JPH06216435A - Solid laser device - Google Patents
Solid laser deviceInfo
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- JPH06216435A JPH06216435A JP606393A JP606393A JPH06216435A JP H06216435 A JPH06216435 A JP H06216435A JP 606393 A JP606393 A JP 606393A JP 606393 A JP606393 A JP 606393A JP H06216435 A JPH06216435 A JP H06216435A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、発振出力の大きなレー
ザ光が得られる固体レーザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state laser device capable of obtaining laser light having a large oscillation output.
【０００２】[0002]
【従来技術】一般的な固体レーザ装置においては、レー
ザ媒質としてＮｄ：ＹＡＧ（ネオジ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）結晶のような
固体結晶が使用され、それは通常ロッド状なのでレーザ
ロッドと呼ばれている。この固体レーザロッドは、冷却
水で冷却された状態で励起光が入射し、レーザ発振させ
ることにより発振出力が得られる。このようなレーザ装
置においては、レーザロッド当たりの出力を増加させる
ことが一般に望まれている。2. Description of the Related Art In a general solid-state laser apparatus, a solid-state crystal such as Nd: YAG (neodymium-doped yttrium-aluminum-garnet) crystal is used as a laser medium, which is usually called a laser rod because it is rod-shaped. ing. The solid-state laser rod is cooled by cooling water, receives excitation light, and oscillates a laser to obtain an oscillation output. In such laser devices, it is generally desired to increase the power output per laser rod.
【０００３】ところで固体レーザロッドは、原材をロッ
ド状に打ち抜いた後、入射する励起光を均一化するため
の処理としてグラインディングされている。このような
加工によって得られたレーザロッドをそのまま使用した
場合、発振出力を増大させるために励起光強度を大幅に
増加させると、レーザ発振に寄与しない波長光が増加
し、レーザロッドに吸収されるためレーザロッドの温度
が高まりレーザロッドにひび割れや破損が生じ、所期の
大出力は得られない。By the way, the solid-state laser rod is grinded as a treatment for making the incident excitation light uniform after punching the raw material into a rod shape. When the laser rod obtained by such processing is used as it is, when the pumping light intensity is greatly increased to increase the oscillation output, the wavelength light that does not contribute to the laser oscillation increases and is absorbed by the laser rod. Therefore, the temperature of the laser rod increases and the laser rod is cracked or damaged, and the desired large output cannot be obtained.
【０００４】そこで、従来のレーザ装置では、直径１０
ｍｍ×長さ１５２ｍｍのレーザロッドを用いると、パル
ス発振光で６００Ｗ近辺に破壊しきい値があるので、レ
ーザロッドの破壊を防ぐ為に励起ランプや電源の定格
（ロッド長２５.４ｍｍ当たり２〜３ＫＷ）が決められ
ており、４００Ｗを越える発振出力は通常得られないよ
うになっている。Therefore, in the conventional laser device, the diameter is 10
When a laser rod with a length of mm × 152 mm is used, there is a destruction threshold near 600 W with pulsed light. 3 kW) has been determined, and an oscillation output exceeding 400 W cannot normally be obtained.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、固体レー
ザ装置の発振出力を高める為に、装置を構成する各要素
にレーザ発振に寄与しない波長光を吸収または反射させ
る処置をとる方法を鋭意研究した結果、発振出力の改善
が図られることを見いだし、本発明に到達した。SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has keenly sought a method of increasing the oscillation output of a solid-state laser device by absorbing or reflecting light having a wavelength that does not contribute to laser oscillation in each element constituting the device. As a result of research, they have found that the oscillation output can be improved, and have reached the present invention.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、レーザ
ロッド、励起ランプ、これらを収納しかつ冷却するため
のフローチューブ、および反射鏡筒から構成された固体
レーザ装置において、少なくとも前記いずれかの要素の
表面に励起ランプから発生する不要波長光を吸収しまた
は反射し得る被膜層が形成されていることに特徴を有す
るものである。That is, the present invention relates to a solid-state laser device including a laser rod, an excitation lamp, a flow tube for housing and cooling them, and a reflecting barrel, and at least one of the above. The element is characterized in that a coating layer capable of absorbing or reflecting unnecessary wavelength light generated from the excitation lamp is formed on the surface of the element.
