JPH0595143A - 光励起レーザ装置 - Google Patents

光励起レーザ装置

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JPH0595143A
JPH0595143A JP25514891A JP25514891A JPH0595143A JP H0595143 A JPH0595143 A JP H0595143A JP 25514891 A JP25514891 A JP 25514891A JP 25514891 A JP25514891 A JP 25514891A JP H0595143 A JPH0595143 A JP H0595143A
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JP
Japan
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laser
mirror
active medium
lamp
light
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Pending
Application number
JP25514891A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Tanaka
昭男 田中
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP25514891A priority Critical patent/JPH0595143A/ja
Publication of JPH0595143A publication Critical patent/JPH0595143A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/0602Crystal lasers or glass lasers
    • H01S3/0608Laser crystal with a hole, e.g. a hole or bore for housing a flashlamp or a mirror

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  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大出力であっても高効率で、かつ良質なビー
ムモードを維持できる、小型の光励起レーザ装置を提供
する。 【構成】 中空円筒状のレーザ活性媒体1と、レーザ活
性媒体1の中空部に設けた光励起用ランプ2と、中空円
筒状のレーザ活性媒体1内をジグザグ状のレーザ光8経
路を形成するための少なくとも1個以上の光透過孔5A
0,5B0を有する反射鏡を用いた少なくとも一対以上
の折返鏡5A,5Bと、出力鏡7と、終端鏡6と、中空
円筒状のレーザ活性媒体1の外周を覆う集光反射鏡3
と、レーザ活性媒体1および光励起用ランプ2を冷却す
る冷却装置4と、光励起用ランプ2の放電を制御する放
電制御回路9とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光励起用ランプを利用
してレーザ励起を行う、小型で高効率の光励起レーザ装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光励起レーザ装置の構成例を図面
を参照して説明する。
【0003】図4において、2は励起用ランプ、3は集
光反射鏡、4は冷却装置、6は終端鏡、7は出力鏡、8
はレーザ光、9は放電制御回路、11はレーザロッドで
ある。
【0004】レーザ共振器は、出力鏡7と終端鏡6との
間で光の増幅を行い、レーザ光8を出力鏡7から取り出
す装置である。従来の固体レーザ装置では、YAGレー
ザ装置に常用されているようにレーザ活性媒体として中
実円柱状のレーザロッド11が用いられることが多い。
放電制御回路9によって点灯される励起用ランプ2から
発せられた光は、一般には楕円筒状の集光反射鏡3によ
ってレーザロッド11に集光されレーザロッド11を照
射し、レーザ活性媒体を励起状態にする。
【0005】図5(a),(b)および(c)にレーザ
ロッド11,励起用ランプ2および集光反射鏡3a〜3
cの代表的な構造の例を示す。図5(a),(b)およ
び(c)においては、レーザロッド11および励起用ラ
ンプ2には基本的な相違は無いが、図5(a)に示す集
光反射鏡3aは楕円筒状体であり、図5(b)に示す集
光反射鏡3bは共焦点2連楕円筒状体であり、共焦点位
置にレーザロッド11があり、励起用ランプ2を2本使
用している。図5(c)に示す集光反射鏡3cは断面が
2方向に楕円である中空体である。いずれの場合も、励
起用ランプ2とレーザロッド11は集光反射鏡3a〜3
cの焦点の位置に正確に位置することが必要である。
【0006】以上のように種々の方式で得られた励起状
態中を、光が一対の反射鏡、すなわち終端鏡6と出力鏡
7の間で反射を繰り返すことにより励起された光が増幅
され、その一部が出力鏡7からレーザ光8として出射さ
れる。出射されたレーザ光8の放電制御回路9の出力に
対する効率は一般には数%と低く、残りの大部分の電気
エネルギーは熱となり、図4に示すように排熱のための
冷却装置4が必要となる。
【0007】また、特にレーザロッド11の過熱は禁物
であるため、冷却特性を良くするために図6(a),
(b)に示すようにレーザロッド11をスラブ状にして
冷却面積を大きくし、レーザ光8の経路を形成するの
に、レーザスラブ12の対抗面間で繰り返し反射させる
