JPH08222792A

JPH08222792A - レーザ増幅器およびレーザ発振器

Info

Publication number: JPH08222792A
Application number: JP2952295A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ueno; 信一上野; Yoshihito Hirano; 嘉仁平野; Kenji Tatsumi; 賢二辰巳
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 1996-08-30
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JP3596068B2

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単かつメンテナンスの容易な構成で、励起
によりレーザ媒質に生じた熱による複屈折効果を補償で
き、小型で増幅または発振効率が向上されたレーザ発振
器または増幅器を得る。【構成】ほぼ平行に配置された第一および第二のレー
ザ媒質と、上記第一および第二のレーザ媒質の間に上記
第一および第二のレーザ媒質にほぼ平行に配置され、上
記第一および第二のレーザ媒質を励起する光源と、上記
第一および第二のレーザ媒質および上記光源を収納した
励起キャビティと、入射点と出射点が異なり、出射光が
入射光に対しほぼ平行に折り返えし、かつ入射光の偏光
状態と出射光の偏光状態が一定の関係にあるプリズム
と、上記第一のレーザ媒質と上記プリズムの間に設置し
た１／２波長板とを備え、上記第一のレーザ媒質から出
射されたレーザ光の偏光を９０度回転させたのちに第二
のレーザ媒質に入射させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレーザ増幅器またはレ
ーザ発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、米国ＣＯＨＥＲＥＮＴ社のカ
タログおよび技術資料に示された型名Ｉｎｆｉｎｉｔｙ
４０−１００パルスＮｄ：ＹＡＧレーザ・システムのレ
ーザ増幅器の部分の構成を示したものである。ここで１
ａおよび１ｂはそれぞれ第一および第二のレーザ媒質、
２は励起光源、３は励起キャビティ、４は９０度ローテ
ータ、５ａおよび５ｂはレンズ、６は真空セル、７は光
を反射させる凹面反射鏡、８は１／４波長板、９は位相
共役鏡、１０は偏光子である。本装置では第一および第
二のレーザ媒質１としてＮｄ：ＹＡＧ、励起光源２とし
てフラッシュランプを用いている。

【０００３】次に動作について説明する。励起キャビテ
ィ３内に配置された２本のレーザ媒質１ａおよび１ｂを
同じ励起光源２で励起しているため、第一および第二の
レーザ媒質に入射する励起光源２からの光の発光スペク
トルおよび発光強度はそれぞれ等しく、第一のレーザ媒
質１ａおよび第二のレーザ媒質１ｂ内に形成される熱分
布は励起光源２を中心としたほぼ対称な熱分布となる。
入力光は偏光子１０を通過することで直線偏光となり、
第一のレーザ媒質１ａに入射するが、励起により生じる
熱による複屈折（以下、熱複屈折と呼ぶ）により位相変
化を受けロッド半径方向の偏光成分およびロッド接線方
向の偏光成分生じる。ここで生じる位相変化量はレーザ
光が通過する第一のレーザ媒質１ａの位置により異な
る。第一のレーザ媒質１ａの出射光は、レンズ５ａ、真
空セル６、凹面反射鏡７、真空セル６、レンズ５ｂおよ
び９０度ローテータ４を通過し、第二のレーザ媒質１ｂ
に入射する。このときレンズ５ａおよび５ｂ、凹面反射
鏡７は第一のレーザ媒質１ａ出射時とほぼ同じレーザビ
ーム径で第一のレーザ媒質１ａ通過時とほぼ同じ熱分布
となる第二のレーザ媒質１ｂの位置を通過するように配
置されている。

【０００４】また、真空セル６はレンズ５ａおよび５ｂ
により集光されたレーザ光が集光点での放電することを
防止するために配置されている。また第二のレーザ媒質
１ｂに入射するレーザ光は９０度ローテータ４により第
一のレーザ媒質出射時の偏光状態と比較して、偏光成分
がそれぞれ９０度回転させられている。第二のレーザ媒
質１ｂでもロッド半径方向の偏光成分およびロッド接線
方向の偏光成分が生じる。しかし第一のレーザ媒質１ａ
および第二のレーザ媒質１ｂを通過するレーザ光の偏光
が互いに９０度回転しているため、第一のレーザ媒質１
ａでロッド半径方向の偏光成分およびロッド接線方向の
偏光成分が生じたものは、第二のレーザ媒質１ｂではそ
れぞれロッド接線方向の偏光方向成分およびロッド半径
方向の偏光成分を生じる。第一のレーザ媒質１ａおよび
第二のレーザ媒質１ｂの熱分布がほぼ励起光源２を中心
とした対称な分布になっているため、受ける熱複屈折に
よるロッド半径方向およびロッド接線方向のそれぞれの
位相変化量は、第一のレーザ媒質１ａおよび第二のレー
ザ媒質１ｂで同じである。このため、熱複屈折により生
じる直線偏光からの変化を補償することができる。第二
のレーザ媒質１ｂを出射したレーザ光は１／４波長板８
を通過し、位相共役鏡９により進行方向を逆進させら
れ、再び１／４波長板８を通過し偏光方向が９０度回転
して第二のレーザ媒質１ｂに入射する。再び第二のレー
ザ媒質１ｂで熱複屈折をうける。第二のレーザ媒質１ｂ
を出射したレーザ光は９０度ローテータ４を通過し偏光
方向をそれぞれ９０度回転させられたのちに、レーザ光
はレンズ５ｂを通過し、真空セル６、凹面反射鏡７、真
空セル６、レンズ５ａを通過し第一のレーザ媒質１ａに
入射する。

