JPH07235720A - レ−ザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は基本波と高調波とのレ−ザ光を簡
単な操作で切り換えて出力させることができるレ−ザ発
振装置を提供することにある。 【構成】 高反射ミラ−２と出力ミラ−３とを離間対向
させてなる光共振器１と、この光共振器内に設けられ励
起エネルギが入力されることでレ−ザ光を発生するＹＡ
Ｇロッド４と、このＹＡＧロッドで発生したレ−ザ光の
偏光を制御するλ／２板７と、このλ／２板と上記出力
ミラ−との間に設けられ上記レ−ザ光を偏光状態に応じ
て透過あるいは反射する偏光ビ−ムスプリッタ９と、こ
の偏光ビ−ムスプリッタで反射するレ−ザ光の光路に設
けられこのレ−ザ光の一部を基本波から高調波に変調す
る非線形結晶１０と、この非線形結晶を透過した基本波
および高調波のレ−ザ光を上記非線形結晶を通して上記
ビ−ムスプリッタへ戻す折り返し反射ミラ−１１とを具
備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は波長の異なる２つのレ
−ザ光を取り出すことができるレ−ザ発振装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、レ−ザ加工やレ−ザ治療など
の分野においては、レ−ザ発振装置に組み込まれたレ−
ザ媒質によって定まる波長、つまり基本波のレ−ザ光
と、この基本波に対して波長が２分の１の高調波のレ−
ザ光とが交互あるいは適宜に必要なことがある。

【０００３】すなわち、レ−ザ光が照射される被照射体
は、その表面の色調によって吸収し易いレ−ザ光の波長
が異なる。そのため、たとえばレ−ザ加工の場合には、
最初の照射と、その照射によって色調が変化したときと
でレ−ザ光の波長を変えれば、その加工を効率よく確実
に行うことが可能となる。

【０００４】また、レ−ザ治療、たとえばあざの治療に
おいては、レ−ザ加工の場合と同様、そのあざの色調に
よってレ−ザ光の吸収度合が異なるから、その色調に応
じてレ−ザ光の波長を制御することが要求されることが
ある。

【０００５】従来、基本波のレ−ザ光と高調波のレ−ザ
光とを選択的に必要とする場合、レ−ザ発振装置を構成
する光共振器内の出力ミラ−側に非線形結晶からなる高
調波ユニットを挿脱自在に設け、基本波が必要なときに
は上記高調波ユニットを光共振器内から取り外し、高調
波が必要なときには光共振器内に挿入するということが
行われていた。

【０００６】しかしながら、このように、高調波ユニッ
トの挿脱によってレ−ザ光の波長を切り換える構成であ
ると、その切り換え作業に手間が掛り、作業性が低下す
るということがあり、とくにレ−ザ治療などのように切
り換え作業を迅速に行いたいような場合には不向きであ
った。

【０００７】また、レ−ザ光の使用目的によっては基本
波と高調波との光軸を一致させ、かつ基本波と高調波と
を同時に照射したいことがある。しかしながら、上述し
た従来の高調波ユニットを挿脱するレ−ザ発振装置で
は、基本波と高調波とを光軸を同じにして同時に得ると
いうことはできなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のレ
−ザ発振装置は、光共振器内に高調波ユニットを挿脱し
て基本波あるいは高調波を得るようにしていた。そのた
め、異なる波長のレ−ザ光を得る場合に、その作業に手
間が掛るということがあった。また、基本波か高調波の
どちらか一方の波長のレ−ザ光だけしか選択することが
できず、両方の波長のレ−ザ光を同時に発振させるとい
うことができなかった。

【０００９】この発明の第１の目的は、簡単な操作で基
本波のレ−ザ光あるいは高調波のレ−ザ光を得ることが
できるようにしたレ−ザ発振装置を提供することにあ
る。この発明の第２の目的は、基本波のレ−ザ光と高調
波のレ−ザ光とを光軸を一致させて同時に得ることもで
きるようにしたレ−ザ発振装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の手段
は、高反射ミラ−と出力ミラ−とを離間対向させてなる
光共振器と、この光共振器内に設けられ励起エネルギが
入力されることでレ−ザ光を発生するレ−ザ発生手段
と、このレ−ザ発生手段で発生したレ−ザ光の偏光を制
御する偏光制御手段と、この偏光制御手段と上記出力ミ
ラ−との間に設けられ上記レ−ザ光を偏光状態に応じて
透過あるいは反射する偏光ビ−ムスプリッタと、この偏
光ビ−ムスプリッタで反射するレ−ザ光の光路に設けら
れこのレ−ザ光の一部を基本波から高調波に変調する非
線形結晶と、この非線形結晶を透過した基本波および高
調波のレ−ザ光を上記非線形結晶を通して上記ビ−ムス
プリッタへ戻す折り返し反射ミラ−とを具備したことを
特徴とする。