【０００７】レーザロッドには反射、フローチューブに
は反射または吸収、反射鏡筒には吸収し得る被膜層がそ
れぞれ形成されている。前記励起ランプから発生する不
要波長光を吸収または反射し得る被膜層としては、誘電
体またはセラミックスから形成されると一層好ましい。A coating layer capable of reflecting is formed on the laser rod, reflecting or absorbing is formed on the flow tube, and absorbing is formed on the reflecting barrel. The coating layer capable of absorbing or reflecting unnecessary wavelength light generated from the excitation lamp is more preferably formed of a dielectric material or ceramics.
【０００８】[0008]
【発明の具体的説明】固体レーザ装置は、一般にレーザ
ロッド、励起光を発生するための励起ランプ、励起ラン
プ用電源、全反射鏡および部分透過鏡からなるレーザ発
振および出力用の共振器、レーザロッドおよび励起ラン
プを冷却するための冷却装置等を備えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A solid-state laser device generally includes a laser rod, a pumping lamp for generating pumping light, a power supply for the pumping lamp, a resonator for laser oscillation and output including a total reflection mirror and a partial transmission mirror, and a laser. A cooling device and the like for cooling the rod and the excitation lamp are provided.
【０００９】図１は、本発明に利用されるパルス励起に
よる固体レーザ装置の一例を示しており、レーザロッド
１は反射鏡筒８の中に２本のフラッシュランプ２と共に
保持されている。この例ではフラッシュランプは２本設
置されているが、所望の励起光強度を得るために３本以
上使用することも可能である。レーザロッド１の中心線
上には部分透過鏡３および全反射鏡４が置かれている。
フラッシュランプ２には電源５が接続され、レーザロッ
ド・ランプ収納容器６には、この容器内に冷却水を供給
する冷却水循環装置７が接続されている。なおこの固体
レーザ装置によるレーザ発振原理自体は従来と同様であ
る。FIG. 1 shows an example of a solid-state laser device by pulse excitation used in the present invention. A laser rod 1 is held in a reflecting barrel 8 together with two flash lamps 2. Although two flash lamps are installed in this example, three or more flash lamps can be used to obtain a desired excitation light intensity. A partial transmission mirror 3 and a total reflection mirror 4 are placed on the center line of the laser rod 1.
A power source 5 is connected to the flash lamp 2, and a cooling water circulating device 7 for supplying cooling water into the laser rod / lamp storage container 6 is connected to the flash rod 2. The principle of laser oscillation by this solid-state laser device is the same as the conventional one.
【００１０】レーザロッドは、種々の材質のものが使用
される。例えばネオジウム（Ｎｄ）をドープしたイット
リウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）結晶、ア
レキサンドライト、ガラス、ルビー等が挙げられるが、
中でも代表的なものとして、ＹＡＧ結晶がレーザ媒体と
して好ましく使われており、ロッド状に形成されてい
る。この最大強度を示す発振波長はＮｄの発光線である
１.０６４μｍである。Various materials are used for the laser rod. Examples thereof include yttrium-aluminum-garnet (YAG) crystals doped with neodymium (Nd), alexandrite, glass, ruby, and the like.
Among them, as a typical one, YAG crystal is preferably used as a laser medium and formed in a rod shape. The oscillation wavelength showing the maximum intensity is 1.064 μm which is the emission line of Nd.
【００１１】これらのレーザロッドは、その両端面にフ
ッ化マグネシウム等で無反射または反射率を有するコー
ティングを施したもの、あるいは両端面を平面度および
平行度良好に研磨したもの等が使用できる。いずれのレ
ーザロッド材料も多くの場合、打ち抜き加工およびグラ
インディング加工により表面に加工変質層が形成されて
いる。また本発明に係わるレーザ媒体は、ロッド状（例
えば円柱状）であれば、その長さ、直径、本数について
の制限はないが、特にロッド長１００〜２５０ｍｍで、
直径６〜１５ｍｍのロッドが好ましい。As these laser rods, those whose both end faces are coated with magnesium fluoride or the like having no reflection or reflectance, or those whose both end faces are polished with good flatness and parallelism can be used. In many cases, any of the laser rod materials has a work-affected layer formed on its surface by punching and grinding. The laser medium according to the present invention is not limited in its length, diameter, and number as long as it has a rod shape (for example, a cylindrical shape).
Rods with a diameter of 6 to 15 mm are preferred.
