JPH06105810B2 - 固体レ−ザ励起用ランプ - Google Patents
固体レ−ザ励起用ランプInfo
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- JPH06105810B2 JPH06105810B2 JP18033484A JP18033484A JPH06105810B2 JP H06105810 B2 JPH06105810 B2 JP H06105810B2 JP 18033484 A JP18033484 A JP 18033484A JP 18033484 A JP18033484 A JP 18033484A JP H06105810 B2 JPH06105810 B2 JP H06105810B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/0915—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
- H01S3/092—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp
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- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体レーザ励起用ランプに関し、特に板状のレ
ーザ活性媒体を備えた表面励起形固体レーザの励起用ラ
ンプに関する。
ーザ活性媒体を備えた表面励起形固体レーザの励起用ラ
ンプに関する。
従来の代表的な固定レーザ装置は、ともに円柱状の、レ
ーザ活性媒質と励起用ランプとを、それぞれ楕円体形状
のリフレクタの焦点に配置し、励起用ランプの励起光を
リフレクタにより反射させてレーザ活性媒体に集光させ
る構造であったが、レーザ光出力が大きくなると、レー
ザ活性媒体の中心と表面での温度差が原因で、出力が不
安定になつたり、レーザ活性媒体が破壊したりする問題
があつた。
ーザ活性媒質と励起用ランプとを、それぞれ楕円体形状
のリフレクタの焦点に配置し、励起用ランプの励起光を
リフレクタにより反射させてレーザ活性媒体に集光させ
る構造であったが、レーザ光出力が大きくなると、レー
ザ活性媒体の中心と表面での温度差が原因で、出力が不
安定になつたり、レーザ活性媒体が破壊したりする問題
があつた。
このため、近年、スラブ（Slab）形といわれる表面冷却
・表面励起形の固体レーザ装置が開発され使用されてい
る。
・表面励起形の固体レーザ装置が開発され使用されてい
る。
これは、板状のレーザ活性媒体を挟んで励起用ランプを
配置し、その間に冷却媒体を流したもので、レーザ光
は、レーザ活性媒体の励起用ランプに面する対向表面間
で反射をくり返すことによりジグザグの光路を通り、そ
の際、冷却された表面の低温部分と中心の高温部分とを
交互にくり返して進行するところから、平均化された温
度分布状態の媒体中を伝搬することになる。
配置し、その間に冷却媒体を流したもので、レーザ光
は、レーザ活性媒体の励起用ランプに面する対向表面間
で反射をくり返すことによりジグザグの光路を通り、そ
の際、冷却された表面の低温部分と中心の高温部分とを
交互にくり返して進行するところから、平均化された温
度分布状態の媒体中を伝搬することになる。
ところが、従来のこの種の固体レーザ装置では、円柱状
の励起ランプを用いているため、板状のレーザ活性媒体
の厚み方向については上述したように温度分布が平均化
されるものの、励起用ランプの延在方向に垂直で上記厚
み方向に垂直な幅方向については、光量がランプから離
れるほど低下する分布をもつことから、温度分布も同様
に不均一となり、それに伴つて屈折率も同様の分布を有
することになる。
の励起ランプを用いているため、板状のレーザ活性媒体
の厚み方向については上述したように温度分布が平均化
されるものの、励起用ランプの延在方向に垂直で上記厚
み方向に垂直な幅方向については、光量がランプから離
れるほど低下する分布をもつことから、温度分布も同様
に不均一となり、それに伴つて屈折率も同様の分布を有
することになる。
このため、レーザ光の高出力化に限界を来たしていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その
目的は、板状のレーザ活性媒体を均一に励起できる固体
レーザ励起用ランプを提供することにある。
目的は、板状のレーザ活性媒体を均一に励起できる固体
レーザ励起用ランプを提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、偏平状の
