JPH06310782A - スラブ形固体レーザ装置 - Google Patents
スラブ形固体レーザ装置Info
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- JPH06310782A JPH06310782A JP10086393A JP10086393A JPH06310782A JP H06310782 A JPH06310782 A JP H06310782A JP 10086393 A JP10086393 A JP 10086393A JP 10086393 A JP10086393 A JP 10086393A JP H06310782 A JPH06310782 A JP H06310782A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ媒質の断面と相似形で歪が小さいパタ
−ンで、均一な強度分布をもつレーザビ−ムを安定して
発振するスラブ形固体レーザ装置を提供する。 【構成】 ある長さで一定幅をもつ板状で、各板面を光
学的な平滑面とし断面が矩形のレーザ媒質を備え、平滑
面から入射した励起光によりレーザ媒質で生成されたレ
ーザ光を出力し、その際平滑面に沿って流れる冷却材で
レーザ媒質を冷却するよう構成したスラブ形固体レーザ
装置であって、レーザ媒質の板側に励起光に対する内部
吸収率がレーザ媒質と同等以上の材料からなる側板を、
透光性で断熱性の接着剤により密着して設けて、側板が
励起光を吸収して発熱することにより同様に発熱するレ
ーザ媒質との境界で温度差をなくし、レーザ媒質の幅方
向の熱流を形成させず、幅方向の熱歪を除去するように
構成した。
−ンで、均一な強度分布をもつレーザビ−ムを安定して
発振するスラブ形固体レーザ装置を提供する。 【構成】 ある長さで一定幅をもつ板状で、各板面を光
学的な平滑面とし断面が矩形のレーザ媒質を備え、平滑
面から入射した励起光によりレーザ媒質で生成されたレ
ーザ光を出力し、その際平滑面に沿って流れる冷却材で
レーザ媒質を冷却するよう構成したスラブ形固体レーザ
装置であって、レーザ媒質の板側に励起光に対する内部
吸収率がレーザ媒質と同等以上の材料からなる側板を、
透光性で断熱性の接着剤により密着して設けて、側板が
励起光を吸収して発熱することにより同様に発熱するレ
ーザ媒質との境界で温度差をなくし、レーザ媒質の幅方
向の熱流を形成させず、幅方向の熱歪を除去するように
構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、矩形パターンのレーザ
ビームを生成するスラブ形固体レーザ装置に関する。
ビームを生成するスラブ形固体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スラブ形固体レーザ装置は矩形断面のス
ラブ状レーザ媒質を備え、このレーザ媒質の励起によっ
て生成されたレーザ光を矩形パターンで出力する。レー
ザ媒質は、外部からその板厚方向にある一対の平滑面を
通して照射された励起光により励起されてレーザ光を生
成し、このレーザ光は一対の平滑面間でジグザグに内部
全反射を繰返しながらレーザ媒質の長手方向に進み、前
面から発振する。このレーザ光を生成するときに、レー
ザ媒質はそれに吸収される励起光により温度上昇する。
ラブ状レーザ媒質を備え、このレーザ媒質の励起によっ
て生成されたレーザ光を矩形パターンで出力する。レー
ザ媒質は、外部からその板厚方向にある一対の平滑面を
通して照射された励起光により励起されてレーザ光を生
成し、このレーザ光は一対の平滑面間でジグザグに内部
全反射を繰返しながらレーザ媒質の長手方向に進み、前
面から発振する。このレーザ光を生成するときに、レー
ザ媒質はそれに吸収される励起光により温度上昇する。
【０００３】レーザ媒質は平滑面に沿って流れる冷却材
によって冷却されるが、この冷却によってレーザ媒質内
に温度分布が生じ、レーザの屈折率分布が形成される。
この屈折率分布は、板厚方向に関してはレーザ光が一対
の平滑面間をジグザグに進行するので全体として相殺さ
れて一様となり、幅方向の屈折率分布が残るだけであ
る。したがって、スラブ形固体レーザ装置は、レーザ媒
質が円形である固体レーザ装置と比較して、熱的に誘起
される光学歪を実質的に低減できることが大きな特徴で
ある。
によって冷却されるが、この冷却によってレーザ媒質内
に温度分布が生じ、レーザの屈折率分布が形成される。
この屈折率分布は、板厚方向に関してはレーザ光が一対
の平滑面間をジグザグに進行するので全体として相殺さ
れて一様となり、幅方向の屈折率分布が残るだけであ
る。したがって、スラブ形固体レーザ装置は、レーザ媒
質が円形である固体レーザ装置と比較して、熱的に誘起
される光学歪を実質的に低減できることが大きな特徴で
ある。
