JPH0569963U - Solid-state laser medium and solid-state laser device using the same - Google Patents
Solid-state laser medium and solid-state laser device using the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ光の大出力化に伴う励起光の損失を減
少させ、発振効率の向上を図る。
【構成】 光軸方向に複数配設したNd:YAGロッド
片1Aの光学接触面1Bを融着して長尺の固体レーザ媒
体を形成する。この媒体は、光学接触面1Bを電気炉を
用いて一定速度(例えば2°C/分)で温度上昇させ、
次いで融着するに十分な温度(例えば920°C)に保
って一定時間(例えば20時間)加熱して融着し、その
後、熱応力の除去が可能な冷却速度である一定速度(例
えば1°C/分)で冷却して形成する。この長尺のN
d:YAGロッド1を用いてレーザ装置を形成する。長
尺のNd:YAGロッド1を使用することで大出力のレ
ーザ光が容易に出力できる。
(57) [Abstract] [Purpose] To reduce the loss of pumping light due to the increase in output of laser light and to improve the oscillation efficiency. The optical contact surface 1B of a plurality of Nd: YAG rod pieces 1A arranged in the optical axis direction is fused to form a long solid laser medium. In this medium, the temperature of the optical contact surface 1B is raised at a constant rate (for example, 2 ° C./minute) by using an electric furnace,
Then, the temperature is maintained at a temperature sufficient for fusion bonding (for example, 920 ° C.) and heating is performed for a certain period of time (for example, 20 hours) to perform fusion bonding, and then, a constant rate (for example, 1 ° C.) that is a cooling rate capable of removing thermal stress. C / min) to form. This long N
A laser device is formed using the d: YAG rod 1. By using the long Nd: YAG rod 1, a large output laser beam can be easily output.
Description
【0001】[0001]
本発明は金属加工等に用いる大出力の固体レーザ媒体及びこれを用いた固体レ ーザ装置に関し、特に発振効率の向上、装置の簡素化等を図った固体レーザ媒体 及びこれを用いた固体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a high-power solid-state laser medium used for metal processing and the like, and a solid-state laser device using the same, and more particularly to a solid-state laser medium with improved oscillation efficiency and simplification of the device, and a solid-state laser using the same. Regarding the device.
【0002】[0002]
固体レーザ装置としては、一般に図5に示すようなものが知られている。図5 はNd:YAGレーザと共振器とからなる装置の構成を示す概略斜視図である。 As a solid-state laser device, a device as shown in FIG. 5 is generally known. FIG. 5 is a schematic perspective view showing the structure of an apparatus including an Nd: YAG laser and a resonator.
【0003】 図中の符号501はNd:YAGロッド、符号502は励起光源であるランプ 、503は励起光源から放射された光を効率よくNd:YAGロッドに集めるた めのリフレクタである。また、この他にも、図示しないがNd:YAGロッド5 01とランプ502とリフレクタ503を水冷するための冷却装置、ランプ50 2に電力を供給するための高圧電源装置、レーザ共振器を構成するための出力鏡 と全反射鏡等が付随する。In the figure, reference numeral 501 is an Nd: YAG rod, reference numeral 502 is a lamp that is an excitation light source, and 503 is a reflector that efficiently collects the light emitted from the excitation light source on the Nd: YAG rod. In addition to these, a cooling device (not shown) for cooling the Nd: YAG rod 501, the lamp 502, and the reflector 503 with water, a high-voltage power supply device for supplying power to the lamp 502, and a laser resonator are configured. An output mirror and a total reflection mirror are attached.
【0004】 このレーザ装置によって得られるレーザ出力は、Nd:YAGロッド501の 大きさにもよるが、400〜600Wが上限である。The laser output obtained by this laser device has an upper limit of 400 to 600 W, although it depends on the size of the Nd: YAG rod 501.
【0005】 一方、現在のNd:YAG結晶成長技術では、結晶長の上限は20cm程度で あるため、大出力のレーザ光を必要とする場合には、図5に示すレーザ装置を複 数個光軸方向に空間を介して直列に接続した多段型レーザ装置(例えば4段直列 接続の(株)東芝製LAY−657B)が用いられる。On the other hand, in the current Nd: YAG crystal growth technique, the upper limit of the crystal length is about 20 cm. Therefore, when a high-power laser beam is required, a plurality of laser devices shown in FIG. A multi-stage laser device (for example, LAY-657B manufactured by Toshiba Corp. in four-stage series connection) connected in series in the axial direction through a space is used.
【0006】[0006]
しかしながら、上述した従来の多段型レーザ装置では、その構造上Nd:YA Gロッド501の両端部で励起光がリフレクタ503外にもれ易い。また、ラン プ502の電極部では励起光の反射が期待できない。さらに、これらロッド両端 部とランプ電極部はレーザ装置の接続数に比例して増えるため、これらの部分で の励起光の損失も接続数に比例して増えることになる。 However, in the conventional multi-stage laser device described above, the excitation light is likely to leak outside the reflector 503 at both ends of the Nd: YAG rod 501 due to its structure. Further, the reflection of the excitation light cannot be expected at the electrode portion of the lamp 502. Furthermore, since the ends of these rods and the lamp electrode part increase in proportion to the number of connections of the laser device, the loss of pumping light in these parts also increases in proportion to the number of connections.