【００１１】この発明の第２の手段は、高反射ミラ−と
出力ミラ−とを離間対向させてなる光共振器と、この光
共振器内に設けられ励起エネルギが入力されることでレ
−ザ光を発生するレ−ザ発生手段と、このレ−ザ発生手
段で発生したレ−ザ光の偏光を制御する第１の偏光制御
手段と、この第１の偏光制御手段と上記出力ミラ−との
間に設けられ上記レ−ザ光を偏光状態に応じて透過ある
いは反射する第１の偏光ビ−ムスプリッタと、この第１
の偏光ビ−ムスプリッタで反射するレ−ザ光の光路に設
けられこのレ−ザ光の一部を基本波から高調波に変調す
る非線形結晶と、この非線形結晶を透過した基本波およ
び高調波のレ−ザ光を上記非線形結晶を通して上記ビ−
ムスプリッタへ戻す折り返し反射ミラ−と、上記第１の
ビ−ムスプリッタを透過して上記出力ミラ−から発振さ
れた基本波のレ−ザ光の偏光を制御する第２の偏光制御
手段と、この第２の偏光制御手段によって偏光が制御さ
れた基本波のレ−ザ光および上記折り返し反射ミラ−で
反射して上記第１のビ−ムスプリッタを透過した高調波
のレ−ザ光がそれぞれ入射するとともにこれらが光軸を
一致させて出射するよう配置された第２のビ−ムスプリ
ッタとを具備したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】第１の手段によれば、偏光制御手段によってこ
れを透過するレ−ザ光の偏光成分を制御するだけで、基
本波のレ−ザ光あるいは高調波のレ−ザ光を得ることが
できる。

【００１３】第２の手段によれば、第２のビ−ムスプリ
ッタによって出力ミラ−から発振出力された基本波のレ
−ザ光と、非線形結晶によって変換された高調波のレ−
ザ光とを、光軸を同じにして得ることができるととも
に、第１の偏光制御手段による制御に応じて基本波のレ
−ザ光と高調波のレ−ザ光との割合を任意に設定するこ
とができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図１に示すレ−ザ発振装置は、たとえば固定
レ−ザ発振装置である。この固体レ−ザ発振装置は光共
振器１を備えている。この光共振器１は高反射ミラ−２
と出力ミラ−３とを平行に離間対向させて形成されてい
る。この光共振器１内にはレ−ザ発生手段を構成する、
レ−ザ媒質としてのＹＡＧロッド４が軸線を上記光共振
器１の光軸に一致させて配設されている。このＹＡＧロ
ッド４の側方には、このロッド４を光励起するための励
起ランプ５が配設されている。ＹＡＧロッド４が励起ラ
ンプ５によって光励起されることで、レ−ザ光Ｌが発生
するようになっている。

【００１５】上記出力ミラ−３とＹＡＧロッド４の一方
の端面との間には、ブリュ−スタ板やポラライザなどの
偏光素子６と、この偏光素子６を通過した基本波のレ−
ザ光Ｌ1 の偏光をその回転角度に応じて変換する第１の
偏光制御手段としての第１のλ／２板７とが順次配置さ
れている。この第１のλ／２板７は駆動手段８によって
光軸を中心に回転角度を制御できるようになっている。
上記第１の偏光制御手段としては第１のλ／２板７に代
わり、ポッケルセルなどのＥＯ素子など、他の偏光回転
素子を用いるようにしてもよい。

【００１６】上記偏光素子６は、基本波のレ−ザ光Ｌ1
のＰ偏光成分とＳ偏光成分のうち、Ｐ偏光成分にロスを
与えるよう配置されている。それによって、Ｓ偏光成分
のレ−ザ光Ｌ1 だけが発振されるようになっている。

【００１７】上記第１のλ／２板７には上記偏光素子６
によって選択されたＳ偏光成分の基本波だけが入射す
る。この第１のλ／２板７を、基本波のレ−ザ光Ｌ1 の
偏光方向を９０度回転させるよう、レ−ザ光Ｌ1 の光軸
に対して所定の角度回転させれば、ここに入射したＳ偏
光の基本波のレ−ザ光Ｌ1 はＰ偏光の基本波のレ−ザ光
Ｌ1 に変換されることになる。この状態を第１の状態と
する。