方法もあり、すでに公知である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のレーザ共振器の構成では、複雑な形状の集
光反射鏡をいくら高精度に加工しても、光源の励起用ラ
ンプ自体が点光源または線光源ではなく、表面面積を有
しているため、レーザロッドやレーザスラブに効率良く
集光させるには限界があった。
【0009】また、特に大出力固体レーザではレーザロ
ッドが大きくなり、その中心部の冷却性が悪いため、レ
ーザの発振効率はさらに低下し、かつ熱歪の影響を大き
く受けるため良質なビームモードが得られ難くなるとい
う問題があった。なお、前記スラブ方式レーザでは大型
スラブであっても冷却性は良好に保てるが、図6からも
明らかなように、レーザスラブが軸対称ではないため、
本質的に良質のビームモードは得られない。
【0010】以上の説明のように、従来の技術では、大
出力の高性能な光励起レーザ装置を小型に製作すること
は困難であった。
【0011】本発明は、このような従来の問題を解決し
ようとするもので、大出力であっても高効率で、かつ良
質なビームモードを維持できる小型の光励起レーザ装置
を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光励起レーザ装置は、中空円筒状のレーザ
活性媒体と、レーザ活性媒体の中空部に設けた光励起用
ランプと、中空円筒状のレーザ活性媒体内をジグザグ状
のレーザ光経路を形成するための少なくとも1個以上の
光透過孔を有する反射鏡を用いた少なくとも一対以上の
折返鏡と、出力鏡と、終端鏡と、中空円筒状のレーザ活
性媒体の外周を覆う集光反射鏡と、レーザ活性媒体およ
び光励起用ランプを冷却する冷却装置と、光励起用ラン
プの放電を制御する放電制御回路とを備えるように構成
したものである。
【0013】
【作用】上記構成によれば、励起用ランプを中空円筒状
のレーザ活性媒体の中空部に設けることから、励起用ラ
ンプの配設位置を厳密に調節しなくても、励起用ランプ
からの光を効率良くレーザ活性媒体に照射することが可
能となり、中空円筒状のレーザ活性媒体の体積に対する
材料の厚みを小さくし、さらに表面積を大きくできるこ
とから十分な冷却を行うことが可能となり、大出力時に
も良質なレーザのビームモードを安定に維持することが
できる、さらにレーザ活性媒体の中空部に励起用ランプ
を設けているので、中空円筒状のレーザ活性媒体を覆う
集光反射鏡が小型化され、小型で高性能・高効率の光励
起レーザ装置を実現することができる。
【0014】
【実施例】図1に本発明の光励起レーザ装置の一実施例
の構成を示す。図1において、図4に示した従来例と同
一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略し、図4
と異なる点について説明する。
【0015】図1(a),(b)および(c)におい
て、1は中空円筒状のレーザ活性媒体(以下中空レーザ
活性媒体という)であり、図4のレーザロッド11に相
当する。5Aと5Bはレーザ光をジグザグ状に反射させ
る一対の折返鏡、5A0はレーザ光が折返鏡5Aを透過
するための光透過孔、5B0はレーザ光が折返鏡5Bを
透過するための光透過孔、5A1〜5A7は折返鏡5A
の鏡面上の反射点位置、5B1〜5B7は折返鏡5Bの
鏡面上の反射点位置、13は光共振器内部における光を
示している。
【0016】図1(a),(b)および(c)に示すよ
うな構成の光励起レーザ装置において、励起用ランプ2
は放電制御回路9によって点灯し、励起用ランプ2から
出射した励起光は中空レーザ活性媒体1を励起させる。
この場合、励起用ランプ2は中空レーザ活性媒体1で包
まれており、励起用ランプ2が出射した励起光はほとん
ど全部が中空レーザ活性媒体1を照射するので、励起用
ランプ2を厳密に中空レーザ活性媒体1の中心軸上に配
置する必要はない。中空レーザ活性媒体1を透過した励
起光は集光反射鏡3で反射され、再び中空レーザ活性媒
体1を照射できるので、集光反射鏡3は単純な円筒状の
ものでよく、例えば図5に示した従来例のように複雑な
形状のものは必要でない。
【0017】次に終端鏡6,出力鏡7および一対の折返
鏡5A,5Bによって構成された光共振器の中における
光13の反射経路について説明する。光13は終端鏡6
と出力鏡7の間を一方向に進む時、光13は終端鏡6と
出力鏡7の間に配置された一対の折返鏡5A,5B上の
反射面の同一円周上で反射を繰り返し、その反射点がそ
の円周上を移動してほぼ一周するように、光13は2枚
の折返鏡5A,5Bの間をジグザグ状に折り返して進行
する。すなわち、出力鏡7で反射され終端鏡6に向かう
光13は折返鏡5Aの光透過孔5A0から一対の折返鏡
の内側に入り、直進して折返鏡5Bの反射面上の点5B
1で反射して折返鏡5Aに向かい、次に折返鏡5Aの反
射面上の点5A1で反射し再び折返鏡5Bに向かう。こ
のように、光13は折返し点5A1の次は5B2、以下
5A2,5B3,5A3,5B4,5A4……のように
2枚の折返鏡5A,5Bの間でこの折返しの反射を繰り
返し、最後に点5A7で反射して折返鏡5Bの光透過孔
5B0に達すると、光13はその光透過孔5B0を通っ
て終端鏡6によって反射され、戻り光となって折返鏡5
A,5Bの間でジグザグの折返しを繰り返し、一対の折
返鏡5A,5B上の反射面の同一円周上を反射点は往路
とは逆回りに移動し、光透過孔5A0に達した光は光透
過孔5A0を通って出力鏡7に達し、その一部はレーザ
光8となって出力鏡7から出射される。
【0018】この折返し反射を繰り返すことにより、光
は中空レーザ活性媒体内をまんべんなく通過することに
なる。また、この実施例では、片側の折返鏡の反射面上