真空容器内に帯状の対向電極を備えた放電管で構成し、
かつ対向電極間の放電経路に沿つて真空容器の少なくと
も一方の主面外表面に、少なくともレーザ活性媒体の有
効吸収帯の光に対して透光性を有する導電性膜を被着し
たものである。
真空容器内に帯状の対向電極を備えた放電管で構成し、
かつ対向電極間の放電経路に沿つて真空容器の少なくと
も一方の主面外表面に、少なくともレーザ活性媒体の有
効吸収帯の光に対して透光性を有する導電性膜を被着し
たものである。
偏平形状の励起用ランプを板状のレーザ活性媒体に、そ
れらの主面、つまり最も広い面が相互に平行になるよう
に隣接して配置することによりレーザ活性媒体の主面全
体を均一に励起する。また、対向電極を帯状としたこと
により局部的に放電が生ずるおそれがあるが、真空容器
の主面外表面に被着した導電性膜にトリガ電圧を印加し
て放電の誘電路を作ることにより、帯状の対向電極の全
体にわたり均一な放電を行なわせることができる。
れらの主面、つまり最も広い面が相互に平行になるよう
に隣接して配置することによりレーザ活性媒体の主面全
体を均一に励起する。また、対向電極を帯状としたこと
により局部的に放電が生ずるおそれがあるが、真空容器
の主面外表面に被着した導電性膜にトリガ電圧を印加し
て放電の誘電路を作ることにより、帯状の対向電極の全
体にわたり均一な放電を行なわせることができる。
第１図に、本発明の一実施例を示す。同図（ａ）は平面
図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は側面図である。
同図において、１は幅34mm、厚さ4mm、長さ120mmの外形
を有し、肉厚ほぼ1mmの石英ガラスからなる偏平状の真
空容器である。この真空容器１の内部には、その長手方
向両端に、上記幅方向に沿つて長さ30mmの帯状の対向電
極2A,2Bが配置されている。両電極の対向部分は、電界
を有効に集中して効率良く放電を起こさせるために、ナ
イフエツジ状に形成してあるが、必ずしもこのようにす
る必要はなく、例えば一方はある程度の曲率半径を有す
る曲面状としてもよい。
図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は側面図である。
同図において、１は幅34mm、厚さ4mm、長さ120mmの外形
を有し、肉厚ほぼ1mmの石英ガラスからなる偏平状の真
空容器である。この真空容器１の内部には、その長手方
向両端に、上記幅方向に沿つて長さ30mmの帯状の対向電
極2A,2Bが配置されている。両電極の対向部分は、電界
を有効に集中して効率良く放電を起こさせるために、ナ
イフエツジ状に形成してあるが、必ずしもこのようにす
る必要はなく、例えば一方はある程度の曲率半径を有す
る曲面状としてもよい。
ここで、両電極2A,2B間に電極取り出し部3A,3Bを介して
図上省略した電源により２〜3KV（エネルギとして500〜
900J）程度の高電圧を印加し、放電を起こす場合、電極
2A,2Bが帯状に延在することから、その延在方向（真空
容器の幅方向）において、エツジ部4A,4Bの表面状態に
より凸部が存在すると、その凸部のみに電界が集中して
局部的な放電をおこし、上記真空容器の幅方向全体にわ
たつて均一な放電を得ることができない場合がある。
図上省略した電源により２〜3KV（エネルギとして500〜
900J）程度の高電圧を印加し、放電を起こす場合、電極
2A,2Bが帯状に延在することから、その延在方向（真空
容器の幅方向）において、エツジ部4A,4Bの表面状態に
より凸部が存在すると、その凸部のみに電界が集中して
局部的な放電をおこし、上記真空容器の幅方向全体にわ
たつて均一な放電を得ることができない場合がある。
このため、本発明では、真空容器１の対向する両主面外
表面に、スズ酸化物を混入した酸化インジウムからなる
透明導電膜（ITO）5A,5Bを１μｍ程度の厚さに被着して
ある。この透明導電膜5A,5Bは、両対向電極2A,2B間の放
電経路を完全にカバーするように、端部が電極2A,2Bの
エツジ部4A,4Bに重なるように設けてある。
表面に、スズ酸化物を混入した酸化インジウムからなる
透明導電膜（ITO）5A,5Bを１μｍ程度の厚さに被着して
ある。この透明導電膜5A,5Bは、両対向電極2A,2B間の放
電経路を完全にカバーするように、端部が電極2A,2Bの
エツジ部4A,4Bに重なるように設けてある。
そこで、これらの透明導電膜5A,5Bに図示のようにトリ
ガ電源６を接続し、約20KV程度のトリガ電圧を印加する
ことにより、電極2A,2B間の放電経路全体にわたり放電