【００１８】この第１の状態から偏光方向を９０度回転
させるよう、上記第１のλ／２板７を回転させれば、Ｐ
偏光のレ−ザ光Ｌ1 は変換されずに透過する。この状態
を第２の状態とする。さらに、上記第１のλ／２板７の
回転角度を第１の状態と第２の状態以外の回転角度に設
定すれば、Ｐ偏光とＳ偏光の成分がその角度に応じた割
合で透過することになる。つまり、上記第１のλ／２板
７は、その回転角度に応じてここに入射した基本波のレ
−ザ光Ｌ1 の偏光を所定の状態に制御することができる
ようになっている。

【００１９】上記第１のλ／２板７で偏光が制御された
基本波のレ−ザ光Ｌ1 は第１のビ−ムスプリッタ９に入
射する。この第１のビ−ムスプリッタ９はＰ偏光の光が
その接合面を透過し、Ｓ偏光の光が上記接合面を反射す
るようになっている。したがって、上記第１のλ／２板
７がＳ偏光の基本波のレ−ザ光Ｌ1 をＰ偏光に変換する
角度に設定されていれば、図２に示すようにその基本波
のレ−ザ光Ｌ1 は上記第１のビ−ムスプリッタ９を透過
して出力ミラ−３から発振出力されることになる。

【００２０】上記第１のλ／２板７がＳ偏光の基本波の
レ−ザ光Ｌ1 をＰ偏光に変換しない角度に設定されてい
る場合、図３に示すように上記第１のλ／２板７から上
記第１のビ−ムスプリッタ８にはＳ偏光の基本波のレ−
ザ光Ｌ1 が入射する。このＳ偏光の基本波のレ−ザ光Ｌ
1 は上記第１のビ−ムスプリッタ９の接合面で反射し、
その反射方向に位相整合がとれる状態で配設されたTYPE
Ｉ型のＫＴＰあるいはＬＢＤなどの非線形結晶１０に入
射する。この非線形結晶１０に入射した基本波のレ−ザ
光Ｌ1 の一部波は波長が２分の１の高調波のレ−ザ光Ｌ
2 に変換されて出射する。

【００２１】上記非線形結晶１０の出射側には基本波と
高調波の両方の波長のレ−ザ光Ｌ1、Ｌ2 を全反射する
折り返し反射ミラ−１１が配置されている。上記非線形
結晶１０を出射した両方の波長のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 は
再び上記非線形結晶１０を透過して第１のビ−ムスプリ
ッタ９に入射する。

【００２２】両方の波長のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 が上記非
線形結晶１０を往復することで、Ｐ偏光の基本波はＳ偏
光に変換され、Ｓ偏光の高調波はＰ偏光に変換される。
したがって、第１のビ−ムスプリッタ９に再度入射した
高調波のレ−ザ光Ｌ2 はこの第１のビ−ムスプリッタ９
を透過し、基本波のレ−ザ光Ｌ1 は反射してレ−ザ媒質
４へ戻り、増幅されて再度、上記第１のλ／２板７を透
過してＳ偏光の状態で上記第１のビ−ムスプリッタ９の
接合面で反射して非線形結晶１０に入射するということ
が繰り返される。

【００２３】図２に示すように、高調波に変換されて上
記第１のビ−ムスプリッタ９を透過したレ−ザ光Ｌ2 は
第２のビ−ムスプリッタ１２に入射する。この第２のビ
−ムスプリッタ１２は上記第１のビ−ムスプリッタ９と
同様、Ｐ偏光の光は透過し、Ｓ偏光の光は反射するよう
になっている。したがって、Ｐ偏光の状態にある高調波
のレ−ザ光Ｌ2 は上記第２のビ−ムスプリッタ１２の接
合面を透過して出射されることになる。

【００２４】上記光共振器１の出力ミラ−３から出射し
た基本波のレ−ザ光Ｌ1 は、図２に示すように第２のλ
／２板１３に入射する。この第２のλ／２板１３は基本
波の偏光をＰ偏光からＳ偏光に変換するよう回転方向が
設定されて配置されている。Ｓ偏光に変換された基本波
のレ−ザ光Ｌ1 は複数の反射ミラ−１４で光路を変換さ
れて上記第２のビ−ムスプリッタ１２に導入される。こ
の第２のビ−ムスプリッタ１２はＳ偏光の光を反射する
から、ここに入射した上記基本波のレ−ザ光Ｌ1 は接合
面で反射して出射する。