【0007】 この問題を解消し、励起効率の向上と励起分布の一様化のために、近紫外から 赤外の範囲にかけて高い反射率をもつ白色セラミック等の拡散反射型リフレクタ を使用したレーザ装置が用いられることがある。しかしこの場合、リフレクタの 断面形状(光軸と直行方向の形状)は前述の構成のような十分に空間を確保した 楕円形ではなく、拡散反射型であるためレーザロッドとランプをできるだけ近づ け、リフレクタもこれらに近づけてその表面積が小さくなるように囲う形状とな っている。即ち、リフレクタの断面形状が小さいため、ロッド両端部とランプ電 極部での励起光の損失の割合はより大きくなる。In order to solve this problem and improve the excitation efficiency and uniform the excitation distribution, a laser device using a diffuse reflection type reflector such as a white ceramic having a high reflectance from the near-ultraviolet to the infrared range. May be used. In this case, however, the cross-sectional shape of the reflector (the shape in the direction perpendicular to the optical axis) is not the elliptical shape that secures a sufficient space as in the above-mentioned configuration, but is the diffuse reflection type so that the laser rod and the lamp should be as close as possible. The reflectors are also shaped so as to be close to them and have a small surface area. That is, since the cross-sectional shape of the reflector is small, the ratio of the loss of the excitation light at both ends of the rod and the lamp electrode portion becomes larger.
【0008】 つまり、現在の多段型レーザ装置では、多段化する装置数に応じて励起光の損 失が増加し、励起効率が悪いという問題点がある。That is, the current multi-stage laser device has a problem that the loss of pumping light increases in accordance with the number of devices to be multi-staged, resulting in poor pumping efficiency.
【0009】 また、Nd:YAG等の結晶を用いたスラブレーザ装置の場合には、スラブ端 面形状を30度程度(ブリュースター角)のスロープに仕上げ、さらに装置内側 の封止のためにOリング等のシール部品を組み付けるため、スラブの両先端から 一定距離(スラブの厚さの3から4倍程度の距離)の範囲で励起できなくなる。 これはブリュースター端面の無いロッド型では問題にならないスラブ特有の問題 である。例えば長さ150mm、厚さ6mmのNd:YAGスラブの場合、スラ ブの端から片側で約24mm、両側では約48mmの部分が励起できない。Nd :YAG結晶は高価なものであるが、それにもかかわらずこの例ではスラブ全長 に対して2/3の範囲しかレーザ発振に直接作用していない。例えば、特公平2 ー31513「光共振空洞をもつ面ポンプ型長方形厚板レーザ装置」に示された 実施例では、スラブの全長が約139.4mm、厚さが約8mmであるので、ス ラブの端から片側で約32mm、両側では約64mmの部分は励起できないと見 積もられる。そのため、この厚板レーザ装置では、励起されている部分はスラブ の全長の半分程度と考えられる。Further, in the case of a slab laser device using a crystal such as Nd: YAG, the slab end face shape is finished into a slope of about 30 degrees (Brewster angle), and further O is used for sealing inside the device. Since sealing parts such as rings are assembled, it becomes impossible to excite within a certain distance from the both ends of the slab (distance about 3 to 4 times the thickness of the slab). This is a slab-specific problem that does not pose a problem in the rod type without the Brewster end face. For example, in the case of an Nd: YAG slab having a length of 150 mm and a thickness of 6 mm, a portion of about 24 mm on one side and about 48 mm on both sides from the end of the slab cannot be excited. Although the Nd 3: YAG crystal is expensive, in this example, only 2/3 of the total length of the slab directly affects the laser oscillation in this example. For example, in the example shown in Japanese Examined Patent Publication No. 2-331513, "Plane pump type rectangular thick plate laser device with optical resonance cavity", the slab has a total length of about 139.4 mm and a thickness of about 8 mm. It is estimated that about 32 mm on one side and about 64 mm on both sides from the end of can not be excited. Therefore, in this thick plate laser device, the excited portion is considered to be about half of the entire length of the slab.
【0010】 一方、この励起できない部分を減らすためにスラブの厚さを薄くすると、スラ ブを透過してしまう励起光が増えるため励起効率が低下してしまう。このため現 在のNd:YAGスラブの厚さは、スラブの大きさにもよるが、最低でも5〜6 mm程度となっている。On the other hand, if the thickness of the slab is reduced in order to reduce the portion that cannot be excited, the excitation light that passes through the slab increases and the excitation efficiency decreases. For this reason, the thickness of the current Nd: YAG slab is at least about 5 to 6 mm, although it depends on the size of the slab.
【0011】 以上の理由から、励起できない部分を減少させスラブの全長に対する励起部分 の割合を改善するには、スラブの全長を長くする以外はない。しかし現在のNd :YAG結晶成長技術では、結晶長の上限は20cm程度というのが現状である 。For the above reasons, there is nothing but increasing the total length of the slab in order to reduce the unexcitable part and improve the ratio of the exciting part to the total length of the slab. However, in the current Nd: YAG crystal growth technique, the upper limit of the crystal length is about 20 cm under the present circumstances.