【０００４】スラブ型固体レーザ装置においては、レー
ザ媒質の一対の光学的平滑面からレーザ媒質を均一に励
起するとともに均一に冷却し、レーザ媒質の側面には断
熱手段を設けることによって、レーザ媒質内の温度分布
を板厚方向の一方向のみに制限することが重要とされて
いる。従来から、レーザ媒質幅方向の温度分布を均一化
するために各種方法が試みられており、例えば、レーザ
媒質幅方向に励起光を吸収しない断熱性の側板を密着さ
せる方法、あるいは励起光の強度に応じて温度を制御で
きる側板を密着させる方法などがある。この種の装置と
して、特開平３−２０４９８４号、特開平２−１５９７
７９号、特開平１−２８９１８０号、特開平１−２６８
０８０号、特開昭６３−２４４６９２号、特開昭６１−
２０４９９０号公報等に開示されたものが挙げられる。
ザ媒質の一対の光学的平滑面からレーザ媒質を均一に励
起するとともに均一に冷却し、レーザ媒質の側面には断
熱手段を設けることによって、レーザ媒質内の温度分布
を板厚方向の一方向のみに制限することが重要とされて
いる。従来から、レーザ媒質幅方向の温度分布を均一化
するために各種方法が試みられており、例えば、レーザ
媒質幅方向に励起光を吸収しない断熱性の側板を密着さ
せる方法、あるいは励起光の強度に応じて温度を制御で
きる側板を密着させる方法などがある。この種の装置と
して、特開平３−２０４９８４号、特開平２−１５９７
７９号、特開平１−２８９１８０号、特開平１−２６８
０８０号、特開昭６３−２４４６９２号、特開昭６１−
２０４９９０号公報等に開示されたものが挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のスラブ型固体レ
ーザ装置のように、レーザ媒質幅方向に断熱材を密着さ
せても、レーザ媒質幅方向の熱流を完全に断つことがで
きず、温度分布を均一にできないために、レーザ光をレ
ーザ媒質で増幅する共振器条件を乱して、発振ビ−ムパ
タ−ンの歪や発振効率の低下を生じたり、発振ビ−ムパ
タ−ンや出力が経時変化するなど問題がある。また、側
板に温度調節機構を設ける手法では、温度調節機構が時
間幅の短いレーザ光パルスごとに追従することが難しい
うえ、構造が複雑になるといった問題がある。
ーザ装置のように、レーザ媒質幅方向に断熱材を密着さ
せても、レーザ媒質幅方向の熱流を完全に断つことがで
きず、温度分布を均一にできないために、レーザ光をレ
ーザ媒質で増幅する共振器条件を乱して、発振ビ−ムパ
タ−ンの歪や発振効率の低下を生じたり、発振ビ−ムパ
タ−ンや出力が経時変化するなど問題がある。また、側
板に温度調節機構を設ける手法では、温度調節機構が時
間幅の短いレーザ光パルスごとに追従することが難しい
うえ、構造が複雑になるといった問題がある。
【０００６】本発明の目的は、発振ビ−ムの歪を低減し
てレーザ媒質断面形状と相似形の発振ビ−ムパタ−ンを
均一なビ−ム強度分布でもって安定に得られるスラブ形
固体レーザ装置を提供することにある。
てレーザ媒質断面形状と相似形の発振ビ−ムパタ−ンを
均一なビ−ム強度分布でもって安定に得られるスラブ形
固体レーザ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１のスラブ形固体レーザ装置は、長手方
向にそれぞれ延びる一対の光学的な平滑面と一対の側面
とを有し長手方向に直交する断面が矩形であるレーザ媒
質を備え、その平滑面を通して入射した励起光により励
起されたレーザ媒質で生成されたレーザ光を出力し、そ
の際平滑面に沿って流れる冷却材によってレーザ媒質を
冷却するように構成した装置であって、レーザ媒質の側
面に、励起光に対する内部吸収率がレーザ媒質のそれと
同等の材料からなる側板を密着して設けたことを特徴と
する。この側板は励起光を吸収して発熱するもので、レ
ーザ媒質と同一の材料で構成するのがよい。
に、本発明の第１のスラブ形固体レーザ装置は、長手方
向にそれぞれ延びる一対の光学的な平滑面と一対の側面
とを有し長手方向に直交する断面が矩形であるレーザ媒
質を備え、その平滑面を通して入射した励起光により励
起されたレーザ媒質で生成されたレーザ光を出力し、そ
の際平滑面に沿って流れる冷却材によってレーザ媒質を
冷却するように構成した装置であって、レーザ媒質の側
面に、励起光に対する内部吸収率がレーザ媒質のそれと
同等の材料からなる側板を密着して設けたことを特徴と
する。この側板は励起光を吸収して発熱するもので、レ
ーザ媒質と同一の材料で構成するのがよい。
【０００８】また本発明の第２のスラブ形固体レーザ装
置は、長手方向にそれぞれ延びる一対の光学的な平滑面
と一対の側面とを有し長手方向に直交する断面が矩形で
あるレーザ媒質を備え、その平滑面を通して入射した励
起光により励起されたレーザ媒質で生成されたレーザ光
を出力し、その際平滑面に沿って流れる冷却材によって
レーザ媒質を冷却するように構成した装置であって、レ