の誘導路が形成され、全体に均一な放電が行なわれる。
なお、電極のエツジ部4A,4Bは高電圧に耐えるように白
金を用いた。
ガ電源６を接続し、約20KV程度のトリガ電圧を印加する
ことにより、電極2A,2B間の放電経路全体にわたり放電
の誘導路が形成され、全体に均一な放電が行なわれる。
なお、電極のエツジ部4A,4Bは高電圧に耐えるように白
金を用いた。
このような励起用ランプは、例えば第２図のようにして
用いられる。すなわち第２図（ａ）は本発明の励起用ラ
ンプを用いたスラブ形固体レーザ装置の構成例を示す斜
視図、同図（ｂ）はｂ−ｂ断面図、同図（ｃ）はｃ−ｃ
断面図である。
用いられる。すなわち第２図（ａ）は本発明の励起用ラ
ンプを用いたスラブ形固体レーザ装置の構成例を示す斜
視図、同図（ｂ）はｂ−ｂ断面図、同図（ｃ）はｃ−ｃ
断面図である。
同図において、レーザ活性媒体11はリン酸塩系ガラス
（LHG−8:保谷硝子製）を傾斜角45°、厚さ6mm、幅30mm
の偏平菱形断面形状に加工したもので、特に入出射面
と、入射光が多重反射を繰り返す平行な上下対向主面
は、平滑研磨して損失を極力少なくしている。このレー
ザ活性媒体11は、その両側面が支持具12,13に固着され
て支持されている。また、その上記対向主面からそれぞ
れ１〜3mm程度の間隔を置いて、それぞれ仕切板14,15
が、支持具16,17および18,19に固着され支持されて平行
に配置されており、その外側に、第１図に示したような
励起用ランプ20,21が、それぞれ支持具22,23および24,2
5により長手方向両側面を固着支持されて配置されてい
る。さらに励起用ランプ20,21の外側に上カバー26およ
び下カバー27が配置されている。仕切板14,15は、励起
用ランプ20,21の励起光を透光する物質、本実施例では
石英ガラスにより形成されている。励起用ランプ20,21
は、内部にXeガスが封入され、仕切板14,15から２〜5mm
程度離間して、その透明導電膜5A,5Bを被着した両対向
主面がレーザ活性媒体11の上下対向主面に平行になるよ
うに配置されている。さらに上カバー26、下カバー27の
内面は上記ランプ20,21の主面に平行に形成されてラン
プ20,21から１〜5mm程度離間して配置され、かつそこに
は光反射率を高くするために金メツキが施されてリフレ
クタとして作用するようにしてある。
（LHG−8:保谷硝子製）を傾斜角45°、厚さ6mm、幅30mm
の偏平菱形断面形状に加工したもので、特に入出射面
と、入射光が多重反射を繰り返す平行な上下対向主面
は、平滑研磨して損失を極力少なくしている。このレー
ザ活性媒体11は、その両側面が支持具12,13に固着され
て支持されている。また、その上記対向主面からそれぞ
れ１〜3mm程度の間隔を置いて、それぞれ仕切板14,15
が、支持具16,17および18,19に固着され支持されて平行
に配置されており、その外側に、第１図に示したような
励起用ランプ20,21が、それぞれ支持具22,23および24,2
5により長手方向両側面を固着支持されて配置されてい
る。さらに励起用ランプ20,21の外側に上カバー26およ
び下カバー27が配置されている。仕切板14,15は、励起
用ランプ20,21の励起光を透光する物質、本実施例では
石英ガラスにより形成されている。励起用ランプ20,21
は、内部にXeガスが封入され、仕切板14,15から２〜5mm
程度離間して、その透明導電膜5A,5Bを被着した両対向
主面がレーザ活性媒体11の上下対向主面に平行になるよ
うに配置されている。さらに上カバー26、下カバー27の
内面は上記ランプ20,21の主面に平行に形成されてラン
プ20,21から１〜5mm程度離間して配置され、かつそこに
は光反射率を高くするために金メツキが施されてリフレ
クタとして作用するようにしてある。
上記構成において、入射光28は、レーザ活性媒体11の入
射面に垂直に入射した後、上下対向主面での多重反射と
表面励起とにより増幅されながら伝搬し、出射面から出
射光29として出射される。なお、入射面および出射面側
の双方にミラー30および31を、光軸に垂直に配置するこ
とにより、固体レーザ発振装置が構成できる。
射面に垂直に入射した後、上下対向主面での多重反射と
表面励起とにより増幅されながら伝搬し、出射面から出
射光29として出射される。なお、入射面および出射面側
の双方にミラー30および31を、光軸に垂直に配置するこ
とにより、固体レーザ発振装置が構成できる。
ここで、前述したように励起用ランプ20,21はその主面
全体にわたつて均一な放電を行なうことから、当該主面
に平行に配置されたレーザ活性媒体11は、主面全体にわ