【0012】 また、スラブレーザの特長の1つとして、スラブ内部でのジグザグ光路によっ て励起に伴うスラブ内部の熱の影響が打ち消されるということが知られているが 、実際には、強励起時に熱歪による波面歪が生じる。その主な原因はブリュース ター端面付近での熱応力であることが知られている(詳しくは文献「Thomas J. Kane,John M. Eggleston, Robert L. Byer, IEEE Journal of Quantum Electron ics,vol. QE-21, No.8, 1195,August 1985,The Slab Geometry Laser-Part II :Thermal Effects in a Finite Slab」を参照)。As one of the features of the slab laser, it is known that the zigzag optical path inside the slab cancels the influence of the heat inside the slab due to the pumping. At times, wavefront distortion due to thermal distortion occurs. It is known that the main cause is thermal stress near the Brewster end face (for details, refer to the document `` Thomas J. Kane, John M. Eggleston, Robert L. Byer, IEEE Journal of Quantum Electron ics, vol. QE-21, No.8, 1195, August 1985, The Slab Geometry Laser-Part II: Thermal Effects in a Finite Slab ").
【0013】 このため、スラブレーザ装置を多段接続することによって高出力のレーザ光を 得ようとすると、ブリュースター端面の数が増えてしまう。この結果、レーザ光 の集光性等のビーム品質が劣化してしまうという問題点がある。Therefore, when trying to obtain a high-power laser beam by connecting the slab laser devices in multiple stages, the number of Brewster end faces increases. As a result, there is a problem that the beam quality such as the condensing property of the laser light is deteriorated.
【0014】 本考案は以上の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、複数のロッドまた はスラブを一体的に融着し、励起光の損失の大きいロッド両端部とランプ電極部 の数を減少させ、高効率化した大出力の固体レーザ媒体及びこれを用いた固体レ ーザ装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to integrally fuse a plurality of rods or slabs, and to provide a large number of end portions of the rod and the lamp electrode portion that cause a large loss of excitation light. It is an object of the present invention to provide a high-output solid-state laser medium with high efficiency and a solid-state laser device using the same.
【0015】[0015]
上記目的を達成するために本考案に係る固体レーザ媒体は、光軸方向に複数の 固体レーザ媒体片を配設してその光学接触面を融着し、長尺に形成したものであ る。 In order to achieve the above-mentioned object, the solid-state laser medium according to the present invention comprises a plurality of solid-state laser medium pieces arranged in the optical axis direction, and their optical contact surfaces are fused to form a long length.
【0016】 当該固体レーザ媒体は、前記光学接触面を融着するに十分な温度まで加熱し融 着することが望ましい。It is preferable that the solid-state laser medium is heated and fused to a temperature sufficient to fuse the optical contact surface.
【0017】 本考案に係る固体レーザ装置は、その固体レーザ媒体として、前記長尺の固体 レーザ媒体を用いたものである。A solid-state laser device according to the present invention uses the long solid laser medium as the solid-state laser medium.
【0018】[0018]
前述のように固体レーザ媒体を長尺に形成することで、大出力のレーザ光を容 易に作ることができる。 By forming the solid-state laser medium in a long size as described above, a high-power laser beam can be easily produced.
【0019】 複数の固体レーザ媒体片の融着を、その融着するに十分な温度まで一定速度で 加熱し、一定時間当該温度で加熱し続けることで、光学的に損失の少ない固体レ ーザ媒体を形成することができる。By heating fusion of a plurality of solid laser medium pieces at a constant rate up to a temperature sufficient for the fusion and continuing heating at the temperature for a certain period of time, a solid laser with less optical loss is produced. A medium can be formed.
【0020】 また、固体レーザ装置の固体レーザ媒体として、前記長尺の固体レーザ媒体を 用いることで、従来のように、高出力化のために短尺の固体レーザ媒体を多段に 接続する場合の接続部分での損失がなくなる。このため、大出力化に伴う励起光 の損失を減少させ、高効率化を図ることができる。また、少ない部品点数で装置 を構成でき、製造コストの低減及び信頼性の向上を図れる。Further, by using the long solid laser medium as the solid laser medium of the solid state laser device, a connection is made in a case where short solid state laser mediums are connected in multiple stages in order to increase the output as in the conventional case. There is no loss in parts. For this reason, it is possible to reduce the loss of the excitation light due to the increase in the output and to improve the efficiency. In addition, the device can be configured with a small number of parts, and the manufacturing cost can be reduced and the reliability can be improved.
【0021】[0021]
以下に本考案の実施例を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0022】 図1は本考案の第1の実施例に係る固体レーザ装置の主要部を示す概略斜視図 である。この固体レーザ装置は長尺の固体レーザ媒体としてのNd:YAGレー ザを用いている。FIG. 1 is a schematic perspective view showing a main part of a solid-state laser device according to a first embodiment of the present invention. This solid-state laser device uses an Nd: YAG laser as a long solid-state laser medium.