ーザ媒質の側面に、励起光に対する内部吸収率がレーザ
媒質のそれ以上の材料からなる側板を、励起光に対して
透過性でかつ断熱性の接着剤により密着して設けたこと
を特徴とする。この側板は励起光を吸収して発熱するも
のである。そして側板は、その熱伝導率がレーザ媒質の
それ以上である材料で構成するのがよく、その材料は透
光性多結晶セラミックが好ましい。また側板は励起光に
対して光散乱性を有するものがよい。
置は、長手方向にそれぞれ延びる一対の光学的な平滑面
と一対の側面とを有し長手方向に直交する断面が矩形で
あるレーザ媒質を備え、その平滑面を通して入射した励
起光により励起されたレーザ媒質で生成されたレーザ光
を出力し、その際平滑面に沿って流れる冷却材によって
レーザ媒質を冷却するように構成した装置であって、レ
ーザ媒質の側面に、励起光に対する内部吸収率がレーザ
媒質のそれ以上の材料からなる側板を、励起光に対して
透過性でかつ断熱性の接着剤により密着して設けたこと
を特徴とする。この側板は励起光を吸収して発熱するも
のである。そして側板は、その熱伝導率がレーザ媒質の
それ以上である材料で構成するのがよく、その材料は透
光性多結晶セラミックが好ましい。また側板は励起光に
対して光散乱性を有するものがよい。
【０００９】また本発明の第３のスラブ形固体レーザ装
置は、第１または第２のスラブ形固体レーザ装置に加え
て、側板のうちでレーザ媒体に密着する面と反対側の外
面を覆い、冷却材の流れに直接当たる補助部材を設けた
ものである。
置は、第１または第２のスラブ形固体レーザ装置に加え
て、側板のうちでレーザ媒体に密着する面と反対側の外
面を覆い、冷却材の流れに直接当たる補助部材を設けた
ものである。
【００１０】
【作用】本発明の第１のスラブ形固体レーザ装置におい
て、レーザ媒質側面に密着され励起光に対する内部吸収
率がレーザ媒質のそれと同等の側板は、励起光を吸収し
てレーザ媒質と同等に発熱をするため、レーザ媒質と側
板境界の温度差をなくし、レーザ媒質幅方向端部から側
板に向かう熱流が形成されず、すべてレーザ媒質厚さ方
向に向かう熱流とすることができ、従ってレーザ媒質か
ら歪のないパターンのレーザビームが出力される。
て、レーザ媒質側面に密着され励起光に対する内部吸収
率がレーザ媒質のそれと同等の側板は、励起光を吸収し
てレーザ媒質と同等に発熱をするため、レーザ媒質と側
板境界の温度差をなくし、レーザ媒質幅方向端部から側
板に向かう熱流が形成されず、すべてレーザ媒質厚さ方
向に向かう熱流とすることができ、従ってレーザ媒質か
ら歪のないパターンのレーザビームが出力される。
【００１１】また、本発明の第２のスラブ形固体レーザ
装置において、側板は励起光を吸収して発熱し、接着剤
の断熱層と接する一面部を加熱するので、レーザ媒質で
の熱流が断熱材の他の面から内部に進むことを抑止し、
従って熱流はレーザ媒質内の熱量は厚さ方向に限定さ
れ、幅方向の温度分布が一様になり、レーザ媒質から出
力されるレーザビームはパターン歪のないものとなる。
ちなみにレーザ媒質の側面に断熱材を設けたのみでは従
来の技術に述べたように断熱材への熱流を断つことがで
きないが、熱流の進む方に熱源となる側板を設けること
により熱流を抑止できる。なお励起光に対する内部吸収
率がレーザ媒質より大きな側板とレーザ媒質との温度差
は断熱層により緩和され、レーザ媒質と側板間にわたる
熱流は実質的には発生しない。
装置において、側板は励起光を吸収して発熱し、接着剤
の断熱層と接する一面部を加熱するので、レーザ媒質で
の熱流が断熱材の他の面から内部に進むことを抑止し、
従って熱流はレーザ媒質内の熱量は厚さ方向に限定さ
れ、幅方向の温度分布が一様になり、レーザ媒質から出
力されるレーザビームはパターン歪のないものとなる。
ちなみにレーザ媒質の側面に断熱材を設けたのみでは従
来の技術に述べたように断熱材への熱流を断つことがで
きないが、熱流の進む方に熱源となる側板を設けること
により熱流を抑止できる。なお励起光に対する内部吸収
率がレーザ媒質より大きな側板とレーザ媒質との温度差
は断熱層により緩和され、レーザ媒質と側板間にわたる
熱流は実質的には発生しない。
【００１２】さらに側板として熱伝導率がレーザ媒質よ
りも高いものを用いることにより、側板内の発熱及び断
熱層における発熱が、レーザ媒質側を加熱させることな
く、側板側から効率よく除熱することができる。また側
板は励起光に対して光散乱性を有するものとすれば、側
板に照射された励起光を散乱し、透光性の断熱層を通し
てレーザ媒質幅方向端部を励起することができ、励起の
均一化に寄与する。
りも高いものを用いることにより、側板内の発熱及び断
熱層における発熱が、レーザ媒質側を加熱させることな
く、側板側から効率よく除熱することができる。また側
板は励起光に対して光散乱性を有するものとすれば、側