【０００５】前述したように、第二のレーザ媒質１ｂで
生じた熱複屈折は第一のレーザ媒質１ａで補償される。
第一のレーザ媒質１ａを出射したレーザ光の偏光は、入
射光と直交しているため偏光子１０より出力光として取
り出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例では、図１３で
示したように、第一のレーザ媒質１ａを出射したレーザ
光を複数の光学素子を介して再び第二のレーザ媒質１ｂ
に入射させるため、装置全体が大きくなるという問題が
あった。具体的には従来例で用いられている真空セル６
は、レーザ光ビーム径が縮小している領域をすべて包含
しなければならないので真空セル６が大きくなり、その
ため装置全体が大きくなるという問題があった。また、
真空セル６はつねの真空に保っておかなくてはならない
ので、装置全体のメンテナンスが複雑になるという問題
があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のレーザ増
幅器は、ほぼ平行に配置された第一および第二のレーザ
媒質と、上記第一および第二のレーザ媒質の間に上記第
一および第二のレーザ媒質にほぼ平行に配置され、上記
第一および第二のレーザ媒質を励起する光源と、上記第
一および第二のレーザ媒質および上記光源を収納した励
起キャビティと、上記第一のレーザ媒質から出射された
レーザ光の偏光を９０度回転させたのちに第二のレーザ
媒質に入射させる手段とを有するレーザ増幅器におい
て、上記手段として、入射点と出射点が異なり、出射光
が入射光に対しほぼ平行に折り返えし、かつ入射光の偏
光状態と出射光の偏光状態が一定の関係にあるプリズム
と、上記第一のレーザ媒質と上記プリズムの間に設置し
た１／２波長板とを備えたものである。

【０００８】請求項２記載のレーザ増幅器は、請求項１
記載のレーザ増幅器と、第二のレーザ媒質のレーザ増幅
器外方の一端側に、上記第二のレーザ媒質からの出射光
を元に戻すよう設置された全反射鏡と、上記第二のレー
ザ媒質の一端側と上記全反射鏡との間に設置された１／
４波長板とを備えたものである。

【０００９】請求項３記載のレーザ増幅器は、請求項１
記載のレーザ増幅器と、第一のレーザ媒質および第二の
レーザ媒質に対してプリズムと反対側に設置され、出射
光を入射光に対しほぼ平行に折り返えし、かつ入射光の
偏光状態と出射光の偏光状態が一定の関係にある第二の
プリズムと、上記第二のレーザ媒質からの出射光を入射
させ、上記第二のレーザ媒質の一端側と上記第二のプリ
ズムとの間に設置された１／２波長板とを備えたもので
ある。

【００１０】請求項４記載のレーザ増幅器は、請求項３
記載のレーザ増幅器と、第一のレーザ媒質のレーザ増幅
器外方の一端側に設置された偏光子と、上記偏光子と第
二のプリズムとの間に設置された９０度ローテータとを
備え、第二のプリズムの出射光を上記９０度ローテータ
を通して上記偏光子に戻し、第一のレーザ媒質に入射さ
せるものである。

【００１１】請求項５記載のレーザ発振器は、請求項１
記載のレーザ増幅器と、第二のレーザ媒質のレーザ増幅
器外方の一端側に、上記第二のレーザ媒質からの出射光
を元に戻すよう設置された全反射鏡と、第一のレーザ媒
質のレーザ増幅器外方の一端側に設置された出力鏡とを
備えたものである。

【００１２】請求項６記載のレーザ発振器は、請求項３
記載のレーザ増幅器と、第一のレーザ媒質のレーザ増幅
器外方の一端側に設置された偏光子と、第二のプリズム
と上記偏光子との間の第二のプリズムの出射光の経路に
順に設置されたレンズと、アイソレータと、旋光子とを
備え、上記第二のプリズムの出射光を上記レンズと、ア
イソレータと、旋光子を通して上記偏光子に戻し、第一
のレーザ媒質に入射させると共に一部を出力するもので
ある。

【００１３】請求項７記載のレーザ増幅器は、ほぼ平行
に配置された第一、第二、第三および第四のレーザ媒質
と、上記第一、第二、第三および第四のレーザ媒質の間
に上記第一、第二、第三および第四のレーザ媒質にほぼ
平行に配置され、上記第一、第二、第三および第四のレ
ーザ媒質を励起する光源と、上記第一、第二、第三およ
び第四のレーザ媒質および上記光源を収納した励起キャ
ビティと、上記第一のレーザ媒質から出射されたレーザ
光の偏光を９０度回転させたのちに第三のレーザ媒質に
入射させる手段と、上記第二のレーザ媒質から出射され
たレーザ光の偏光を９０度回転させたのちに第四のレー
ザ媒質に入射させる手段とを有するレーザ増幅器におい
て、第一のレーザ媒質の一端側に設置され、入射点と出
射点が異なり、出射光が入射光に対しほぼ平行に折り返
えし、かつ入射光の偏光状態と出射光の偏光状態が一定
の関係にある第一のプリズムと、上記第一のレーザ媒質
と第一のプリズムの間に設置した第一の１／２波長板と
を備えて第一のレーザ媒質からの出射光を第二のレーザ
媒質に入射させ、第一のレーザ媒質および第二のレーザ
媒質に対して第一のプリズムと反対側の第二のレーザ媒
質の一端側に設置され、入射点と出射点が異なり、出射
光が入射光に対しほぼ平行に折り返えし、かつ入射光の
偏光状態と出射光の偏光状態が一定の関係にある第二の
プリズムと、上記第二のレーザ媒質と第二のプリズムの
間に設置した第二の１／２波長板と、第二のプリズムと
第三のレーザ媒質との間に設置した９０度ローテータと
を備えて第二のレーザ媒質からの出射光を第三のレーザ
媒質に入射させ、第三のレーザ媒質に対して第一のプリ
ズムと同一側の第三のレーザ媒質の一端側に設置され、
入射点と出射点が異なり、出射光が入射光に対しほぼ平
行に折り返えし、かつ入射光の偏光状態と出射光の偏光
状態が一定の関係にある第三のプリズムと、上記第三の
レーザ媒質と第三のプリズムの間に設置した第三の１／
２波長板とを備えて、第三のレーザ媒質からの出射光を
第四のレーザ媒質に入射させるものである。