【0023】 図中の符号1は後述する融着技術を用いて、複数の固体レーザ媒体片としての Nd:YAGロッド片1Aを光軸方向に融着して長尺に形成したNd:YAGロ ッド、符号2は励起光源であるランプ、3は励起光源から放射された光を効率よ くNd:YAGロッド1に集めるためのリフレクタである。符号4は平面出力鏡 、符号5は凸面全反射鏡である。さらに、これ以外に、図示しない各部品を固定 する構造体又は匡体、Nd:YAGロッド1とランプ2とリフレクタ3を水冷す る純水冷却装置、ランプ2に電力を供給するための高圧電源装置、Nd:YAG ロッド1とランプ2を均一に冷却するためのガラス製フローチューブ等が付随す る。なお、符号6は平面出力鏡4と凸面全反射鏡5との間で発振するレーザ光を 示す。Reference numeral 1 in the drawing is a long Nd: YAG rod formed by fusing a plurality of Nd: YAG rod pieces 1A as solid-state laser medium pieces in the optical axis direction by using a fusion technique described later. Reference numeral 2 denotes a lamp which is an excitation light source, and 3 denotes a reflector for efficiently collecting the light emitted from the excitation light source on the Nd: YAG rod 1. Reference numeral 4 is a plane output mirror, and reference numeral 5 is a convex total reflection mirror. Further, in addition to this, a structure or enclosure for fixing each component (not shown), a pure water cooling device for cooling the Nd: YAG rod 1, the lamp 2, and the reflector 3 with water, a high-voltage power supply for supplying power to the lamp 2. The equipment, Nd: YAG rod 1 and glass flow tube for uniformly cooling the lamp 2 are attached. Reference numeral 6 denotes a laser beam oscillated between the plane output mirror 4 and the convex total reflection mirror 5.
【0024】 本実施例においてNd:YAGロッド1は、Nd:YAGロッド片1Aを2本 光軸方向に融着して長尺に形成している。そして、各Nd:YAGロッド片1A の融着は、特開平2−153849号公報記載の融着技術によって行う。この融 着技術は具体的には次のようになる。In this embodiment, the Nd: YAG rod 1 is formed by elongating two Nd: YAG rod pieces 1A in the optical axis direction. Then, the fusion of each Nd: YAG rod piece 1A is performed by the fusion technique described in JP-A-2-153849. This fusion technology is specifically as follows.
【0025】 2本のNd:YAGロッド片1Aを、その端面(光学接触面1B)でオプティ カルコンタクト(光学接触)させ、電気炉を用いて一定の加熱速度で光学接触面 1Bを加熱し温度を上昇させる。次いで光学接触面1Bを融着するに十分な温度 まで加熱した後、その温度を保って一定時間加熱する。これにより光学接触面1 Bが融着し、その後、融着部分での熱応力の発生を除去可能な冷却速度で冷却す る。Optical contact (optical contact) is made between two Nd: YAG rod pieces 1A at their end surfaces (optical contact surface 1B), and the optical contact surface 1B is heated at a constant heating rate using an electric furnace to obtain a temperature. Raise. Next, after heating the optical contact surface 1B to a temperature sufficient for fusing, the temperature is maintained for a certain period of time. As a result, the optical contact surface 1 B is fused, and then the optical contact surface 1 B is cooled at a cooling rate that can eliminate the generation of thermal stress in the fused portion.
【0026】 次いで、固体レーザ装置を具体的数値を上げて説明する。Next, the solid-state laser device will be described by raising specific numerical values.
【0027】 まず、Nd:YAGロッド1の融着は次のようにして行う。Nd:YAGロッ ド片1A(Ndドープ量1.0原子%)は長さ110mm、直径10mmに形成 する。2本のNd:YAGロッド片1Aを、その光学接触面1Bでオプティカル コンタクトさせ、電気炉を用いて2°C/分の速度で温度を上昇させて加熱する 。このとき、2本のNd:YAGロッド片1Aは、その光学接触面1Bを加圧し て融着を促進するために、加圧装置(図示せず)によって互いに加圧された状態 で加熱される。次いで光学接触面1Bを融着するに十分な温度である920°C の温度まで上昇させ、その温度を保って20時間加熱する。その後、熱応力の除 去が可能な冷却速度である1°C/分の速度で冷却する。First, the fusion of the Nd: YAG rod 1 is performed as follows. The Nd: YAG rod piece 1A (Nd doping amount 1.0 atom%) is formed to have a length of 110 mm and a diameter of 10 mm. Two Nd: YAG rod pieces 1A are brought into optical contact at their optical contact surfaces 1B, and heated by raising the temperature at a rate of 2 ° C / min using an electric furnace. At this time, the two Nd: YAG rod pieces 1A are heated while being pressed together by a pressing device (not shown) in order to pressurize the optical contact surface 1B and promote fusion. .. Next, the temperature is raised to a temperature of 920 ° C., which is a sufficient temperature for fusing the optical contact surface 1B, and the temperature is maintained for 20 hours. After that, it is cooled at a cooling rate of 1 ° C./min, which is capable of removing the thermal stress.