板に照射された励起光を散乱し、透光性の断熱層を通し
てレーザ媒質幅方向端部を励起することができ、励起の
均一化に寄与する。
【００１３】本発明の第３のスラブ形固体レーザ装置に
おいては、側板の外面に設けた補助部材は、レーザ媒質
の平滑面に沿って流れる冷却材が直接当たらないように
することで、側板から冷却材への熱伝導率を下げ、レー
ザ媒質幅方向の温度分布を均一にすることができる。
おいては、側板の外面に設けた補助部材は、レーザ媒質
の平滑面に沿って流れる冷却材が直接当たらないように
することで、側板から冷却材への熱伝導率を下げ、レー
ザ媒質幅方向の温度分布を均一にすることができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
図１は本発明による固体スラブ型レーザ装置の第一実施
例を示し、発振するレーザビーム対して直交する断面に
おける構造を示す図であり、図２は図１のII-II断面図
である。
図１は本発明による固体スラブ型レーザ装置の第一実施
例を示し、発振するレーザビーム対して直交する断面に
おける構造を示す図であり、図２は図１のII-II断面図
である。
【００１５】本実施例の固体スラブ型レーザ装置は、ス
ラブ（板）面を形成する一対の光学的な平滑面１０１と
平滑面１０１に直交する一対の側面１０２と有する矩形
断面のレーザ媒質１と、レーザ媒質１の各側面１０２に
それぞれ密着剤２を介して密着された側板３と、各平滑
面１０１に対向して順次設けられたフィルタ−８、励起
ランプ５及び鏡面体７と、鏡面体７を支持する筐体９
と、レーザ媒質１／側板３とフィルタ８間、及び励起ラ
ンプ５を含むフィルタ−８と鏡面体７間に流れる冷却材
４と、レーザ媒質１の前後に設けられた出力鏡１１、全
反射鏡１０とから構成されている。
ラブ（板）面を形成する一対の光学的な平滑面１０１と
平滑面１０１に直交する一対の側面１０２と有する矩形
断面のレーザ媒質１と、レーザ媒質１の各側面１０２に
それぞれ密着剤２を介して密着された側板３と、各平滑
面１０１に対向して順次設けられたフィルタ−８、励起
ランプ５及び鏡面体７と、鏡面体７を支持する筐体９
と、レーザ媒質１／側板３とフィルタ８間、及び励起ラ
ンプ５を含むフィルタ−８と鏡面体７間に流れる冷却材
４と、レーザ媒質１の前後に設けられた出力鏡１１、全
反射鏡１０とから構成されている。
【００１６】レーザ媒質１と側板３とを密着する密着剤
２は、励起ランプ５が発する励起光６に対する透光性が
高く、しかも断熱性を有するものである。冷却材４はレ
ーザ媒質１の平滑面１０１及び側板３に沿って流れてそ
れらを冷却し、それから励起ランプ５、鏡面体７へと回
流してそれらを冷却する。鏡面体７は励起ランプ５から
発する励起光６を反射して均一にレーザ媒質１に照射す
るために、そしてフィルタ−８は励起光６を選択的に透
過させるために設けられている。全反射鏡１０と出力鏡
１１は共振器を構成するもので、レーザ光は全反射鏡１
０と出力鏡１１間を繰返し往復する間にレーザ媒質１で
増幅され、出力鏡１１から外に発振される。
２は、励起ランプ５が発する励起光６に対する透光性が
高く、しかも断熱性を有するものである。冷却材４はレ
ーザ媒質１の平滑面１０１及び側板３に沿って流れてそ
れらを冷却し、それから励起ランプ５、鏡面体７へと回
流してそれらを冷却する。鏡面体７は励起ランプ５から
発する励起光６を反射して均一にレーザ媒質１に照射す
るために、そしてフィルタ−８は励起光６を選択的に透
過させるために設けられている。全反射鏡１０と出力鏡
１１は共振器を構成するもので、レーザ光は全反射鏡１
０と出力鏡１１間を繰返し往復する間にレーザ媒質１で
増幅され、出力鏡１１から外に発振される。
【００１７】次に第一実施例の固体スラブ型レーザ装置
の動作を説明する。励起ランプ５から発する励起光６は
直接に、あるいは鏡面体７によって反射されたのち、フ
ィルタ−８を経てレーザ媒質１に入射し、レーザ媒質１
を励起する。レーザ媒質１に吸収された励起光１のうち
一部分はレーザ光１２となって出力鏡１１を通して出力
されるが、レーザ発振に寄与しない励起光６はレーザ媒
質１の温度を上昇させることになる。このうちレーザ媒
質１厚さ（両平滑面１０１間の距離で示される厚さ）の
方向の温度勾配は、図２に示すようにレーザ光が両平滑
面１０１間を内部反射してジグザグに光路を取ることに
より熱歪が相殺されるので、発振するレーザ光のビーム
パターン歪の点からは問題が無い。一方、レーザ媒質１
幅（両側面１０２間の距離で示される幅）方向の温度勾
配は、レーザ媒質１長手方向に加算されてしまうために
熱歪の問題が生じる。
の動作を説明する。励起ランプ５から発する励起光６は
直接に、あるいは鏡面体７によって反射されたのち、フ
ィルタ−８を経てレーザ媒質１に入射し、レーザ媒質１
を励起する。レーザ媒質１に吸収された励起光１のうち
一部分はレーザ光１２となって出力鏡１１を通して出力