【００１４】請求項８記載のレーザ増幅器は、請求項７
記載のレーザ増幅器と、第四のレーザ媒質に対して第二
のプリズムと同一側の第四のレーザ媒質の一端側に、上
記第四のレーザ媒質からの出射光を元に戻すよう設置さ
れた全反射鏡と、上記第四のレーザ媒質の一端側と上記
全反射鏡との間に設置された１／４波長板とを備えたも
のである。

【００１５】請求項９記載のレーザ増幅器は、請求項７
記載のレーザ増幅器と、第一のレーザ媒質に対して第二
のプリズムと同一側の第一のレーザ媒質の一端側に設置
された偏光子と、第四のレーザ媒質に対して第二のプリ
ズムと同一側の第四のレーザ媒質の一端側に設置され、
入射点と出射点が異なり、出射光が入射光に対しほぼ平
行に折り返えし、かつ入射光の偏光状態と出射光の偏光
状態が一定の関係にある第四のプリズムと、上記第四の
レーザ媒質と第四のプリズムの間に設置した第四の１／
２波長板とを備え、第四のレーザ媒質の出射光を上記第
四の１／２波長板を通して上記偏光子に戻し、第一のレ
ーザ媒質に入射させるものである。

【００１６】請求項１０記載のレーザ発振器は、請求項
７記載のレーザ増幅器と、第四のレーザ媒質に対して第
二のプリズムと同一側の第四のレーザ媒質の一端側に、
上記第四のレーザ媒質からの出射光を元に戻すよう設置
された全反射鏡と、第一のレーザ媒質に対して第二のプ
リズムと同一側の第一のレーザ媒質の一端側に設置され
た出力鏡とを備えたものである。

【００１７】請求項１１記載のレーザ発振器は、請求項
９記載のレーザ増幅器と、第四のプリズムと偏光子との
間の第四のプリズムの出射光の経路に順に設置されたレ
ンズと、アイソレータと、旋光子とを備え、上記第四の
プリズムの出射光を上記レンズと、アイソレータと、旋
光子を通して上記偏光子に戻し、第一のレーザ媒質に入
射させると共に一部を出力するものである。

【００１８】

【作用】請求項１〜４の発明に関するレーザ増幅器にお
いては、プリズムおよび１／２波長板を用いることによ
り、第一のレーザ媒質から出射されたレーザ光がほぼ平
行に折り返され、かつ、レーザ光の偏光方向がそれぞれ
９０度回転され、第二のレーザ媒質に入射することを利
用している。これにより、光軸上に配置する光学部品を
減らすこと、特に、真空セルをなくすことができ、光学
部品の少ない簡単な構成でかつメンテナンスが簡単なレ
ーザ増幅器を得ることができる。

【００１９】請求項５、６の発明に関するレーザ発振器
においては、前記プリズムおよび前記１／２波長板を用
いることにより、第一のレーザ媒質から出射されたレー
ザ光がほぼ平行に折り返され、かつ、レーザ光の偏光方
向がそれぞれ９０度回転され、第二のレーザ媒質に入射
することを利用している。これにより光軸上に配置する
光学部品を減らすこと、特に、真空セルをなくすことが
でき、光学部品の少ない簡単な構成で、かつ、メンテナ
ンスが簡単なレーザ発振器を得ることができる。

【００２０】請求項７〜９の発明に関するレーザ増幅器
においては、前記プリズムおよび前記１／２波長板を用
いることにより、第一または第二のレーザ媒質を出射し
たレーザ光がほぼ平行に折り返され、かつ、レーザ光の
偏光方向がそれぞれ９０度回転され、第三または第四の
レーザ媒質に入射することを利用している。これにより
光軸上に配置する光学部品を減らすこと、特に、真空セ
ルをなくすことができ、光学部品の少ない簡単な構成
で、かつ、メンテナンスが簡単なレーザ増幅器を得るこ
とができる。

【００２１】請求項１０、１１の発明に関するレーザ発
振器においては、前記プリズムおよび前記１／２波長板
を用いることにより、第一または第二のレーザ媒質を出
射したレーザ光がほぼ平行に折り返され、かつ、レーザ
光の偏光方向がそれぞれ９０度回転され、第三または第
四のレーザ媒質に入射することを利用している。これに
より光軸上に配置する光学部品を減らすこと、特に、真
空セルをなくすことができ、簡単な構成でかつメンテナ
ンスが簡単なレーザ発振器を得ることができる。

【００２２】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例１の構成を示す図で
ある。図において、１００は全反射を利用してレーザ媒
質１ａから出射したレーザ光の直交する２方向の偏光成
分間の位相差を保持し出射するプリズム、１３は１／２
波長板である。また、図２はプリズムの説明図である。
図において、１００〜１０７はプリズムのそれぞれの面
である。

【００２３】図２に基づいてプリズム１００について説
明する。各斜面は、面１０２が面１０１となす角度は４
５度かつ面１０３となす角度が９０度であり、面１０４
が面１０１となす角度が９０度かつ面１０３となす角度
が４５度、面１０６が面１０１となす角度は９０度かつ
面１０７となす角度は９０度である。

【００２４】図２でおいてｙ軸に対して角度θだけ傾斜
している直線偏光のレーザ光がプリズム１００に入射す
るとする。レーザ光は、プリズム１００へ面１０１の点
Ａから入射する。レーザ光の電界強度ベクトルは図２中
の直交座標のｘ，ｙに沿う、直交する２成分に分けられ
る。ｘ方向の成分は点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの順次全反射され
それぞれの反射はＰ型、Ｓ型、Ｓ型、Ｐ型となる。ここ
でＰ型反射とはレーザ光の電界強度ベクトルが、レーザ
光の進行方向ベクトルと反射面の法線ベクトルを含む面
に対して平行である反射であり、またＳ型反射とはレー
ザ光の電界強度ベクトルが、レーザ光の進行方向ベクト
ルと反射面の法線ベクトルを含む面に対して垂直である
反射のことである。また、ｙ方向の成分は点Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅでの全反射はＳ型、Ｐ型、Ｐ型、Ｓ型となる。全
反射による電界の位相変化は通常、入射角度、Ｐ型反
射、Ｓ型反射により異なるが、プリズム１００では、電
界強度ベクトルのｘ方向成分、ｙ方向成分ともに２回ず
つ、Ｐ型反射、Ｓ型反射を行うため、プリズム１００を
通過した両方向成分に位相差は生じない。このため点Ａ
での偏光は、点Ｆで保存される。