の反射点の数を7点としたが7点に限られたものではな
い。
【0019】なお、折返鏡5Aおよび5Bに設けた光透
過孔5A0および5B0の開口部形状を円形にすること
により、アパーチャを挿入したのと同等となり、レーザ
のビームモードはスラブレーザに比べ大幅に改善され
る。
【0020】図3は体積が一定のレーザロッドの厚みと
表面積を、中空の場合と中実の場合とで比較したグラフ
である。横軸は中実ロッドの直径であり、縦軸は中空ロ
ッドの厚みと表面積比を示している。このグラフによれ
ば中空ロッドでは同じ体積の中実ロッドと比較して、厚
みが小さく表面積が大きくなることを示しており、中空
ロッドでは、冷却性が格段に向上することが理解でき
る。
【0021】図2(a),(b)および(c)は、本発
明の光励起レーザ装置の他の実施例を示しており、図1
に示した第1の実施例と異なる点について説明する。図
2(a),(b)および(c)において、10Aおよび
10Bは中空レーザ活性媒体1aの両端を曲面とし、そ
の表面に設けた反射膜である。この反射膜10A,10
Bを設けることにより、この反射膜10Aおよび10B
間で折返し反射が行われ、図1の実施例で用いた一対の
折返鏡5Aおよび5Bを省略しても、図1の実施例と同
じ機能を実現できる。ただし、この実施例では反射膜1
0Aおよび10Bに光を透過させるための適正な円形の
光透過孔10A0および10B0を設けることが必要で
ある。
【0022】なお、中空レーザ活性媒体1(図2の実施
例では中空レーザ活性媒体1a)としては、固体に限定
されるものではなく、色素レーザに用いられる液体であ
っても適用可能なことは勿論である。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、中空円筒状のレーザ活性媒体と、そのレーザ活
性媒体の中空部に光励起用ランプを設けているため、光
励起用ランプからの光を効率良くレーザ活性媒体に照射
させることができる。また、中実のレーザ活性媒体に比
べ同一体積で厚みが小さく、さらに表面積が大きくなる
ことからレーザ活性媒体の冷却性が著しく向上し、大出
力時にも良質なレーザのビームモードを安定に維持する
ことができる、また、中空円筒状のレーザ活性媒体の中
に励起用ランプが設けられていることから、外側の集光
反射鏡の内容積が小さくなり、レーザ装置自体の小型化
が可能となる。したがって、大出力であっても高効率
で、かつ良質なビームモードを維持できる小型の光励起
レーザ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の光励起レーザ装置の一実施例
を示す構成図 (b)は同実施例に使用されている出力鏡側の折返鏡の
内面図 (c)は同実施例に使用されている終端鏡側の折返鏡の
内面図
【図2】(a)は本発明の光励起レーザ装置の他の実施
例を示す構成図 (b)は同実施例に使用されている出力鏡側の折返鏡の
内面図 (c)は同実施例に使用されている終端鏡側の折返鏡の
内面図
【図3】体積が同一の中空ロッドと中実ロッドの厚みと
表面積の対比図
【図4】従来の光励起レーザ装置を示す構成図
【図5】(a)は集光反射鏡が楕円筒である従来の光励
起レーザ装置を示す構成図 (b)は集光反射鏡が共焦点2連楕円筒である従来の光
励起レーザ装置を示す構成図 (c)は断面が2方向に楕円形の中空体である従来の光
励起レーザ装置を示す構成図
【図6】(a)はスラブ状のレーザロッドの斜視図 (b)はスラブ状のレーザロッドの中の光の経路を示す
正面図
【符号の説明】
1 レーザ活性媒体 2 光励起用ランプ 3 集光反射鏡 4 冷却装置 5A,5B 折返鏡 5A0,5B0 光透過孔 6 終端鏡 7 出力鏡 9 放電制御回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中空円筒状のレーザ活性媒体と、レーザ活
    性媒体の中空部に設けた光励起用ランプと、中空円筒状
    のレーザ活性媒体内をジグザグ状のレーザ光経路を形成
    するための少なくとも1個以上の光透過孔を有する反射
    鏡を用いた少なくとも一対以上の折返鏡と、出力鏡と、
    終端鏡と、中空円筒状のレーザ活性媒体の外周を覆う集
    光反射鏡と、レーザ活性媒体および光励起用ランプを冷
    却する冷却装置と、光励起用ランプの放電を制御する放
    電制御回路とを備えた光励起レーザ装置。
  2. 【請求項2】レーザ活性媒体の両端面を光共振用反射鏡
    として用いた請求項1記載の光励起レーザ装置。
  3. 【請求項3】レーザ活性媒体に固体ロッドを用いた請求
    項1または2記載の光励起レーザ装置。
  4. 【請求項4】レーザ活性媒体に液体色素を用いた請求項
    1または2記載の光励起レーザ装置。
JP25514891A 1991-10-02 1991-10-02 光励起レーザ装置 Pending JPH0595143A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008098622A (ja) * 2006-09-12 2008-04-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザー照射装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008098622A (ja) * 2006-09-12 2008-04-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザー照射装置

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