されるが、レーザ発振に寄与しない励起光６はレーザ媒
質１の温度を上昇させることになる。このうちレーザ媒
質１厚さ（両平滑面１０１間の距離で示される厚さ）の
方向の温度勾配は、図２に示すようにレーザ光が両平滑
面１０１間を内部反射してジグザグに光路を取ることに
より熱歪が相殺されるので、発振するレーザ光のビーム
パターン歪の点からは問題が無い。一方、レーザ媒質１
幅（両側面１０２間の距離で示される幅）方向の温度勾
配は、レーザ媒質１長手方向に加算されてしまうために
熱歪の問題が生じる。
【００１８】本実施例においては、このレーザ媒質１幅
方向の温度分布を均一化するために、励起光６に対する
内部吸収率がレーザ媒質１のそれと同等あるいはそれ以
上である側板３をレーザ媒質１の側面に密着させて設け
ている。また、側板３は、熱伝導率がレーザ媒質１のそ
れと同等あるいはそれ以上の材料により構成している。
密着剤２は、励起光６に対して透過性が優れているこ
と、断熱性を有すること、保守性を考慮してはがせるこ
となどが重要であり、具体的には透明シリコ−ンゴムな
どが適する。
方向の温度分布を均一化するために、励起光６に対する
内部吸収率がレーザ媒質１のそれと同等あるいはそれ以
上である側板３をレーザ媒質１の側面に密着させて設け
ている。また、側板３は、熱伝導率がレーザ媒質１のそ
れと同等あるいはそれ以上の材料により構成している。
密着剤２は、励起光６に対して透過性が優れているこ
と、断熱性を有すること、保守性を考慮してはがせるこ
となどが重要であり、具体的には透明シリコ−ンゴムな
どが適する。
【００１９】図３はレーザ媒質１内における熱流方向、
等温度分布、幅方向の温度分布を対比して示す。側板３
は、励起光６を吸収してレーザ媒質１と同等またはそれ
以上の発熱があるため、レーザ媒質１から側板３を通し
て冷却材４に流れ込むような熱流１３は存在しなくな
り、レーザ媒質１内の熱流方向は図３に示すように厚さ
方向に限定される。また、側板３の熱伝導率がレーザ媒
質のそれと同等またはそれ以上であることにより、側板
３における内部吸収率が高すぎた場合でも、側板３周囲
から速やかに除熱されるので問題にならない。また、密
着剤２において励起光６を吸収することで発生する熱も
除熱することができる。
等温度分布、幅方向の温度分布を対比して示す。側板３
は、励起光６を吸収してレーザ媒質１と同等またはそれ
以上の発熱があるため、レーザ媒質１から側板３を通し
て冷却材４に流れ込むような熱流１３は存在しなくな
り、レーザ媒質１内の熱流方向は図３に示すように厚さ
方向に限定される。また、側板３の熱伝導率がレーザ媒
質のそれと同等またはそれ以上であることにより、側板
３における内部吸収率が高すぎた場合でも、側板３周囲
から速やかに除熱されるので問題にならない。また、密
着剤２において励起光６を吸収することで発生する熱も
除熱することができる。
【００２０】レーザ媒質１としてＹＡＧ結晶、密着剤２
としてシリコ−ン、側板３として透光性多結晶アルミナ
セラミックスを用いた場合、それぞれの熱伝導率が１３
Ｗ／ｍＫ、０．１５Ｗ／ｍＫ、３０〜３４Ｗ／ｍＫとな
り、また励起光６の内部吸収率が５％、２％、５〜１０
％となり、適した組合せとなる。なお、側板３をレーザ
媒質１と同一のＹＡＧ結晶から構成し、この側板３とレ
ーザ媒質１を直接密着させてレーザ媒質部を構成した場
合も、レーザ媒質１幅方向の温度分布を均一化させるこ
とができる。
としてシリコ−ン、側板３として透光性多結晶アルミナ
セラミックスを用いた場合、それぞれの熱伝導率が１３
Ｗ／ｍＫ、０．１５Ｗ／ｍＫ、３０〜３４Ｗ／ｍＫとな
り、また励起光６の内部吸収率が５％、２％、５〜１０
％となり、適した組合せとなる。なお、側板３をレーザ
媒質１と同一のＹＡＧ結晶から構成し、この側板３とレ
ーザ媒質１を直接密着させてレーザ媒質部を構成した場
合も、レーザ媒質１幅方向の温度分布を均一化させるこ
とができる。
【００２１】本実施例によれば、レーザ媒質１幅方向の
温度勾配が均一化されるので、熱レンズ効果の発生を抑
制することができる。
温度勾配が均一化されるので、熱レンズ効果の発生を抑
制することができる。
【００２２】本発明の第二実施例について図４を用いて
説明する。本実施例においては側板３に励起光６を散乱
する性質を持たせている。これにより、レーザ媒質１を
外れて側板３に入射した励起光６は散乱し、散乱光６の
一部は密着剤２を経てレーザ媒質１幅方向端部を励起す
ることができる。光散乱性の側板３は、図４に示すよう
にレーザ媒質１の平滑面の両側に１本ずつ設けた励起ラ
ンプ５によって励起するときに特に有効である。この場
合、側板３としてガラスのように励起光６を透過する材
質を用いたり、熱伝導を高くするため金属を用いると、
励起密度はレーザ媒質１幅方向中央部で大きく、端部で
小さくなりやすい。本実施例によればレーザ媒質の側端