【0028】 また、ランプ2としては発光長約200mm、内径10mmのクリプトンラン プ(米国ILC社製、型番10F8)を用いる。リフレクタ3としては励起光源 から放射された光を効率よくNd:YAGロッド1に集めるために、白色セラミ ック(三井鉱山(株)製、商品名:マセライト)で製作したリフレクタを用いる 。このリフレクタ3としては金蒸着のリフレクタでもよい。平面出力鏡4として は反射率75%の鏡を、凸面全反射鏡5としては曲率2mの鏡を用いる。共振器 長は400mmである。純水冷却装置は、冷却能力約25kW、純水流量毎分約 40リットルとする。As the lamp 2, a krypton lamp (manufactured by ILC, USA, model number 10F8) having a light emission length of about 200 mm and an inner diameter of 10 mm is used. As the reflector 3, in order to collect the light emitted from the excitation light source to the Nd: YAG rod 1 efficiently, a reflector made of white ceramic (trade name: Macerite manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) is used. The reflector 3 may be a gold vapor deposition reflector. A mirror having a reflectance of 75% is used as the plane output mirror 4, and a mirror having a curvature of 2 m is used as the convex total reflection mirror 5. The resonator length is 400 mm. The pure water cooling device has a cooling capacity of about 25 kW and a pure water flow rate of about 40 liters per minute.
【0029】 以上の構成の固体レーザ装置では、マルチモード発振時に、電気入力19kW に対して約800Wのレーザ出力が得られた。このときの効率(レーザ出力/電 気入力)は4.2%であった。従来の多段型レーザ装置での効率が2.5〜3% 程度であるのに比べると、本考案の長尺の融着Nd:YAGロッド1を用いた固 体レーザ装置の効率が非常に高いことが分る。In the solid-state laser device having the above configuration, a laser output of about 800 W was obtained for an electric input of 19 kW during multimode oscillation. At this time, the efficiency (laser output / electric input) was 4.2%. The efficiency of the solid-state laser device using the long fused Nd: YAG rod 1 of the present invention is very high, compared with the efficiency of the conventional multi-stage laser device of about 2.5 to 3%. I understand.
【0030】 一方、固体レーザ装置の製造費用の大部分が電源部であることは周知の事実で ある。このため出力の大きいレーザ装置ほど発振効率の高さが重要になる。例え ば、従来の多段型レーザ装置においては、レーザ出力1kWを得ようとする場合 、効率が3%程度であるからレーザ電源の出力は少なくとも約33.4kW必要 となる。On the other hand, it is a well-known fact that most of the manufacturing cost of a solid-state laser device is a power supply unit. For this reason, the higher the laser output is, the higher the oscillation efficiency becomes. For example, in the conventional multi-stage laser device, in order to obtain a laser output of 1 kW, the efficiency is about 3%, so that the output of the laser power supply is required to be at least about 33.4 kW.
【0031】 これに対して本実施例の固体レーザ装置では、レーザ出力1kWを得ようとす る場合、効率が4.2%で得られるとすれば、レーザ電源の出力は約23.8k Wとなる。このため、従来の効率3%のレーザ装置に比べて、その約71%の出 力をもったレーザ電源で同じ1kWを発生することができる。On the other hand, in the solid-state laser device of this embodiment, if an efficiency of 4.2% is obtained when a laser output of 1 kW is to be obtained, the output of the laser power supply is about 23.8 kW. Becomes Therefore, the same 1 kW can be generated by the laser power supply having the output of about 71% as compared with the conventional laser device having the efficiency of 3%.
【0032】 以上の説明から明らかなごとく本実施例のNd:YAGロッド1を用いた固体 レーザ装置によれば、従来の多段型レーザ装置のように、励起光の損失の大きい ロッド両端部とランプ電極部の数を増やさずに装置の大出力化が可能となり、よ り高い発振効率を得ることができるようになる。As is clear from the above description, according to the solid-state laser device using the Nd: YAG rod 1 of the present embodiment, like the conventional multi-stage laser device, both ends of the rod and the lamp with large loss of pumping light are provided. It is possible to increase the output of the device without increasing the number of electrode parts, and it is possible to obtain higher oscillation efficiency.
【0033】 さらに、単一のNd:YAGロッド1によるレーザ装置であるため部品点数が 減少し、さらに冷却対象の減少による冷却機電源が減少し、冷却機の体積も小さ くなる。このため、冷却機の製造費用は大幅に下がる。また、前述のようにレー ザ電源の出力を小さくできる。即ち、レーザ発振の効率が高いと、装置が小型化 し、製造費用が少なくてすむ外に、運転時の電気使用量も少なくなる。さらに、 消耗品であるランプ2の数が増えないので、ランプ交換時の作業時間の短縮にも つながる。これらの理由により、製造コスト及びランニングコストを大幅に低減 することができると共にレーザ装置に対する信頼性が向上する。Further, since the laser device is composed of a single Nd: YAG rod 1, the number of parts is reduced, and the cooling machine power source is reduced due to the reduction of cooling targets, and the cooling machine volume is also reduced. Therefore, the manufacturing cost of the chiller is significantly reduced. Also, the output of the laser power supply can be reduced as described above. That is, if the efficiency of laser oscillation is high, the device is downsized, the manufacturing cost is low, and the amount of electricity used during operation is low. Furthermore, the number of consumable lamps 2 does not increase, which leads to a reduction in working time when replacing the lamps. For these reasons, the manufacturing cost and running cost can be significantly reduced, and the reliability of the laser device is improved.