【００１２】励起ランプは、連続発振光を得る場合には
キセノンまたはクリプトンを封入したアークランプ、パ
ルス発振を得る場合にはキセノンまたはクリプトンを封
入したフラッシュランプが用いられる。代表的出力は、
直径８ｍｍ×長さ１５２ｍｍのレーザロッドを用いた場
合に連続発振光で約３００Ｗ、直径１０ｍｍ×長さ１５
２ｍｍのレーザロッドを用いた場合にパルス発振光で約
４００Ｗである。このランプに供給される電力には制限
はなく、４０ＫＷ未満であっても十分な効果が認められ
るが、特に４０ＫＷ以上の電力を供給すると高い発振出
力を得ることができる。As the excitation lamp, an arc lamp filled with xenon or krypton is used to obtain continuous wave light, and a flash lamp filled with xenon or krypton is used to obtain pulsed oscillation. Typical output is
When a laser rod having a diameter of 8 mm and a length of 152 mm is used, continuous wave light is about 300 W, diameter of 10 mm and length of 15
When a 2 mm laser rod is used, it is about 400 W in pulsed light. There is no limitation on the electric power supplied to this lamp, and a sufficient effect is recognized even if it is less than 40 KW, but a high oscillation output can be obtained particularly when the electric power of 40 KW or more is supplied.
【００１３】一般にレーザロッドと励起ランプは、冷却
水の流路となるフローチューブと呼ばれるガラス管内に
それぞれ挿入され、一般に断面が楕円形状の反射鏡筒内
の楕円の焦点位置に設置される。またレーザロッドの中
心線上に全反射鏡および部分透過鏡とからなる反射鏡が
設置される。Generally, the laser rod and the excitation lamp are respectively inserted into glass tubes called flow tubes which serve as cooling water flow passages, and are generally installed at elliptical focal positions in a reflecting barrel having an elliptical cross section. Further, a reflecting mirror including a total reflecting mirror and a partial transmitting mirror is installed on the center line of the laser rod.
【００１４】本発明においては、固体レーザ装置を構成
するレーザロッド、励起ランプ、これらを収納するフロ
ーチューブ、反射鏡筒の少なくともいずれかの表面に被
膜層が形成されている。この被膜層は、励起ランプから
付随的に発生し、かつレーザ発振には必要でない波長光
を吸収し、または反射する性質を有する薄膜である。そ
の材質は前記の機能を有していればよく、特に誘電体、
セラミックス材料が好ましい。In the present invention, a coating layer is formed on at least one of the surface of the laser rod, the excitation lamp, the flow tube accommodating them, and the reflecting barrel that constitute the solid-state laser device. This coating layer is a thin film having a property of absorbing or reflecting light having a wavelength which is incidental to the excitation lamp and which is not necessary for laser oscillation. As long as the material has the above-mentioned function, especially a dielectric,
Ceramic materials are preferred.
【００１５】誘電体としては、アルミニウム、フッ化マ
グネシウム（ＭｇＦ2）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸
化ケイ素（ＳｉＯ2）等が例示できる。またセラミック
スとしては、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（Ｓ
ｉＣ）酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ2）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等が例示
できる。Examples of the dielectric include aluminum, magnesium fluoride (MgF 2 ), cerium oxide (CeO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), and the like. As ceramics, silicon nitride (Si 3 N 4 ) and silicon carbide (S
Examples thereof include iC) aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum nitride (AlN) and the like.
【００１６】これら被膜層の厚さは、対象とする要素の
種類および被膜の材質によって調整される。このような
被膜層は、種々のコーティング手段で形成することがで
き、例えば真空中でのスパッタリング、電子ビームによ
る蒸着等の方法が挙げられる。そして被覆層は、単一材
料の単層であっても、異なった材料からなる多層であっ
てもよい。The thickness of these coating layers is adjusted depending on the type of target element and the coating material. Such a coating layer can be formed by various coating means, and examples thereof include sputtering in a vacuum and vapor deposition by an electron beam. The coating layer may be a single layer made of a single material or a multilayer made of different materials.
【００１７】本発明に係わるレーザ装置において、レー
ザロッドが熱膨張によって伸長するおそれがある場合に
は、レーザロッドの伸びを緩和させる手段をロッド保持
部分に講ずればよい。In the laser device according to the present invention, when the laser rod is likely to expand due to thermal expansion, means for relaxing the expansion of the laser rod may be provided in the rod holding portion.