たつて均一な分布の励起光を受ける。この結果、温度お
よび屈折率の分布も均一となる。つまり、励起用ランプ
20,21を偏平形状に形成したことにより、板状のレーザ
活性媒体11の上下面に対して隣接して配置させることが
できるので、レーザ活性媒体11の上下面上、特に幅方向
に照射させる励起光の幅方向分布を均一にして同方向の
温度分布および屈折率分布を均一化させることができ
る。特に、本構成例ではレーザ活性媒体11と仕切板14,1
5との間、仕切板14,15と励起用ランプ20,21との間、励
起用ランプ20,21と上カバー26および下カバー27の間の
離間部に冷却媒体として冷却水（純水）を流すことによ
り、上述した均一化の効果は一層大きくなり、高出力化
が可能となる。
全体にわたつて均一な放電を行なうことから、当該主面
に平行に配置されたレーザ活性媒体11は、主面全体にわ
たつて均一な分布の励起光を受ける。この結果、温度お
よび屈折率の分布も均一となる。つまり、励起用ランプ
20,21を偏平形状に形成したことにより、板状のレーザ
活性媒体11の上下面に対して隣接して配置させることが
できるので、レーザ活性媒体11の上下面上、特に幅方向
に照射させる励起光の幅方向分布を均一にして同方向の
温度分布および屈折率分布を均一化させることができ
る。特に、本構成例ではレーザ活性媒体11と仕切板14,1
5との間、仕切板14,15と励起用ランプ20,21との間、励
起用ランプ20,21と上カバー26および下カバー27の間の
離間部に冷却媒体として冷却水（純水）を流すことによ
り、上述した均一化の効果は一層大きくなり、高出力化
が可能となる。
また、励起用ランプの外周を冷却することは、透明導電
膜5A,5Bの経年変化を防止する点でも有効である。
膜5A,5Bの経年変化を防止する点でも有効である。
なお、上述した構成例において、例えばレーザ活性媒体
11は、それを構成する物質をNd:YAG、Nd:GGGまたはYLF
等にしてもよいし、その形状を入射角をブリユースタ角
にした偏平菱形断面形状にし、入射光と出射光とを平行
にするなどしてもよい。また上カバー26および下カバー
27の内面は金メツキの代りに銀メツキに酸化防止膜を施
したものや、BaSO4等の膜を施してもよく、これらの変
更によつて、本発明の外部トリガ用透明導電膜を備えた
偏平形状の励起用ランプによる効果は何ら損われること
はない。
11は、それを構成する物質をNd:YAG、Nd:GGGまたはYLF
等にしてもよいし、その形状を入射角をブリユースタ角
にした偏平菱形断面形状にし、入射光と出射光とを平行
にするなどしてもよい。また上カバー26および下カバー
27の内面は金メツキの代りに銀メツキに酸化防止膜を施
したものや、BaSO4等の膜を施してもよく、これらの変
更によつて、本発明の外部トリガ用透明導電膜を備えた
偏平形状の励起用ランプによる効果は何ら損われること
はない。
また、励起用ランプ20,21の外側にさらにレーザ活性媒
体を重ねて配置し、あるいはさらにその外側に励起用ラ
ンプ、レーザ活性媒体を多重に配置した構造にも、本発
明の励起用ランプは同様に適用して同様の効果を得るこ
とができる。
体を重ねて配置し、あるいはさらにその外側に励起用ラ
ンプ、レーザ活性媒体を多重に配置した構造にも、本発
明の励起用ランプは同様に適用して同様の効果を得るこ
とができる。
また、上述した実施例では透明導電膜を真空容器の対向
主面のそれぞれに別々に設けたが、両者を輪状につなぎ
外周をとり囲むように被着してもよく、また片面のみに
設けてもよい。
主面のそれぞれに別々に設けたが、両者を輪状につなぎ
外周をとり囲むように被着してもよく、また片面のみに
設けてもよい。
さらに、透明導電膜としてはITO膜に限定されず、例え
ば、酸化インジウム（In2O3）もしくはこれにタンダス
テン（Ｗ）を添加したもので、または酸化スズ（SnO2）
にストロンチウム（Sb）、フツ素（Ｆ）等を添加したも
ののような、少なくともレーザ活性媒体の有効吸収帯の
光に対して透光性を有し、また事実上ある程度耐食性を
有する導電性膜であればよい。
ば、酸化インジウム（In2O3）もしくはこれにタンダス
テン（Ｗ）を添加したもので、または酸化スズ（SnO2）
にストロンチウム（Sb）、フツ素（Ｆ）等を添加したも
ののような、少なくともレーザ活性媒体の有効吸収帯の
光に対して透光性を有し、また事実上ある程度耐食性を
有する導電性膜であればよい。
以上説明したように、本発明によれば、励起用ランプを
板状のレーザ活性媒体の主面にほぼ平行な主面を有する
偏平状として帯状の対向電極を設け、しかも当該対向電
極間の放電経路に沿つて、真空容器の少なくとも一方の