【００２５】以上によりレーザ光はプリズム１００によ
り、レーザの偏光方向を保持したままほぼ平行に折り返
される。

【００２６】プリズム１００と１／２波長板１３による
レーザ光の偏光方向についてジョーンズ行列を用いて説
明する。レーザ光の偏光は直交するｘ軸、ｙ軸の２つの
成分で表される。この時、任意のレーザ光の偏光は次式
であらわされる。

【００２７】

【数１】

【００２８】プリズム１００のジョーンズ行列は、入射
時と出射時で位相差が変化せず、ｙ軸の方向が逆転する
ため、次式で表せる。

【００２９】

【数２】

【００３０】１／２波長板１３は、遅軸がｘ軸よりφだ
け傾いているとする。１／２波長板１３のジョーンズ行
列は次式で表せる。

【００３１】

【数３】

【００３２】式（２）および式（３）よりプリズム１０
０および１／２波長板１３の合成のジョーンズ行列は、
式（２）および式（３）の行列の積で表せ、次式とな
る。

【００３３】

【数４】

【００３４】偏光成分（Ｅｘ，Ｅｙ）で１／２波長板、
プリズム１００に入射したレーザ光のプリズム出射時の
偏光成分（Ｅｘ’，Ｅｙ’）は次式となる。

【００３５】

【数５】

【００３６】プリズム１００と１／２波長板１３を組み
合わせることにより、レーザ光の偏光方向が９０度回転
するとすれば、次式が成立する。

【００３７】

【数６】

【００３８】式（６）を満たす条件はφ＝４５度また
は、φ＝１３５度となる。以上から、φを前述の値にと
れば、プリズム１００と１／２波長板１３を組み合わせ
ることにより、レーザ光をほぼ平行に折り返し、かつ任
意のレーザ光の偏光を９０度回転させることができる。

【００３９】動作について説明する。図１の構成では、
図１３と同様に第一および第二の２本のレーザ媒質１ａ
および１ｂを１本の励起光源で励起していることから、
第一のレーザ媒質１ａと第二のレーザ媒質１ｂの熱分布
は励起光源２を中心としたほぼ対称な熱分布となる。第
一のレーザ媒質１ａに入射する入力光は、第一のレーザ
媒質１ａを直進するにしたがって熱複屈折の影響を受け
ロッド半径方向およびロッド接線方向の偏光成分が生じ
る。生じた偏光成分の大きさおよび方向はロッド断面内
の位置により異なる。第一のレーザ媒質１ａから出射さ
れた光は、１／２波長板１３を通過し、プリズム１００
に入射する。プリズム１００の出射光は上述のように偏
光方向を９０度回転させられかつほぼ平行に折り返され
て第二のレーザ媒質１ｂに入射する。第二のレーザ媒質
１ｂでも前記第一のレーザ媒質１ａと同様に複屈折を受
けるが、偏光方向が９０度回転していることおよび第一
のレーザ媒質１ａおよび第二のレーザ媒質１ｂの熱分布
が、励起光源２を中心としてほぼ対称であるからロッド
半径方向およびロッド接線方向にうける位相変化量は、
それぞれ第一のレーザ媒質１ａで受けたロッド接線方向
およびロッド半径方向と等しいため、ロッド半径方向と
ロッド接線方向での位相差は０となり熱複屈折による直
線偏光からの変化が補償される。

【００４０】以上の作用により、光学部品が少ない簡単
な構成で熱複屈折を補償することができる。光学部品が
少ないことから固体レーザ装置の小型化がはかれる。真
空セルを用いないため、装置のメンテナンスが簡単にな
る。プリズムに入射および出射するレーザ光がほぼ平行
であるため、レーザ装置の組み立ておよび調整が容易に
なるという利点がある。

【００４１】実施例２．図３は本発明の実施例２を示す
図である。図において、５０は上述したレーザ増幅器で
ある。

【００４２】次に動作について説明する。入力光は偏光
子１０を通過することで直線偏光となり、レーザ増幅器
５０に入射する。レーザ増幅器５０に入射した入力光
は、上述したように熱複屈折の影響が補償され、レーザ
増幅器５０から出射される。レーザ増幅器５０を出射し
た入力光は、１／４波長板８を通過し、全反射鏡１１で
反射され、レーザ光は逆進し、再び１／４波長板８を通
過する。１／４波長板８を２回通過しているので、偏光
は９０度回転している。入力光は再びレーザ増幅器５０
に入射するが、ここでも上述したよに熱複屈折の影響は
補償され、出射される。レーザ増幅器５０を出射したレ
ーザ光の偏光は、入射光と直交しているため偏光子１０
より出力光として取り出される。

【００４３】以上の作用により、光学部品が少ない簡単
な構成で熱複屈折を補償することができる。光学部品が
少ないことからレーザ発振器の小型化がはかれる。真空
セルがないためメンテナンスが簡単になる。プリズムに
入射および出射するレーザ光がほぼ平行であるため、レ
ーザ装置の組み立ておよび調整が容易になるという利点
がある。

【００４４】実施例３．図４は本発明の実施例３を示す
図である。図において、１００ａは第二の入射光と出射
光の偏光方向を保持するプリズム、１３ａは第二の１／
２波長板である。

