つが、各
パルスの光エネルギーが小さいという欠点を持ってい
る。従って従来のQスイッチによる方法では、得られる
レーザ光が短かい発光時間で大出力で且つ高い繰り返し
数であるという条件を同時に満足することは困難で、実
用機としての性能を満たすことができない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は従来技術におけ
る以上のような問題を解決するもので、その目的は短い
発光時間で大出力のレーザ光を高い繰り返し数で出力で
きる固体レーザ装置を提供することである。
る以上のような問題を解決するもので、その目的は短い
発光時間で大出力のレーザ光を高い繰り返し数で出力で
きる固体レーザ装置を提供することである。
【0007】このような固体レーザ装置は、被増幅レー
ザ光を出射する発振用固体レーザ装置部と、前記発振用
固体レーザ装置から出射される被増幅レーザ光を増幅す
る増幅用固体レーザ装置部とからなり、前記被増幅レー
ザ光は、出力が1W以下で、発光時間が100 nse
c以下で且つ繰り返し数が10KHz以上のパルス発振
光であり、前記増幅用固体レーザ装置部は、前記被増幅
レーザ光の発光時間及び繰り返し数をほぼそのまま保持
して出力のみを増幅させるようにしたことを特徴とする
ものである。
ザ光を出射する発振用固体レーザ装置部と、前記発振用
固体レーザ装置から出射される被増幅レーザ光を増幅す
る増幅用固体レーザ装置部とからなり、前記被増幅レー
ザ光は、出力が1W以下で、発光時間が100 nse
c以下で且つ繰り返し数が10KHz以上のパルス発振
光であり、前記増幅用固体レーザ装置部は、前記被増幅
レーザ光の発光時間及び繰り返し数をほぼそのまま保持
して出力のみを増幅させるようにしたことを特徴とする
ものである。
【0008】本発明装置は、以上のような発振用固体レ
ーザ装置と増幅用固体レーザ装置との組み合わせによ
り、100nsec以下の短い発光時間で100Wを越
える大出力で且つ100KHz以上の高い繰り返し数の
レーザ光を光増幅の方法を利用して発生させるものであ
る。
ーザ装置と増幅用固体レーザ装置との組み合わせによ
り、100nsec以下の短い発光時間で100Wを越
える大出力で且つ100KHz以上の高い繰り返し数の
レーザ光を光増幅の方法を利用して発生させるものであ
る。
【0009】本発明を更に具体的に説明すると、発振用
固体レーザ装置部は、被増幅レーザ光として、出力が1
W以下、好ましくは0.1〜1Wの範囲で、発光時間が
100nsec以下、好ましくは10〜100nsec
の範囲で且つ繰り返し数が10KHz以上、好ましくは
10〜50KHzの範囲のパルス発振光を出射する装置
である。
固体レーザ装置部は、被増幅レーザ光として、出力が1
W以下、好ましくは0.1〜1Wの範囲で、発光時間が
100nsec以下、好ましくは10〜100nsec
の範囲で且つ繰り返し数が10KHz以上、好ましくは
10〜50KHzの範囲のパルス発振光を出射する装置
である。
【0010】発振用固体レーザ装置としては、従来のA
/O−Qスイッチ付き固体レーザ装置がそのまま使用で
きる。このA/O−Qスイッチ付き固体レーザ装置は、
レーザ媒質として固体レーザロッドとレーザ共振器(全
反射鏡と部分透過鏡とで構成される)にA/O−Qスイ
ッチを付加した装置である。なおA/O−Qスイッチは
同期装置によって駆動される。
/O−Qスイッチ付き固体レーザ装置がそのまま使用で
きる。このA/O−Qスイッチ付き固体レーザ装置は、
レーザ媒質として固体レーザロッドとレーザ共振器(全
反射鏡と部分透過鏡とで構成される)にA/O−Qスイ
ッチを付加した装置である。なおA/O−Qスイッチは
同期装置によって駆動される。
【0011】発振用固体レーザ装置部で用いられる固体
レーザロッドは増幅用固体レーザ装置の固体レーザロッ
ドを励起するために使用される。このため発振用固体レ
ーザロッドとしては増幅用固体レーザロッドよりも小型
(短かくても、径が小さくてもよいが、通常は短いもの
が選ばれる)であり、従って発振出力も低いものが選ば
れる。発振用レーザロッドの具体例としてはNd:YA
G(ネオジュウムをドープしたイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット)(以下YAGと言う)、ガラス、ル
ビー等のレーザロッドが挙げられる。
レーザロッドは増幅用固体レーザ装置の固体レーザロッ
ドを励起するために使用される。このため発振用固体レ
ーザロッドとしては増幅用固体レーザロッドよりも小型
(短かくても、径が小さくてもよいが、通常は短いもの
が選ばれる)であり、従って発振出力も低いものが選ば
れる。発振用レーザロッドの具体例としてはNd:YA
G(ネオジュウムをドープしたイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット)(以下YAGと言う)、ガラス、ル