【００１８】[0018]
【作用】レーザ装置を構成する各要素の少なくともいず
れかの表面に形成した被膜層は、励起ランプから発生す
る不必要な波長光を吸収または反射するので、運転中に
起こるレーザロッドの温度上昇による内部応力が緩和さ
れることになる。The coating layer formed on the surface of at least one of the constituent elements of the laser device absorbs or reflects unnecessary wavelength light generated from the excitation lamp. Internal stress will be relieved.
【００１９】[0019]
【発明の効果】本発明によれば、誘電体膜、セラミック
ス膜等の被膜層がレーザ装置を構成する要素に形成され
ているので、励起ランプから放出される不要波長光によ
って、レーザロッドの温度上昇に伴って引き起こされる
現象を低減できる。その結果使用できる励起ランプの定
格を高め、電源を大型化できることになり、高い発振出
力を達成することができる。例えば従来の電源容量であ
る４０ＫＷを超える電力を使用することができるように
なった為に、レーザロッドの励起強度を２.５倍にも引
き上げることができる。具体的には、直径１０ｍｍ×長
さ１５２ｍｍのＹＡＧレーザロッドを用いると、７００
Ｗ程度のレーザ発振出力（平均出力）も可能となる。被
膜層を形成してない従来の装置では、３０ＫＷ未満の励
起エネルギーでも使用中にレーザ発振出力が低下してし
まう。このように本願発明によれば、固体レーザ装置の
発振出力を高めることができる。According to the present invention, since the coating layers such as the dielectric film and the ceramics film are formed on the constituent elements of the laser device, the temperature of the laser rod is changed by the unnecessary wavelength light emitted from the excitation lamp. The phenomenon caused by the rise can be reduced. As a result, the rating of the excitation lamp that can be used can be increased, and the power source can be increased in size, and a high oscillation output can be achieved. For example, since it has become possible to use electric power exceeding 40 KW, which is the conventional power supply capacity, the excitation intensity of the laser rod can be increased 2.5 times. Specifically, if a YAG laser rod having a diameter of 10 mm and a length of 152 mm is used, 700
A laser oscillation output (average output) of about W is also possible. In the conventional device in which the coating layer is not formed, the laser oscillation output is reduced during use even when the excitation energy is less than 30 KW. As described above, according to the present invention, the oscillation output of the solid-state laser device can be increased.
【図１】本発明に係わる固体レーザ装置の概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic view of a solid-state laser device according to the present invention.
１ レーザロッド ２ フラッシュランプ ３ 部分透過鏡 ４ 全反射鏡 ５ 電源 ６ レーザロッド・ランプ収納容器 ７ 冷却水循環装置 ８ 反射鏡筒 1 Laser Rod 2 Flash Lamp 3 Partial Transmission Mirror 4 Total Reflection Mirror 5 Power Supply 6 Laser Rod / Lamp Storage Container 7 Cooling Water Circulation Device 8 Reflection Tube
Claims (3)
納しかつ冷却するためのフローチューブ、および反射鏡
筒から構成された固体レーザ装置において、少なくとも
前記いずれかの要素の表面に励起ランプから発生する不
要波長光を吸収しまたは反射し得る被膜層が形成されて
いることを特徴とする固体レーザ装置。1. A solid-state laser device comprising a laser rod, an excitation lamp, a flow tube for housing and cooling these, and a reflecting barrel, wherein at least one of the elements is generated by the excitation lamp. A solid-state laser device comprising a coating layer capable of absorbing or reflecting unnecessary wavelength light.
固体レーザ装置。2. The solid-state laser device according to claim 1, wherein the coating layer is made of a dielectric material.
記載の固体レーザ装置。3. The coating layer is made of ceramics.
The solid-state laser device described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP606393A JPH06216435A (en) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Solid laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP606393A JPH06216435A (en) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Solid laser device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216435A true JPH06216435A (en) | 1994-08-05 |
Family
ID=11628134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP606393A Pending JPH06216435A (en) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Solid laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06216435A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1187813A (en) * | 1997-09-12 | 1999-03-30 | Toshiba Corp | Solid laser oscillator |
| US7893505B2 (en) | 2001-01-30 | 2011-02-22 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit device |
-
1993
- 1993-01-18 JP JP606393A patent/JPH06216435A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1187813A (en) * | 1997-09-12 | 1999-03-30 | Toshiba Corp | Solid laser oscillator |
| US7893505B2 (en) | 2001-01-30 | 2011-02-22 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit device |
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