【００４５】本実施例では、レーザ増幅器５０に正対す
るように第二のプリズム１００ａを配置し、レーザ光が
循環するようにしている。続いて動作について説明す
る。偏光子１０を通過することにより直線偏光となった
レーザ光は、レーザ増幅器５０に入射する。レーザ増幅
器５０に入射した入力光は、上述したように熱複屈折が
補償されレーザ増幅器５０から出射され、第二の１／２
波長板１３ａと第二のプリズム１００ａに入射する。第
二のプリズムを通過したレーザ光の偏光は、入力光と平
行であるため、偏光子１０で出力として取り出される。

【００４６】以上の作用により、光学部品が少ない簡単
な構成で熱複屈折を補償することができる。光学部品が
少ないことからレーザ発振器の小型化がはかれる。真空
セルがないためメンテナンスが簡単である。プリズムに
入射および出射するレーザ光がほぼ平行であるため、レ
ーザ装置の組み立ておよび調整が容易になるという利点
がある。

【００４７】実施例４．図５は本発明の実施例４を示す
図である。

【００４８】本実施例では、レーザ増幅器５０に正対す
るように第二のプリズム１００ａを配置し、レーザ光が
循環するようにしている。続いて動作について説明す
る。偏光子１０を通過することにより直線偏光となった
レーザ光は、レーザ増幅器５０に入射する。レーザ増幅
器５０に入射した入力光は、上述したように熱複屈折が
補償され出射され、第二の１／２波長板１３ａ、第二の
プリズム１００ａ、９０度ローテータ４に入射する。９
０度ローテータ４を通過したレーザ光の偏光は入力光と
直交しているであるため、偏光子１０を通過し、再びレ
ーザ増幅器５０、第二の１／２波長板１３ａ、第二のプ
リズム１００ａ、９０度ローテータ４に入射する。２回
目に９０度ローテータ４を通過したレーザ光の偏光は入
力光と平行であるため、偏光子１０で出力として取り出
される。

【００４９】以上の作用により、光学部品が少ない簡単
な構成で熱複屈折を補償することができる。光学部品が
少ないことからレーザ発振器の小型化がはかれる。ま
た、レーザ増幅器５０を２回通過するので、増幅効率が
向上する。真空セルがないためメンテナンスが簡単にな
る。プリズムに入射および出射するレーザ光がほぼ平行
であるため、レーザ装置の組み立ておよび調整が容易に
なるという利点がある。

【００５０】実施例５．図６は本発明の実施例５を示す
図である。

【００５１】動作について説明する。レーザ光はレーザ
増幅器５０に入射する。レーザ増幅器５０に入射したレ
ーザ光は、上述したように熱複屈折を補償されてレーザ
増幅器５０から出射し、全反射鏡１１で反射され、逆進
する。全反射鏡１１で反射され逆進したレーザ光は、再
びレーザ増幅器５０に入射するがこのときも上述したよ
うに熱複屈折が補償され、レーザ増幅器から出射され
る。レーザ増幅器５０を出射したレーザ光の一部は出力
鏡１２を通過して出力光として取り出される。

【００５２】以上の作用により、光学部品が少ない簡単
な構成で熱複屈折を補償することができる。光学部品が
少ないことからレーザ発振器の小型化がはかれる。真空
セルがないことからメンテナンスが簡単になる。プリズ
ムに入射および出射するレーザ光がほぼ平行であるた
め、レーザ装置の組み立ておよび調整が容易になるとい
う利点がある。

【００５３】実施例６．図７は本発明の実施例６を示す
図である。図において、１５は出力結合量を調整する旋
光子、１６はレーザ光の進行方向を規定するアイソレー
タ、１７はビーム径を調整するためのレンズである。

【００５４】本実施例で、レーザ増幅器５０と第二のプ
リズム１００ａは正対し、レーザ光が循環するように配
置されている。続いて動作について説明する。レーザ増
幅器５０に入射したレーザ光は上述したように熱複屈折
を補償され、出射される。レーザ増幅器５０から出射さ
れたレーザ光は第二の１／２波長板１３ａと第二のプリ
ズム１００ａに入射する。第二のプリズム１００ａを通
過したレーザ光は、レンズ１７を通過し、レーザビーム
径を調整され、偏光方向を９０度回転され、アイソレー
タ１６を通過し、旋光子１５により出力量を調整された
のち、偏光子１０でレーザ光の一部が出力として取り出
される。

【００５５】以上の作用により、光学部品が少ない簡単
な構成で熱複屈折を補償することができる。光学部品が
少ないことからレーザ発振器の小型化がはかれる。真空
セルがないことから、メンテナンスが簡単になる。プリ
ズムに入射および出射するレーザ光がほぼ平行であるた
め、レーザ装置の組み立ておよび調整が容易になるとい
う利点がある。