ビー等のレーザロッドが挙げられる。
【0012】その他、発振用固体レーザ装置部は発振用
固体レーザロッドを励起するための励起ランプ(例えば
連続発光ランプ)及びこの励起ランプに電力を供給する
ための電源を備えている。さらに小型化のため、励起源
に半導体レーザを用いてもよい。
固体レーザロッドを励起するための励起ランプ(例えば
連続発光ランプ)及びこの励起ランプに電力を供給する
ための電源を備えている。さらに小型化のため、励起源
に半導体レーザを用いてもよい。
【0013】一方、増幅用固体レーザ装置部はレーザ媒
質として増幅用固体レーザロッドを備えている。レーザ
共振器は必要としない。前記固体レーザロッドは発振用
固体レーザ装置部から出射されるレーザ光を増幅するた
めに使用されるので、発振用固体レーザロッドよりも大
型のものが選択される。増幅用固体レーザロッドの種類
は発振用固体レーザロッドと同様のものでよい。増幅用
固体レーザロッドの好適な具体例としては、例えば発振
用固体レーザロッドとして直径10mm×長さ152m
mのYAGレーザロッドを用いた場合、直径10mm×
長さ195mmのYAGレーザロッド(市販品では例え
ば米国エアトロン社製のメガロッド)が挙げられる。
質として増幅用固体レーザロッドを備えている。レーザ
共振器は必要としない。前記固体レーザロッドは発振用
固体レーザ装置部から出射されるレーザ光を増幅するた
めに使用されるので、発振用固体レーザロッドよりも大
型のものが選択される。増幅用固体レーザロッドの種類
は発振用固体レーザロッドと同様のものでよい。増幅用
固体レーザロッドの好適な具体例としては、例えば発振
用固体レーザロッドとして直径10mm×長さ152m
mのYAGレーザロッドを用いた場合、直径10mm×
長さ195mmのYAGレーザロッド(市販品では例え
ば米国エアトロン社製のメガロッド)が挙げられる。
【0014】その他、増幅用固体レーザ装置部は発振用
固体レーザロッドを励起するための励起ランプ(例えば
結晶状またはガラス状の発光体と励起光源である高輝度
ランプとからなるもの)とこの励起ランプに電力を供給
する電源を備えている。なお電源はA/O−Qスイッチ
と共に同期装置によって駆動される。
固体レーザロッドを励起するための励起ランプ(例えば
結晶状またはガラス状の発光体と励起光源である高輝度
ランプとからなるもの)とこの励起ランプに電力を供給
する電源を備えている。なお電源はA/O−Qスイッチ
と共に同期装置によって駆動される。
【0015】本発明では発振用固体レーザ装置部から出
射される被増幅レーザ光を増幅用固体レーザ装置部に入
射する際、被増幅レーザ光の広がり角を減少させると共
に増幅用固体レーザ装置部に使用されている増幅用固体
レーザの体積を更に有効に利用して増幅を行うために、
発振用固体レーザ装置部と増幅用固体レーザ装置部間に
ビーム拡大器を設け、被増幅レーザ光をビーム拡大器に
通して増幅用固体レーザロッドの形状に合わせてから、
増幅用固体レーザ装置部に入射させることが望ましい。
射される被増幅レーザ光を増幅用固体レーザ装置部に入
射する際、被増幅レーザ光の広がり角を減少させると共
に増幅用固体レーザ装置部に使用されている増幅用固体
レーザの体積を更に有効に利用して増幅を行うために、
発振用固体レーザ装置部と増幅用固体レーザ装置部間に
ビーム拡大器を設け、被増幅レーザ光をビーム拡大器に
通して増幅用固体レーザロッドの形状に合わせてから、
増幅用固体レーザ装置部に入射させることが望ましい。
【0016】
【作用】発振用固体レーザ装置部では発振用固体レーザ
ロッドに光エネルギーを入射すると共振器による増幅作
用及び共振器のQ値に対するA/O−Qスイッチの制御
作用により出力が1W以下で、発光時間が100nse
c以下で且つ繰り返し数が10KHz以上の被増幅レー
ザ光が出射される。次に増幅用固体レーザ装置部では、
この小さい光エネルギー、短い発光時間及び高い繰り返
し数を有する励起用レーザ光が増幅用固体レーザロッド
に入射すると、これに同期して増幅用固体レーザロッド
を励起状態とすることにより、励起用レーザ光は増幅用
固体レーザロッドを通過する間に増幅され、発光時間は
ほぼ保持されたままその光エネルギーが増大する。この
現象が被増幅レーザ光とほぼ同じ繰り返し数で行なわ
れ、こうして増幅用固体レーザ装置部では短い発光時間
で被増幅レーザ光よりも大きな光エネルギーを持つレー
ザ光が高い繰り返し数で得られる。
ロッドに光エネルギーを入射すると共振器による増幅作
用及び共振器のQ値に対するA/O−Qスイッチの制御
作用により出力が1W以下で、発光時間が100nse
c以下で且つ繰り返し数が10KHz以上の被増幅レー
ザ光が出射される。次に増幅用固体レーザ装置部では、
この小さい光エネルギー、短い発光時間及び高い繰り返