主面外表面に透光性を有する外部トリガ用導電性膜を被
着したことにより、板状のレーザ活性媒体をその主面全
体にわたつて均一に励起することが可能となる。
板状のレーザ活性媒体の主面にほぼ平行な主面を有する
偏平状として帯状の対向電極を設け、しかも当該対向電
極間の放電経路に沿つて、真空容器の少なくとも一方の
主面外表面に透光性を有する外部トリガ用導電性膜を被
着したことにより、板状のレーザ活性媒体をその主面全
体にわたつて均一に励起することが可能となる。
第１図（ａ）は本発明の一実施例を示す固体レーザ励起
用ランプの平面図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は
側面図、第２図（ａ）はこのランプを用いた固体レーザ
装置の斜視図、同図（ｂ）はｂ−ｂ断面図、同図（ｃ）
はｃ−ｃ断面図である。 １……真空容器、2A,2B……対向電極、4A,4B……エツジ
部、5A,5B……透明導電膜、11……レーザ活性媒体、20,
21……励起用ランプ。
用ランプの平面図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は
側面図、第２図（ａ）はこのランプを用いた固体レーザ
装置の斜視図、同図（ｂ）はｂ−ｂ断面図、同図（ｃ）
はｃ−ｃ断面図である。 １……真空容器、2A,2B……対向電極、4A,4B……エツジ
部、5A,5B……透明導電膜、11……レーザ活性媒体、20,
21……励起用ランプ。
Claims (1)
- 【請求項１】真空容器の内部に対向電極を備えた放電管
からなり、レーザ光を複数回交互に反射させることによ
り進行させ、かつ互いに平行な上下面を有する板状のレ
ーザ活性媒体に隣接して配置されて当該レーザ活性媒体
の表面を光励起する固体レーザ励起用ランプにおいて、
真空容器はレーザ活性媒体の主面にほぼ平行な主面を有
する偏平形状で上記主面に沿ってほぼ平行に延在する帯
状の対向電極を備え、かつ当該対向電極間の放電経路に
沿って、上記真空容器の少なくとも一方の主面外表面
に、少なくともレーザ活性媒体の有効吸収帯の光に対し
て透光性を有する導電性膜を被着したことを特徴とする
固体レーザ励起用ランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18033484A JPH06105810B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | 固体レ−ザ励起用ランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18033484A JPH06105810B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | 固体レ−ザ励起用ランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6159787A JPS6159787A (ja) | 1986-03-27 |
| JPH06105810B2 true JPH06105810B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=16081402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18033484A Expired - Lifetime JPH06105810B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | 固体レ−ザ励起用ランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06105810B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2542576B2 (ja) * | 1986-01-29 | 1996-10-09 | 株式会社東芝 | 固体レ−ザ発振装置 |
| JPH02201980A (ja) * | 1989-01-30 | 1990-08-10 | Fuji Electric Co Ltd | スラブ型固体レーザ発振装置 |
-
1984
- 1984-08-31 JP JP18033484A patent/JPH06105810B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6159787A (ja) | 1986-03-27 |
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