部における励起密度を向上させ、中央部から端部まで励
起密度を均一化することができる。なお、本実施例にお
いては側板内部で光散乱する場合について述べたが、金
属のように励起光を完全に遮光する物体でなければ、側
板表面に散乱性を持たせても有効である。
説明する。本実施例においては側板３に励起光６を散乱
する性質を持たせている。これにより、レーザ媒質１を
外れて側板３に入射した励起光６は散乱し、散乱光６の
一部は密着剤２を経てレーザ媒質１幅方向端部を励起す
ることができる。光散乱性の側板３は、図４に示すよう
にレーザ媒質１の平滑面の両側に１本ずつ設けた励起ラ
ンプ５によって励起するときに特に有効である。この場
合、側板３としてガラスのように励起光６を透過する材
質を用いたり、熱伝導を高くするため金属を用いると、
励起密度はレーザ媒質１幅方向中央部で大きく、端部で
小さくなりやすい。本実施例によればレーザ媒質の側端
部における励起密度を向上させ、中央部から端部まで励
起密度を均一化することができる。なお、本実施例にお
いては側板内部で光散乱する場合について述べたが、金
属のように励起光を完全に遮光する物体でなければ、側
板表面に散乱性を持たせても有効である。
【００２３】本実施例によれば、レーザ媒質幅方向端部
の励起密度を向上させることができ、全体として励起分
布の均一化が果たせる。これにより、レーザ媒質断面形
状と相似形の矩形ビ−ムパタ−ンを得ることができる。
の励起密度を向上させることができ、全体として励起分
布の均一化が果たせる。これにより、レーザ媒質断面形
状と相似形の矩形ビ−ムパタ−ンを得ることができる。
【００２４】本発明の第三実施例について図５を用いて
説明する。本実施例においては、レーザ媒質１に密着さ
せた側板３の外側面、すなわち密着面と対向する面に補
助部材１４を設けている。この補助部材１４によりレー
ザ媒質１の平滑面１０１を冷却する冷却材が直接に側板
３の外面に当たらないので、レーザ媒質幅方向の等温度
分布、温度特性は図５に示すように更に均一化すること
ができる。この場合、補助部材１４と側板３との間には
冷却材が漂っている状態を図示しているが、この間を断
熱性の密着剤により充填すれば更にその効果は高くな
る。補助部材１４の材料としては、側板３と同様に、励
起光に対する透光性、断熱性を有することが望ましい。
アクリル樹脂、シリコンゴム整形品、ガラスなどが入手
しやすい。また、補助部材１４は、流路１５を流れてく
る冷却材４をレーザ媒質の一対の平滑面１０１へ均等に
流すための分流手段としても機能している。図示したよ
うに流線型の形状とすることにより、冷却材の４の流れ
を乱さずに二つの冷却材流１６へと分流することができ
る。
説明する。本実施例においては、レーザ媒質１に密着さ
せた側板３の外側面、すなわち密着面と対向する面に補
助部材１４を設けている。この補助部材１４によりレー
ザ媒質１の平滑面１０１を冷却する冷却材が直接に側板
３の外面に当たらないので、レーザ媒質幅方向の等温度
分布、温度特性は図５に示すように更に均一化すること
ができる。この場合、補助部材１４と側板３との間には
冷却材が漂っている状態を図示しているが、この間を断
熱性の密着剤により充填すれば更にその効果は高くな
る。補助部材１４の材料としては、側板３と同様に、励
起光に対する透光性、断熱性を有することが望ましい。
アクリル樹脂、シリコンゴム整形品、ガラスなどが入手
しやすい。また、補助部材１４は、流路１５を流れてく
る冷却材４をレーザ媒質の一対の平滑面１０１へ均等に
流すための分流手段としても機能している。図示したよ
うに流線型の形状とすることにより、冷却材の４の流れ
を乱さずに二つの冷却材流１６へと分流することができ
る。
【００２５】本実施例によれば、レーザ媒質幅方向の温
度勾配を一層均一化することができるので、熱レンズに
起因するレーザビ−ム強度の乱れを抑制する能力が高
く、高出力レーザ装置にまで対応することが可能であ
る。また、冷却材の流れを乱さずにレーザ媒質の両平滑
面に分流することができ、冷却能力を高める効果があ
る。
度勾配を一層均一化することができるので、熱レンズに
起因するレーザビ−ム強度の乱れを抑制する能力が高
く、高出力レーザ装置にまで対応することが可能であ
る。また、冷却材の流れを乱さずにレーザ媒質の両平滑
面に分流することができ、冷却能力を高める効果があ
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、第１の第１のスラブ形
固体レーザ装置において、レーザ媒質側面に、励起光に
対する内部吸収率がレーザ媒質と同等の側板を密着させ
て設けたので、レーザ媒質と側板は励起光を吸収して同
等に発熱し、レーザ媒質内でその幅方向の温度勾配をな
くすことでき、その結果、熱レンズの発生を抑制するこ
とができ、高出力領域でも共振条件を乱すことはなく、