し数を有する励起用レーザ光が増幅用固体レーザロッド
に入射すると、これに同期して増幅用固体レーザロッド
を励起状態とすることにより、励起用レーザ光は増幅用
固体レーザロッドを通過する間に増幅され、発光時間は
ほぼ保持されたままその光エネルギーが増大する。この
現象が被増幅レーザ光とほぼ同じ繰り返し数で行なわ
れ、こうして増幅用固体レーザ装置部では短い発光時間
で被増幅レーザ光よりも大きな光エネルギーを持つレー
ザ光が高い繰り返し数で得られる。
【0017】
【実施例】以下に図面により本発明の実施例について説
明する。図1において、全反射鏡4と部分透過鏡5とで
構成される共振器に被増幅レーザロッド1を置き、これ
に、電源6から電力を供給された連続発光ランプ(アー
クランプ)2の光エネルギーを入射して励起させる。さ
らにこの装置には、図には示さない冷却装置が接続さ
れ、水冷又は空冷される。通常、この状態では連続発振
のレーザ光が得られるが、同期装置11により駆動され
るA/O−Qスイッチ3により発振−停止の繰り返しを
行なってパルス状の被増幅レーザ光を出射させる。この
発振用固体レーザ装置部で得られるパルス状の被増幅レ
ーザ光は小出力で発光時間が短く、また繰り返し数が高
いものである。例えば発振用レーザロッドとして直径4
mm×長さ100mmのYAGレーザロッドを用い、連
続発光ランプへの入力電力を100Wとした場合には、
出力1W、発光時間100nsec及び繰り返し数が1
0KHzの被増幅レーザ光が得られる。
明する。図1において、全反射鏡4と部分透過鏡5とで
構成される共振器に被増幅レーザロッド1を置き、これ
に、電源6から電力を供給された連続発光ランプ(アー
クランプ)2の光エネルギーを入射して励起させる。さ
らにこの装置には、図には示さない冷却装置が接続さ
れ、水冷又は空冷される。通常、この状態では連続発振
のレーザ光が得られるが、同期装置11により駆動され
るA/O−Qスイッチ3により発振−停止の繰り返しを
行なってパルス状の被増幅レーザ光を出射させる。この
発振用固体レーザ装置部で得られるパルス状の被増幅レ
ーザ光は小出力で発光時間が短く、また繰り返し数が高
いものである。例えば発振用レーザロッドとして直径4
mm×長さ100mmのYAGレーザロッドを用い、連
続発光ランプへの入力電力を100Wとした場合には、
出力1W、発光時間100nsec及び繰り返し数が1
0KHzの被増幅レーザ光が得られる。
【0018】次にこの被増幅レーザ光はビーム拡大器7
を通過し、増幅用レーザロッド8に入射する。この増幅
用レーザロッド8は同期装置11により駆動される電源
10から電力を供給されたパルス発光ランプ9により励
起状態にされている。なお、この装置には図には示さな
い冷却装置が接続され、水冷又は空冷される。こうして
増幅用固体レーザ装置部では発振用レーザロッド1から
出射された被増幅レーザ光は増幅用レーザロッド8によ
り増幅され、被増幅レーザ光とほぼ同じ短かい発光時間
及び高い繰り返し数のレーザ光が高出力で出力される。
例えば増幅用レーザロッドとして直径10mm×長さ1
95mmのYAGレーザロッドを用い、パルス発光ラン
プへの入力電力を30KWとした場合、出力100Wの
レーザ光が得られる。なおこのレーザ光の発光時間及び
繰り返し数は前記例示した被増幅レーザ光とほぼ同じで
ある。
を通過し、増幅用レーザロッド8に入射する。この増幅
用レーザロッド8は同期装置11により駆動される電源
10から電力を供給されたパルス発光ランプ9により励
起状態にされている。なお、この装置には図には示さな
い冷却装置が接続され、水冷又は空冷される。こうして
増幅用固体レーザ装置部では発振用レーザロッド1から
出射された被増幅レーザ光は増幅用レーザロッド8によ
り増幅され、被増幅レーザ光とほぼ同じ短かい発光時間
及び高い繰り返し数のレーザ光が高出力で出力される。
例えば増幅用レーザロッドとして直径10mm×長さ1
95mmのYAGレーザロッドを用い、パルス発光ラン
プへの入力電力を30KWとした場合、出力100Wの
レーザ光が得られる。なおこのレーザ光の発光時間及び
繰り返し数は前記例示した被増幅レーザ光とほぼ同じで
ある。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、発振用固体レーザ装置
部から出射される出力1W以下、発光時間100nse
c以下、繰り返し数10KHz以上の被増幅レーザ光を
増幅用固体レーザ装置で光増幅を利用して増幅し、被増
幅レーザ光とほぼ同じ高い繰り返し数及び短い発光時間
で100Wを越える大エネルギーのレーザ光を出力する
ことができる。
部から出射される出力1W以下、発光時間100nse
c以下、繰り返し数10KHz以上の被増幅レーザ光を
増幅用固体レーザ装置で光増幅を利用して増幅し、被増
幅レーザ光とほぼ同じ高い繰り返し数及び短い発光時間