【００５６】実施例７．図８は本発明の実施例７を示す
図である。

【００５７】動作について説明する。レーザ媒質１ａ〜
１ｄは同一の励起光源２で励起されているので、第一〜
第四のレーザ媒質に入射する励起光源２からの光の発光
スペクトルおよび発光強度はそれぞれ等しく、第一およ
び第二および第三および第四のレーザ媒質１は励起光源
２を中心としたほぼ４５度回転対称な熱分布をもつ。レ
ーザ光は、第一のレーザ媒質１ａに入射するが、熱複屈
折の影響を受けロッド半径方向およびロッド接線方向の
偏光成分が生じる。生じた偏光成分は大きさおよび方向
はロッド断面内の位置により異なる。第一のレーザ媒質
１ａから出射されたレーザ光は、第一の１／２波長板１
３ａと第一のプリズム１００ａに入射するが、プリズム
１００ａの出射光は上述のように偏光方向を９０度回転
させられかつほぼ平行に折り返されレーザ光は第二のレ
ーザ媒質１ｂに入射する。第二のレーザ媒質１ｂでも前
記第一のレーザ媒質１ａと同様に熱複屈折を受ける。第
二のレーザ媒質１ｂから出射されたレーザ光は、第二の
１／２波長板１３ｂと第二のプリズム１００ｂに入射す
る。プリズム１００ｂから出射されたレーザ光は、上述
したように偏光方向を９０度回転されたのち、９０度ロ
ーテータ４に入射し、偏光方向を９０度回転させられた
のちに第三のレーザ媒質１ｃに入射する。第三のレーザ
媒質１ｃに入射し、熱複屈折の影響を受けるが、第一の
レーザ媒質１ａおよび第三のレーザ媒質１ｃの熱分布が
励起光源２を中心としてほぼ対称なことおよび互いに偏
光方向が９０度回転していることからロッド半径方向お
よびロッド接線方向にうける位相変化量は、それぞれ第
一のレーザ媒質１ａで受けたロッド接線方向およびロッ
ド半径方向と等しいため、ロッド半径方向とロッド接線
方向での位相差は０となり第一のレーザ媒質で生じた熱
複屈折が第三のレーザ媒質１ｃで補償され、レーザ光は
第三のレーザ媒質１ｃから出射される。第三のレーザ媒
質１ｃから出射されたレーザ光は、第三の１／２波長板
１３ｃと第三のプリズム１００ｃに入射する。第三のプ
リズム１００ｃから出射されたレーザ光は偏光方向を９
０度回転させられ、第四のレーザ媒質１ｄに入射する。
第四のレーザ媒質１ｄでも前記第三のレーザ媒質１ｃと
同様に熱複屈折を受けるが、第二のレーザ媒質１ｂおよ
び第四のレーザ媒質１ｄの熱分布が励起光源２を中心と
してほぼ対称なことおよび互いに偏光方向が９０度回転
していることからロッド半径方向およびロッド接線方向
にうける位相変化量は、それぞれ第二のレーザ媒質１ｂ
で受けたロッド接線方向およびロッド半径方向と等しい
ため、ロッド半径方向とロッド接線方向での位相差は０
となり熱複屈折が補償され第四のレーザ媒質１ｄから出
射される。

【００５８】以上のように第一のレーザ媒質１ａで生じ
た熱複屈折は第三のレーザ媒質１ｃで補償され、また第
二のレーザ媒質１ｂで生じた熱複屈折は第四のレーザ媒
質１ｄで補償される。以上の作用により、光学部品が少
ない簡単な構成で熱複屈折を補償することができる。光
学部品が少ないことからレーザ装置の小型化がはかれ
る。真空セルがないことから、メンテナンスが簡単にな
る。プリズムに入射および出射するレーザ光がほぼ平行
であるため、レーザ装置の組み立ておよび調整が容易に
なるという利点がある。

【００５９】実施例８．図９は本発明の実施例８を示す
図である。図において、６０はレーザ増幅器である。

【００６０】次に動作について説明する。入力光は偏光
子１０を通過することで直線偏光となり、レーザ増幅器
６０に入射する。レーザ増幅器６０では上述したように
熱複屈折の影響が補償され、レーザ増幅器６０から出射
される。レーザ増幅器６０を出射した光は、１／４波長
板８を通過し、全反射鏡１１で反射され、レーザ光は逆
進し、再び１／４波長板８を通過する。１／４波長板８
を２回通過しているので、偏光は９０度回転している。
入力光は再びレーザ増幅器６０に入射するが、ここでも
上述したように熱複屈折の影響が補償され、出射され
る。レーザ増幅器６０を出射したレーザ光の偏光は、入
射光と直交しているため偏光子１０より出力光として取
り出される。

【００６１】以上の作用により、光学部品が少ない簡単
な構成で熱複屈折を補償することができる。光学部品が
少ないことからレーザ発振器の小型化がはかれる。真空
セルがないため、メンテナンスが簡単になる。プリズム
に入射および出射するレーザ光が平行であるため、レー
ザ装置の組み立ておよび調整が容易になるという利点が
ある。

【００６２】実施例９．図１０は本発明の実施例９を示
す図である。図において、１００ｄは第四の入射光と出
射光の偏光方向を保持するプリズム、１３ｄは第四の１
／２波長板である。

【００６３】本実施例では、レーザ増幅器６０の第一の
レーザ媒質１ａの端面および第四のレーザ媒質１ｄの端
面および第一のプリズム１００ａに正対するように第四
のプリズム１００ｄを配置し、レーザ光が循環するよう
にしている。続いて動作について説明する。偏光子１０
を通過することにより直線偏光となったレーザ光は、レ
ーザ増幅器６０に入射する。レーザ増幅器６０に入射し
た入力光は、上述したように熱複屈折が補償されて、出
射され、第四の１／２波長板１３ｄと第四のプリズム１
００ｄに入射する。偏光方向を９０度回転して第四のプ
リズム１００ｄを出射したレーザ光の偏光は入力光と直
交しているため、偏光子１０で出力として取り出され
る。

【００６４】以上の作用により、光学部品が少ない簡単
な構成で熱複屈折を補償することができる。光学部品が
少ないことからレーザ発振器の小型化がはかれる。真空
セルがないためメンテナンスが簡単になる。プリズムに
入射および出射するレーザ光がほぼ平行であるため、レ
ーザ装置の組み立ておよび調整が容易になるという利点
がある。

【００６５】実施例１０．図１１は本発明の実施例１０
を示す図である。

【００６６】動作について説明する。レーザ光はレーザ
増幅器６０に入射する。レーザ光は、レーザ増幅器６０
で上述したように熱複屈折を補償されて出射し、全反射
鏡１１で反射され逆進する。全反射鏡１１で反射され逆
進したレーザ光は、再びレーザ増幅器６０に入射するが
このときも上述したように熱複屈折が補償され、レーザ
増幅器から出射される。レーザ増幅器６０を出射したレ
ーザ光の一部は出力鏡１２を通過して出力光として取り
出される。

【００６７】以上の作用により、光学部品が少ない簡単
な構成で熱複屈折を補償することができる。光学部品が
少ないことからレーザ発振器の小型化がはかれる。真空
セルがないためメンテナンスが簡単になる。プリズムに
入射および出射するレーザ光が平行であるため、レーザ
装置の組み立ておよび調整が容易になるという利点があ
る。