【0034】 なお、本実施例ではNd:YAGロッド1として同じ長さの2本のNd:YA Gロッド片1Aを融着した場合を例に説明したが、これら2本のNd:YAGロ ッド片1Aは必ずしも同じ長さである必要はなく、また融着する本数も2本に限 定されるものではない。即ち、Nd:YAGロッド1の長さは設定出力値に応じ て異なり、ロッド1を設定出力値に応じた長さにするために、同一の又は異なる 長さの複数のNd:YAGロッド片1Aを組合わせて設定長さに調整する。In the present embodiment, the case where two Nd: YAG rod pieces 1A having the same length are fusion-bonded as the Nd: YAG rod 1 has been described as an example. The strips 1A do not necessarily have the same length, and the number of fused pieces is not limited to two. That is, the length of the Nd: YAG rod 1 differs depending on the set output value, and in order to make the rod 1 a length according to the set output value, a plurality of Nd: YAG rod pieces 1A having the same or different lengths are used. And adjust to the set length.
【0035】 図2は本考案の第2の実施例を示す。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
【0036】 本実施例では、固体レーザ媒体として長尺のNd:YAGスラブを用いている 。図中の符号201はNd:YAGスラブ片201Aを2本光軸方向に融着して 長尺に形成したNd:YAGスラブ、符号202は励起光源であるランプ、20 3はリフレクタである。符号204はNd:YAGスラブ201によって光増幅 されたレーザ光を示す。また、他の構成は前記第1の実施例と同様である。In this embodiment, a long Nd: YAG slab is used as the solid-state laser medium. In the figure, reference numeral 201 is a long Nd: YAG slab formed by fusing two Nd: YAG slab pieces 201A in the optical axis direction, reference numeral 202 is a lamp that is an excitation light source, and 203 is a reflector. Reference numeral 204 indicates laser light that is optically amplified by the Nd: YAG slab 201. The other structure is the same as that of the first embodiment.
【0037】 前記Nd:YAGスラブ片201Aの融着手段は、前記第1の実施例で説明し た融着技術による。また、Nd:YAGスラブ片201Aの長さ等の諸条件も前 記第1の実施例と同様に適用される。なおここでいう光軸方向とは、Nd:YA Gスラブ201内でジグザグに進む具体的なレーザ光の進行方向ではなく、Nd :YAGスラブ201内で励起されたレーザ光が全体として進行する方向、即ち 、図2において各Nd:YAGスラブ片201Aの長手方向を意味する。The fusion means for the Nd: YAG slab piece 201A is based on the fusion technique described in the first embodiment. Further, various conditions such as the length of the Nd: YAG slab piece 201A are also applied in the same manner as the above-mentioned first embodiment. It should be noted that the optical axis direction referred to here is not a specific traveling direction of the laser light traveling in zigzag in the Nd: YAG slab 201, but a traveling direction of the laser light excited in the Nd: YAG slab 201 as a whole. That is, it means the longitudinal direction of each Nd: YAG slab piece 201A in FIG.
【0038】 以上の構成のレーザ装置においても、前記第1の実施例と同様の作用、効果を 奏することができる。Also in the laser device having the above configuration, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
【0039】 また、スラブレーザにおいては、Nd:YAGスラブ201の全長に対する被 励起部分の割合を上げることができる。Further, in the slab laser, the ratio of the excited portion to the entire length of the Nd: YAG slab 201 can be increased.
【0040】 さらに、熱歪の原因箇所であるブリュースター端面の数を増やさないので、大 出力化とレーザ光の集光性等のビーム品質の向上とを両立させることができる。Furthermore, since the number of Brewster end faces, which are the causes of thermal distortion, is not increased, it is possible to achieve both higher output and improved beam quality such as the converging property of laser light.
【0041】 図3は本考案の第3の実施例を示す。FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
【0042】 本実施例では、固体レーザ媒体として長尺の管状Nd:YAG結晶を用いてい る。図中の符号301は管状Nd:YAG結晶片301Aを2本光軸方向に融着 して長尺に形成した管状Nd:YAG結晶、符号302は励起光源であるランプ 、303はリフレクタである。また、符号304は管状Nd:YAG結晶301 で光増幅されて円形状に出射されたレーザ光を示す。他の構成は前記第1の実施 例と同様である。そして、ランプ302は管状Nd:YAG結晶301の内部に 挿入され、内部から励起光を管状Nd:YAG結晶301に照射するようになっ ている。In this embodiment, a long tubular Nd: YAG crystal is used as the solid laser medium. Reference numeral 301 in the drawing is a tubular Nd: YAG crystal formed by fusing two tubular Nd: YAG crystal pieces 301A in the optical axis direction to form a long tube, reference numeral 302 is a lamp as an excitation light source, and 303 is a reflector. Further, reference numeral 304 indicates a laser beam which is optically amplified by the tubular Nd: YAG crystal 301 and emitted in a circular shape. The other structure is the same as that of the first embodiment. The lamp 302 is inserted inside the tubular Nd: YAG crystal 301 so that the tubular Nd: YAG crystal 301 is irradiated with excitation light from the inside.