【００２５】上記第２のビ−ムスプリッタ１２は、その
接合面を透過する高調波のレ−ザ光Ｌ2 と、接合面で反
射する基本波のレ−ザ光Ｌ1 とが光軸を一致させて出射
するよう、その接合面が位置決めされている。つまり、
接合面の同じ位置に上記基本波と高調波のレ−ザ光Ｌ1
、Ｌ2 が入射するよう、位置決めされている。

【００２６】つぎに上記構成のレ−ザ発振装置の作用に
ついて説明する。まず、図２に示すように基本波のレ−
ザ光Ｌ1 を出力させたい場合には、第１のλ／２板７
を、Ｓ偏光の光がＰ偏光に変換される状態に駆動手段８
によって回転角度を位置決めする。ついで、励起ランプ
５に通電してＹＡＧロッド４を光励起し、基本波のレ−
ザ光Ｌ1 を出力する。この基本波のレ−ザ光Ｌ1 は偏向
素子６でＳ偏光だけが選択され、上記第１のλ／２板７
でＰ偏光に変換される。

【００２７】Ｐ偏光の基本波のレ−ザ光Ｌ1 は第１のビ
−ムスプリッタ９を透過して出力ミラ−４から発振出力
され、第２のλ／２板１３でＳ偏光に変換される。つい
で、反射ミラ−１４で反射して第２のビ−ムスプリッタ
１２に導入され、ここで反射して出力されることにな
る。

【００２８】図３に示すように高調波のレ−ザ光Ｌ2 を
出力させたい場合には、上記第１のλ／２板７がＳ偏光
の光を、そのままの偏光状態で透過するよう回転角度を
位置決めする。ついで、ＹＡＧロッド４を光励起して基
本波のレ−ザ光Ｌ1 を出力すると、そのＳ偏光の成分だ
けが第１のλ／２板７を透過して第１のビ−ムスプリッ
タ９に入射する。

【００２９】第１のビ−ムスプリッタ９はその接合面で
Ｓ偏光の光を反射するから、基本波のレ−ザ光Ｌ1 は非
線形結晶１０に入射してその一部が高調波に変換され
る。非線形結晶１０を出射した基本波と高調波のレ−ザ
光Ｌ1 、Ｌ2 は折り返し反射ミラ−１１で反射して再び
非線形結晶１０を透過する。非線形結晶１０は高調波に
変換したレ−ザ光Ｌ2 をＰ偏光に偏光するから、その高
調波は第１のビ−ムスプリッタ９と第２のビ−ムスプリ
ッタ１２とを透過して出射される。

【００３０】上記非線形結晶１０で高調波に変換されな
い基本波は第１のビ−ムスプリッタ９で反射してレ−ザ
媒質４に戻り、再び非線形結晶に入射して高調波に変換
されるということを繰り返す。したがって、基本波から
高調波への変換効率を高めることができる。

【００３１】図４に示すように、基本波と高調波とを同
時に出力させたい場合には、上記第１のλ／２板７を、
Ｓ偏光の基本波の一部だけをＰ偏光に変換する角度に位
置決めする。その状態でレ−ザ媒質４を光励起すると、
λ／２板７からはＰ偏光の成分とＳ偏光の成分を有する
基本波のレ−ザ光Ｌ1 が第１のビ−ムスプリッタ９に入
射する。

【００３２】第１のビ−ムスプリッタ９に入射したＰ偏
光の基本波のレ−ザ光Ｌはここを透過して出力ミラ−３
から出射し、第２のλ／２板１３でＳ偏光に変換され
る。ついで、複数の反射ミラ−１４で反射して第２のビ
−ムスプリッタ１２に入射し、その接合面で反射して出
射される。

【００３３】上記第１のλ／２板７からのＳ偏光のレ−
ザ光Ｌ1 は第１のビ−ムスプリッタ９の接合面で反射し
て非線形結晶１０を往復し、ここで一部が高調波に変換
される。高調波に変換されることで、そのレ−ザ光Ｌ2
はＳ偏光からＰ偏光に変換される。

【００３４】したがって、Ｐ偏光の高調波レ−ザ光Ｌ2
は第１のビ−ムスプリッタ９と第２のビ−ムスプリッタ
１２とを透過し、この第２のビ−ムスプリッタ１２で反
射した基本波のレ−ザ光Ｌ1 と光軸を一致させて出射す
る。つまり、基本波と高調波とを光軸を一致させて出射
させることができる。

【００３５】その場合、基本波と高調波との割合は、第
１のλ／２板７の角度によって設定することができる。
つまり、第１のλ／２板７から出力されるレ−ザ光Ｌ1
に含まれる偏光成分のうち、Ｐ偏光の成分を多くすれ
ば、基本波の割合を高調波よりも多くすることができ、
逆にすれば高調波の割合を多くすることができる。