発振ビ−ムパタ−ンの歪を抑制し、経時的に安定して歪
のないレーザパタ−ンを得ることができる。
固体レーザ装置において、レーザ媒質側面に、励起光に
対する内部吸収率がレーザ媒質と同等の側板を密着させ
て設けたので、レーザ媒質と側板は励起光を吸収して同
等に発熱し、レーザ媒質内でその幅方向の温度勾配をな
くすことでき、その結果、熱レンズの発生を抑制するこ
とができ、高出力領域でも共振条件を乱すことはなく、
発振ビ−ムパタ−ンの歪を抑制し、経時的に安定して歪
のないレーザパタ−ンを得ることができる。
【００２７】また本発明の第２のスラブ形固体レーザ装
置において、レーザ媒質側面に、励起光に対する内部吸
収率がレーザ媒質以上の側板を、透過性でかつ断熱性の
接着剤で密着して設けたので、側板は励起光を吸収して
発熱し、接着剤の断熱層と接する一面部を加熱し、レー
ザ媒質での熱流が断熱材の他の面から内部に進むことを
抑止することにより、レーザ媒質内でその幅方向の温度
勾配をなくすことでき、従ってその結果第１の第１のス
ラブ形固体レーザ装置におけると同様、熱レンズの発生
を抑制し、高出力領域でも共振条件の安定化し、経時的
に安定して歪のないレーザパタ−ンを得ることができ
る。
置において、レーザ媒質側面に、励起光に対する内部吸
収率がレーザ媒質以上の側板を、透過性でかつ断熱性の
接着剤で密着して設けたので、側板は励起光を吸収して
発熱し、接着剤の断熱層と接する一面部を加熱し、レー
ザ媒質での熱流が断熱材の他の面から内部に進むことを
抑止することにより、レーザ媒質内でその幅方向の温度
勾配をなくすことでき、従ってその結果第１の第１のス
ラブ形固体レーザ装置におけると同様、熱レンズの発生
を抑制し、高出力領域でも共振条件の安定化し、経時的
に安定して歪のないレーザパタ−ンを得ることができ
る。
【００２８】また本発明の第３のスラブ形固体レーザ装
置においては、第１また第２のスラブ形固体レーザ装置
に加えて、側板の外面に補助部材を設けたので、レーザ
媒質の平滑面に沿って流れる冷却材が直接に側板が当た
らず、レーザ媒質幅方向の温度分布をより安定して均一
にすることができ、熱レンズの発生を抑制し、高出力領
域でも共振条件の安定化し、経時的に安定して歪のない
レーザパタ−ンを得ることができる。
置においては、第１また第２のスラブ形固体レーザ装置
に加えて、側板の外面に補助部材を設けたので、レーザ
媒質の平滑面に沿って流れる冷却材が直接に側板が当た
らず、レーザ媒質幅方向の温度分布をより安定して均一
にすることができ、熱レンズの発生を抑制し、高出力領
域でも共振条件の安定化し、経時的に安定して歪のない
レーザパタ−ンを得ることができる。
【図１】本発明による固体スラブ型レーザ装置の第１実
施例を示す図で、レーザ光線の出力軸に直交する断面に
おける構造図である。
施例を示す図で、レーザ光線の出力軸に直交する断面に
おける構造図である。
【図２】図１のII-II断面図である。
【図３】第1実施例でレーザ媒質の幅方向の熱流の様相
と熱分布を示す図である。
と熱分布を示す図である。
【図４】第二実施例の構造を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第三実施例の構造を示す部分断面図で
ある。
ある。
１ レーザ媒質 ２ 密着剤 ３ 側板 ４ 冷却材 ５ 励起ランプ ６ 励起光 ７ 鏡面体 ８ フィルタ− ９ 筐体 １０ 全反射鏡 １１ 出力鏡 １２ レーザ光 １３ 熱流 １４ 補助部材 １５ 流路 １６ 冷却材流 １０１ レーザ媒質の光学的平滑面 １０２ レーザ媒質の側面
Claims (9)
- 【請求項１】 長手方向にそれぞれ延びる一対の光学的
な平滑面と一対の側面とを有し長手方向に直交する断面
が矩形であるレーザ媒質を備え、前記平滑面を通して入
射した励起光により励起された前記レーザ媒質で生成さ
れたレーザ光を出力し、その際前記平滑面に沿って流れ
る冷却材によって前記レーザ媒質を冷却するように構成
したスラブ形固体レーザ装置において、前記側面に、前
記励起光に対する内部吸収率が前記レーザ媒質のそれと
同等の材料からなる側板を密着して設けたことを特徴と
するスラブ形固体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記側板は前記励起光を吸収して発熱す
ることを特徴とする請求項１記載のスラブ形固体レーザ
装置。 - 【請求項３】 前記側板は前記レーザ媒質と同一の材料
でなることを特徴とする請求項１または２に記載のスラ
ブ形固体レーザ装置。 - 【請求項４】 長手方向にそれぞれ延びる一対の光学的
な平滑面と一対の側面とを有し長手方向に直交する断面
が矩形であるレーザ媒質を備え、前記平滑面を通して入
射した励起光により励起された前記レーザ媒質で生成さ
れたレーザ光を出力し、その際前記平滑面に沿って流れ
る冷却材によって前記レーザ媒質を冷却するように構成