【0043】 管状Nd:YAG結晶301として管状Nd:YAG結晶片301Aを2本光 軸方向に融着する手段は前記第1実施例の融着技術による。また、管状Nd:Y AG結晶301の長さ等の諸条件も前記第1の実施例と同様に適用される。The means for fusing two tubular Nd: YAG crystal pieces 301A as the tubular Nd: YAG crystal 301 in the optical axis direction is based on the fusing technique of the first embodiment. Further, various conditions such as the length of the tubular Nd: Y AG crystal 301 are also applied as in the first embodiment.
【0044】 以上の構成のレーザ装置においても、前記第1の実施例と同様の作用、効果を 奏することができる。Also in the laser device having the above configuration, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
【0045】 図4は本考案の第4の実施例を示す。FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention.
【0046】 本実施例では、固体レーザ媒体としての長尺のNd:YAGロッドにクラッド を設けている。図中の符号401はNd:YAGロッドである。このNd:YA Gロッド401の外周には、励起効率を上げるため、NdをドープしていないY AG結晶で作ったクラッド層404を、前記第1実施例の融着技術で取付けてい る。Nd:YAGロッド401は、クラッド層404を取付けたNd:YAGロ ッド片401Aを2本光軸方向に、前記融着技術で融着して長尺に形成している 。In this embodiment, a clad is provided on a long Nd: YAG rod as a solid-state laser medium. Reference numeral 401 in the figure is an Nd: YAG rod. A cladding layer 404 made of YAG crystal not doped with Nd is attached to the outer periphery of the Nd: YAG rod 401 by the fusion technique of the first embodiment in order to increase the excitation efficiency. The Nd: YAG rod 401 is formed by elongating two Nd: YAG rod pieces 401A to which the cladding layer 404 is attached in the optical axis direction by the fusion technique.
【0047】 また、符号402はランプ、403はリフレクタである。符号405はNd: YAGロッド401によって光増幅されたレーザ光を示す。他の構成は前記第1 の実施例と同様である。また、Nd:YAGロッド片401Aの長さ等の諸条件 も前記第1の実施例と同様に適用される。Reference numeral 402 is a lamp, and 403 is a reflector. Reference numeral 405 represents laser light optically amplified by the Nd: YAG rod 401. The other structure is the same as that of the first embodiment. Also, various conditions such as the length of the Nd: YAG rod piece 401A are applied in the same manner as in the first embodiment.
【0048】 以上の構成のレーザ装置においても、前記第1の実施例と同様の作用、効果を 奏することができる。Also in the laser device having the above configuration, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
【0049】 さらに、本実施例ではNd:YAGロッド片401Aにクラッド層404を取 付けているので、さらに励起効率の向上を図ることができる。Furthermore, since the cladding layer 404 is attached to the Nd: YAG rod piece 401A in this embodiment, the excitation efficiency can be further improved.
【0050】 なお、前記各実施例では長尺の固体レーザ媒体を発振器として使用した場合を 例に説明したが、増幅器として使用した場合でも前記同様の作用、効果を奏する ことができる。In each of the above embodiments, the case where the long solid laser medium is used as the oscillator has been described as an example, but the same operation and effect as described above can be obtained even when the solid laser medium is used as the amplifier.
【0051】 また、固体レーザ媒体としては、前述したNd:YAG結晶等以外にも、GG G,GSGG,YSGG,YSAG,YLF,アレキサンドライト、サファイヤ 等のレーザ結晶や燐酸塩系レーザガラス(例えば、HOYA(株)製 LHG− 5、8)、硅酸塩系レーザガラス(例えば、HOYA(株)製 LSG−91H )等の各種レーザガラスを用いることが可能である。Further, as the solid-state laser medium, in addition to the above-mentioned Nd: YAG crystal and the like, laser crystals such as GG, GSGG, YSGG, YSAG, YLF, alexandrite, and sapphire, and a phosphate laser glass (for example, HOYA. It is possible to use various laser glasses such as LHG-5, 8 manufactured by KK, silicate laser glass (for example, LSG-91H manufactured by HOYA).
【0052】 さらにレーザ活性イオンもNdのみならず、他に、Er,Cr,Ho,Tm, Tiを用いてもよい。また、レーザ活性イオンのドープ量や種類の異なるものを 用いることも必要に応じて可能である。Further, not only Nd but also Er, Cr, Ho, Tm and Ti may be used as the laser active ions. It is also possible to use different laser active ion doping amounts and types as required.