で100Wを越える大エネルギーのレーザ光を出力する
ことができる。
【図1】本発明に係わる固体レーザ装置の概略図であ
る。
る。
1・・発振用固体レーザロッド 2・・連続発光ランプ(アークランプ) 3・・A/O−Qスイッチ 4・・全反射鏡 5・・部分透過鏡 6・・電源 7・・ビーム拡大器 8・・増幅用固体レーザロッド 9・・パルス発光ランプ(フラッシュランプ) 10・・電源 11・・同期装置
Claims (2)
- 【請求項1】 被増幅レーザ光を出射する発振用固体レ
ーザ装置部と、前記発振用固体レーザ装置から出射され
る被増幅レーザ光を増幅する増幅用固体レーザ装置部と
からなり、前記被増幅レーザ光は、出力が1W以下で、
発光時間が100 nsec以下で且つ繰り返し数が1
0KHz以上のパルス発振光であり、前記増幅用固体レ
ーザ装置部は、前記被増幅レーザ光の発光時間及び繰り
返し数をほぼそのまま保持して出力のみを増幅させるよ
うにしたことを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項2】 前記発振用固体レーザ装置部はレーザ媒
質として発振用固体レーザロッドとレーザ共振器とA/
0−Qスイッチとを備え、前記増幅用固体レーザ装置部
はレーザ媒質として励起用固体レーザロッドよりも大形
の増幅用固体レーザロッドを備え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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13270492A JPH05327103A (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13270492A JPH05327103A (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 固体レーザ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05327103A true JPH05327103A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=15087613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13270492A Pending JPH05327103A (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05327103A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003502875A (ja) * | 1999-06-24 | 2003-01-21 | ロッキード マーティン コーポレイション | 超音波の高速レーザを検出するシステムと方法 |
JP2009541649A (ja) * | 2006-06-29 | 2009-11-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 点火装置の作動方法および点火装置 |
JP2015228499A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | リー レーザー、インコーポレイテッド | 外部拡散増幅器 |
-
1992
- 1992-05-25 JP JP13270492A patent/JPH05327103A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003502875A (ja) * | 1999-06-24 | 2003-01-21 | ロッキード マーティン コーポレイション | 超音波の高速レーザを検出するシステムと方法 |
JP2009541649A (ja) * | 2006-06-29 | 2009-11-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 点火装置の作動方法および点火装置 |
US8355415B2 (en) | 2006-06-29 | 2013-01-15 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating an ignition device, and an ignition device |
JP2015228499A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | リー レーザー、インコーポレイテッド | 外部拡散増幅器 |
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