【００３６】なお、上記一実施例では第２のλ／２板１
３を所定の回転角度で固定して設け、Ｐ偏光をＳ偏光に
変換したが、第１のλ／２板７と同様、駆動手段によっ
て角度制御できるように設ければ、基本波をＳ偏光だけ
でなく、Ｐ偏光あるいはＰ偏光とＳ偏光とが混合した偏
光状態にし、基本波を第２のビ−ムスプリッタ１２の接
合面で反射させるだけでなく、透過させたり、反射と透
過の両方向に出射させるなどのことができる。また、レ
−ザ発生手段としてはＹＡＧロッドに限られず、他の固
体レ−ザ媒質あるいは気体レ−ザ媒質などであってもよ
い。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように請求項１に記載された
この発明によれば、λ／２板の回転角度を制御するだけ
で、基本波あるいは高調波のレ−ザ光を選択的に出力さ
せることができる。

【００３８】したがって、レ−ザ光の波長の切り換え操
作を容易かつ迅速に行うことができる。請求項２に記載
されたこの発明によれば、基本波と高調波とを光軸を一
致させて出力することができ、しかも出力される基本波
と高調波との割合を、第１のλ／２板の回転角度を制御
することで任意に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の全体構成図。

【図２】同じく基本波のレ−ザ光を出力させる場合に説
明図。

【図３】同じく高調波のレ−ザ光を出力させる場合の説
明図。

【図４】同じく基本波と高調波のレ−ザ光を同時に出力
させる場合の説明図。

【符号の説明】

１…光共振器、２…高反射ミラ−、３…出力ミラ−、４
…ＹＡＧロッド（レ−ザ発生手段）、５…励起ランプ
（レ−ザ発生手段）、６…偏光素子、７…第１のλ／２
板（第１の偏光制御手段）、８…駆動手段、９…第１の
偏光ビ−ムスプリッタ、１０…非線形結晶、１１…折り
返し反射ミラ−、１２…第２のビ−ムスプリッタ、１３
…第２のλ／２板（第２の偏光制御手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高反射ミラ−と出力ミラ−とを離間対向
   させてなる光共振器と、この光共振器内に設けられ励起
   エネルギが入力されることでレ−ザ光を発生するレ−ザ
   発生手段と、このレ−ザ発生手段で発生したレ−ザ光の
   偏光を制御する偏光制御手段と、この偏光制御手段と上
   記出力ミラ−との間に設けられ上記レ−ザ光を偏光状態
   に応じて透過あるいは反射する偏光ビ−ムスプリッタ
   と、この偏光ビ−ムスプリッタで反射するレ−ザ光の光
   路に設けられこのレ−ザ光の一部を基本波から高調波に
   変調する非線形結晶と、この非線形結晶を透過した基本
   波および高調波のレ−ザ光を上記非線形結晶を通して上
   記ビ−ムスプリッタへ戻す折り返し反射ミラ−とを具備
   したことを特徴とするレ−ザ発振装置。
2. 【請求項２】 高反射ミラ−と出力ミラ−とを離間対向
   させてなる光共振器と、この光共振器内に設けられ励起
   エネルギが入力されることでレ−ザ光を発生するレ−ザ
   発生手段と、このレ−ザ発生手段で発生したレ−ザ光の
   偏光を制御する第１の偏光制御手段と、この第１の偏光
   制御手段と上記出力ミラ−との間に設けられ上記レ−ザ
   光を偏光状態に応じて透過あるいは反射する第１の偏光
   ビ−ムスプリッタと、この第１の偏光ビ−ムスプリッタ
   で反射するレ−ザ光の光路に設けられこのレ−ザ光の一
   部を基本波から高調波に変調する非線形結晶と、この非
   線形結晶を透過した基本波および高調波のレ−ザ光を上
   記非線形結晶を通して上記ビ−ムスプリッタへ戻す折り
   返し反射ミラ−と、上記第１のビ−ムスプリッタを透過
   して上記出力ミラ−から発振された基本波のレ−ザ光の
   偏光を制御する第２の偏光制御手段と、この第２の偏光
   制御手段によって偏光が制御された基本波のレ−ザ光お
   よび上記折り返し反射ミラ−で反射して上記第１のビ−
   ムスプリッタを透過した高調波のレ−ザ光がそれぞれ入
   射するとともにこれらが光軸を一致させて出射するよう
   配置された第２のビ−ムスプリッタとを具備したことを
   特徴とするレ−ザ発振装置。