したスラブ形固体レーザ装置において、前記側面に、前
記励起光に対する内部吸収率が前記レーザ媒質のそれ以
上の材料からなる側板を、前記励起光に対して透過性で
かつ断熱性の接着剤により密着して設けたことを特徴と
するスラブ形固体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記側板は前記励起光を吸収して発熱す
ることを特徴とする請求項４記載のスラブ形固体レーザ
装置。 - 【請求項６】 前記側板の熱伝導率が、前記レーザ媒質
のそれ以上であることを特徴とする請求項４または５記
載のスラブ形固体レーザ装置。 - 【請求項７】 前記側板は透光性多結晶セラミックでな
ることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載
のスラブ形固体レーザ装置。 - 【請求項８】 前記側板は吸収した前記励起光に対して
光散乱性を有することを特徴とする請求項４ないし７の
いずれかに記載のスラブ形固体レーザ装置。 - 【請求項９】 前記側板のうち、前記レーザ媒体に密着
する面と反対側の外面を覆い、前記冷却材の流れに直接
当たる補助部材を設けたことを特徴とする請求項１ない
し８のいずれかに記載のスラブ形固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10086393A JPH06310782A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | スラブ形固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10086393A JPH06310782A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | スラブ形固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310782A true JPH06310782A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14285156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10086393A Pending JPH06310782A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | スラブ形固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06310782A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11289123A (ja) * | 1998-02-17 | 1999-10-19 | Trw Inc | 固体相レ―ザ中の誘導放出媒質の熱光学的経路の差を最小にする方法及びその装置 |
| WO2001080382A1 (fr) * | 2000-04-18 | 2001-10-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Appareil a laser solide |
| JP2008153462A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体レーザ増幅器 |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP10086393A patent/JPH06310782A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11289123A (ja) * | 1998-02-17 | 1999-10-19 | Trw Inc | 固体相レ―ザ中の誘導放出媒質の熱光学的経路の差を最小にする方法及びその装置 |
| WO2001080382A1 (fr) * | 2000-04-18 | 2001-10-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Appareil a laser solide |
| US6721347B2 (en) | 2000-04-18 | 2004-04-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Solid state laser apparatus |
| JP2008153462A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体レーザ増幅器 |
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