【００６８】実施例１１．図１２は本発明の実施例１１
を示す図である。

【００６９】本実施例で、レーザ増幅器６０の第一のレ
ーザ媒質１ａの端面および第四のレーザ媒質１ｄおよび
第一のプリズム１００ａと第四のプリズム１００ｄは正
対し、レーザ光が循環するように配置されている。続い
て動作について説明する。レーザ増幅器６０に入射した
レーザ光は上述したように熱複屈折を補償され、出射さ
れる。レーザ増幅器５０から出射されたレーザ光は第四
の１／２波長板１３ｄと第二のプリズム１００ｄに入射
する。第四のプリズム１００ｄを通過したレーザ光は、
レンズ１７を通過し、レーザビーム径を調整され、偏光
方向を９０度回転され、アイソレータ１６を通過し、旋
光子１５により出力量を調整されたのち、偏光子１０で
レーザ光の一部が出力として取り出される。

【００７０】以上の作用により、光学部品が少ない簡単
な構成で熱複屈折を補償することができる。光学部品が
少ないことからレーザ発振器の小型化がはかれる。真空
セルがないことからメンテナンスが簡単になる。プリズ
ムに入射および出射するレーザ光がほぼ平行であるた
め、レーザ装置の組み立ておよび調整が容易になるとい
う利点がある。

【００７１】

【発明の効果】請求項１〜４記載の発明によれば、簡単
かつメンテナンスが容易な構成で、励起によりレーザ媒
質に生じた熱による複屈折効果を補償でき、小型で増幅
効率が向上されたレーザ増幅器を得られるという効果が
ある。

【００７２】また、請求項４記載の発明によれば、レー
ザ光がレーザ増幅器を２回通過するので、増幅効率をさ
らに向上できる。

【００７３】請求項５、６記載の発明によれば、簡単か
つメンテナンスが容易な構成で、励起によりレーザ媒質
に生じた熱による複屈折効果を補償でき、小型で発振効
率が向上されたレーザ発振器を得られるという効果があ
る。

【００７４】また、請求項６記載の発明によれば、レー
ザ光が循環するので、発振効率をさらに向上できる。

【００７５】請求項７〜９記載の発明によれば、簡単か
つメンテナンスが容易な構成で、励起によりレーザ媒質
に生じた熱による複屈折効果を補償でき、小型で増幅効
率が向上されたレーザ増幅器を得られるという効果があ
る。

【００７６】また、請求項８記載の発明によれば、レー
ザ光がレーザ増幅器を２回通過するので、増幅効率をさ
らに向上できる。

【００７７】また、請求項９記載の発明によれば、レー
ザ光が循環するので、増幅効率をさらに向上できる。

【００７８】請求項１０、１１記載の発明によれば、簡
単かつメンテナンスが容易な構成で、励起によりレーザ
媒質に生じた熱による複屈折効果を補償でき、小型で発
振効率が向上されたレーザ発振器を得られるという効果
がある。

【００７９】また、請求項１１記載の発明によれば、レ
ーザ光が循環するので、発振効率をさらに向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるレーザ増幅器の構
成図である。