【0053】[0053]
以上、詳述したように本考案によれば、固体レーザ媒体を長尺に形成したの で、大出力化のレーザ光を得るために短尺の固体レーザ媒体を複数配列する必要 がなくなり、その接続部分での励起光の損失を解消することができる。 As described above in detail, according to the present invention, since the solid-state laser medium is formed in a long size, it is not necessary to arrange a plurality of short-sized solid-state laser media in order to obtain a laser beam with a large output, and the connection thereof is eliminated. It is possible to eliminate the loss of the excitation light in the part.
【0054】 また、固体レーザ装置の固体レーザ媒体として前記長尺の固体レーザ媒体を用 いることで、励起光の損失の大きいロッド両端部とランプ電極部の数を増やさず に装置の大出力化が可能となり、より高い発振効率を得ることができるようにな る。Further, by using the long solid laser medium as the solid laser medium of the solid state laser device, the output of the device can be increased without increasing the number of both ends of the rod and the lamp electrode part where the loss of the excitation light is large. It becomes possible to obtain higher oscillation efficiency.
【0055】 さらに、レーザ装置の部品点数が減少し、小型化、省電力化するので、製造コ スト及びランニングコストを大幅に低減することができ、レーザ装置に対する信 頼性が向上する。Further, since the number of parts of the laser device is reduced, the size and the power consumption are reduced, the manufacturing cost and the running cost can be significantly reduced, and the reliability of the laser device is improved.
【図1】固体レーザ媒体としてNd:YAGロッドを用
いた本考案の第1の実施例に係る固体レーザ装置の主要
部分を示す概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing a main part of a solid-state laser device according to a first embodiment of the present invention using an Nd: YAG rod as a solid-state laser medium.
【図2】固体レーザ媒体としてNd:YAGスラブを用
いた第2の実施例に係る固体レーザ装置の主要部分を示
す概略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing a main part of a solid-state laser device according to a second embodiment using an Nd: YAG slab as a solid-state laser medium.
【図3】固体レーザ媒体として管状Nd:YAG結晶を
用いた第3の実施例に係る固体レーザ装置の主要部分を
示す概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing a main part of a solid-state laser device according to a third embodiment using a tubular Nd: YAG crystal as a solid-state laser medium.
【図4】固体レーザ媒体としてクラッド層付きNd:Y
AGロッドを用いた第4の実施例に係る固体レーザ装置
の主要部分を示す概略斜視図である。FIG. 4 Nd: Y with a clad layer as a solid-state laser medium
It is a schematic perspective view which shows the principal part of the solid-state laser apparatus which concerns on the 4th Example using an AG rod.
【図5】従来の大出力Nd:YAGレーザ装置の主要部
分を示す概略斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing a main part of a conventional high-power Nd: YAG laser device.
1…Nd:YAGロッド、1A…Nd:YAGロッド
片、2…ランプ、3…リフレクタ、4…平面出力鏡、5
…凸面全反射鏡、201…Nd:YAGスラブ、201
A…Nd:YAGスラブ片、301…Nd:YAG結
晶、301A…Nd:YAG結晶片、401…Nd:Y
AGロッド、401A…Nd:YAGロッド片、404
…クラッド層。1 ... Nd: YAG rod, 1A ... Nd: YAG rod piece, 2 ... Lamp, 3 ... Reflector, 4 ... Plane output mirror, 5
... Convex total reflection mirror, 201 ... Nd: YAG slab, 201
A ... Nd: YAG slab piece, 301 ... Nd: YAG crystal, 301A ... Nd: YAG crystal piece, 401 ... Nd: Y
AG rod, 401A ... Nd: YAG rod piece, 404
… Clad layer.
Claims (3)
設し、これらの接合面である光学接触面を融着して長尺
に形成したことを特徴とする固体レーザ媒体。1. A solid-state laser medium in which a plurality of solid-state laser medium pieces are arranged in the optical axis direction, and an optical contact surface, which is a bonding surface thereof, is fused and formed into a long length.
着するに十分な温度まで加熱し融着してなる固体レーザ
媒体。2. The solid-state laser medium according to claim 1, wherein the optical contact surface is heated to a temperature sufficient for fusing and is fused.
を励起する励起光源とを有してなる固体レーザ装置にお
いて、 前記固体レーザ媒体として、請求項1又は請求項2記載
の長尺の固体レーザ媒体を用いたことを特徴とする固体
レーザ装置。3. A solid-state laser device comprising a solid-state laser medium and a pumping light source for exciting the solid-state laser medium, wherein the solid-state laser medium is a long solid-state laser. A solid-state laser device using a medium.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP975692U JPH0569963U (en) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | Solid-state laser medium and solid-state laser device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP975692U JPH0569963U (en) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | Solid-state laser medium and solid-state laser device using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0569963U true JPH0569963U (en) | 1993-09-21 |
Family
ID=11729135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP975692U Pending JPH0569963U (en) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | Solid-state laser medium and solid-state laser device using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0569963U (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100685868B1 (en) * | 2000-07-11 | 2007-02-23 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | Laser device |
WO2011132535A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 株式会社ブイ・テクノロジー | Optical glass rod, manufacturing method of optical glass rod, and laser generation device |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP975692U patent/JPH0569963U/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011233591A (en) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | V Technology Co Ltd | Optical glass rod, method of manufacturing optical glass rod, and laser generating device |
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