【図２】この発明の偏光保持するプリズムの説明図で
ある。

【図３】この発明の実施例２によるレーザ増幅器の構
成図である。

【図４】この発明の実施例３によるレーザ発振器の構
成図である。

【図５】この発明の実施例４によるレーザ発振器の構
成図である。

【図６】この発明の実施例５によるレーザ発振器の構
成図である。

【図７】この発明の実施例６によるレーザ発振器の構
成図である。

【図８】この発明の実施例７によるレーザ増幅器の構
成図である。

【図９】この発明の実施例８によるレーザ増幅器の構
成図である。

【図１０】この発明の実施例９によるレーザ増幅器の
構成図である。

【図１１】この発明の実施例１０によるレーザ発振器
の構成図である。

【図１２】この発明の実施例１１によるレーザ発振器
の構成図である。

【図１３】従来例のレーザ増幅器の構成図である。

【符号の説明】

１レーザ媒質、２励起光源、３励起キャビティ、
４９０度ローテータ、５集光レンズ、６真空セ
ル、７凹面反射鏡、８１／４波長板、９位相共役
鏡、１０偏光子、１１全反射鏡、１２出力鏡、１
３１／２波長板、１５旋光子、１６アイソレー
タ、１７レンズ、５０レーザ増幅器、６０レーザ
増幅器、１００プリズム、１０１〜１０７面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ平行に配置された第一および第二の
レーザ媒質と、上記第一および第二のレーザ媒質の間に
上記第一および第二のレーザ媒質にほぼ平行に配置さ
れ、上記第一および第二のレーザ媒質を励起する光源
と、上記第一および第二のレーザ媒質および上記光源を
収納した励起キャビティと、上記第一のレーザ媒質から
出射されたレーザ光の偏光を９０度回転させたのちに第
二のレーザ媒質に入射させる手段とを有するレーザ増幅
器において、上記手段として、入射点と出射点が異な
り、出射光が入射光に対しほぼ平行に折り返えし、かつ
入射光の偏光状態と出射光の偏光状態が一定の関係にあ
るプリズムと、上記第一のレーザ媒質と上記プリズムの
間に設置した１／２波長板とを備えたことを特徴とする
レーザ増幅器。
【請求項２】請求項１記載のレーザ増幅器と、第二の
レーザ媒質のレーザ増幅器外方の一端側に、上記第二の
レーザ媒質からの出射光を元に戻すよう設置された全反
射鏡と、上記第二のレーザ媒質の一端側と上記全反射鏡
との間に設置された１／４波長板とを備えたことを特徴
とするレーザ増幅器。
【請求項３】請求項１記載のレーザ増幅器と、第一の
レーザ媒質および第二のレーザ媒質に対してプリズムと
反対側に設置され、出射光を入射光に対しほぼ平行に折
り返えし、かつ入射光の偏光状態と出射光の偏光状態が
一定の関係にある第二のプリズムと、上記第二のレーザ
媒質からの出射光を入射させ、上記第二のレーザ媒質の
一端側と上記第二のプリズムとの間に設置された１／２
波長板とを備えたことを特徴とするレーザ増幅器。
【請求項４】請求項３記載のレーザ増幅器と、第一の
レーザ媒質のレーザ増幅器外方の一端側に設置された偏
光子と、上記偏光子と第二のプリズムとの間に設置され
た９０度ローテータとを備え、第二のプリズムの出射光
を上記９０度ローテータを通して上記偏光子に戻し、第
一のレーザ媒質に入射させることを特徴とするレーザ増
幅器。
【請求項５】請求項１記載のレーザ増幅器と、第二の
レーザ媒質のレーザ増幅器外方の一端側に、上記第二の
レーザ媒質からの出射光を元に戻すよう設置された全反
射鏡と、第一のレーザ媒質のレーザ増幅器外方の一端側
に設置された出力鏡とを備えたことを特徴とするレーザ
発振器。
【請求項６】請求項３記載のレーザ増幅器と、第一の
レーザ媒質のレーザ増幅器外方の一端側に設置された偏
光子と、第二のプリズムと上記偏光子との間の第二のプ
リズムの出射光の経路に順に設置されたレンズと、アイ
ソレータと、旋光子とを備え、上記第二のプリズムの出
射光を上記レンズと、アイソレータと、旋光子を通して
上記偏光子に戻し、第一のレーザ媒質に入射させると共
に一部を出力することを特徴とするレーザ発振器。
【請求項７】ほぼ平行に配置された第一、第二、第三
および第四のレーザ媒質と、上記第一、第二、第三およ
び第四のレーザ媒質の間に上記第一、第二、第三および
第四のレーザ媒質にほぼ平行に配置され、上記第一、第
二、第三および第四のレーザ媒質を励起する光源と、上
記第一、第二、第三および第四のレーザ媒質および上記
光源を収納した励起キャビティと、上記第一のレーザ媒
質から出射されたレーザ光の偏光を９０度回転させたの
ちに第三のレーザ媒質に入射させる手段と、上記第二の
レーザ媒質から出射されたレーザ光の偏光を９０度回転
させたのちに第四のレーザ媒質に入射させる手段とを有
するレーザ増幅器において、第一のレーザ媒質の一端側
に設置され、入射点と出射点が異なり、出射光が入射光
に対しほぼ平行に折り返えし、かつ入射光の偏光状態と
出射光の偏光状態が一定の関係にある第一のプリズム
と、上記第一のレーザ媒質と第一のプリズムの間に設置
した第一の１／２波長板とを備えて第一のレーザ媒質か
らの出射光を第二のレーザ媒質に入射させ、第一のレー
ザ媒質および第二のレーザ媒質に対して第一のプリズム
と反対側の第二のレーザ媒質の一端側に設置され、入射
点と出射点が異なり、出射光が入射光に対しほぼ平行に
折り返えし、かつ入射光の偏光状態と出射光の偏光状態
が一定の関係にある第二のプリズムと、上記第二のレー
ザ媒質と第二のプリズムの間に設置した第二の１／２波
長板と、第二のプリズムと第三のレーザ媒質との間に設
置した９０度ローテータとを備えて第二のレーザ媒質か
らの出射光を第三のレーザ媒質に入射させ、第三のレー
ザ媒質に対して第一のプリズムと同一側の第三のレーザ
媒質の一端側に設置され、入射点と出射点が異なり、出
射光が入射光に対しほぼ平行に折り返えし、かつ入射光
の偏光状態と出射光の偏光状態が一定の関係にある第三
のプリズムと、上記第三のレーザ媒質と第三のプリズム
の間に設置した第三の１／２波長板とを備えて、第三の
レーザ媒質からの出射光を第四のレーザ媒質に入射させ
ることを特徴とするレーザ増幅器。
【請求項８】請求項７記載のレーザ増幅器と、第四の
レーザ媒質に対して第二のプリズムと同一側の第四のレ
ーザ媒質の一端側に、上記第四のレーザ媒質からの出射
光を元に戻すよう設置された全反射鏡と、上記第四のレ
ーザ媒質の一端側と上記全反射鏡との間に設置された１
／４波長板とを備えたことを特徴とするレーザ増幅器。
【請求項９】請求項７記載のレーザ増幅器と、第一の
レーザ媒質に対して第二のプリズムと同一側の第一のレ
ーザ媒質の一端側に設置された偏光子と、第四のレーザ
媒質に対して第二のプリズムと同一側の第四のレーザ媒
質の一端側に設置され、入射点と出射点が異なり、出射
光が入射光に対しほぼ平行に折り返えし、かつ入射光の
偏光状態と出射光の偏光状態が一定の関係にある第四の
プリズムと、上記第四のレーザ媒質と第四のプリズムの
間に設置した第四の１／２波長板とを備え、第四のレー
ザ媒質の出射光を上記第四の１／２波長板を通して上記
偏光子に戻し、第一のレーザ媒質に入射させることを特
徴とするレーザ増幅器。
【請求項１０】請求項７記載のレーザ増幅器と、第四
のレーザ媒質に対して第二のプリズムと同一側の第四の
レーザ媒質の一端側に、上記第四のレーザ媒質からの出
射光を元に戻すよう設置された全反射鏡と、第一のレー
ザ媒質に対して第二のプリズムと同一側の第一のレーザ
媒質の一端側に設置された出力鏡とを備えたことを特徴
とするレーザ発振器。
【請求項１１】請求項９記載のレーザ増幅器と、第四
のプリズムと偏光子との間の第四のプリズムの出射光の
経路に順に設置されたレンズと、アイソレータと、旋光
子とを備え、上記第四のプリズムの出射光を上記レンズ
と、アイソレータと、旋光子を通して上記偏光子に戻
し、第一のレーザ媒質に入射させると共に一部を出力す
ることを特徴とするレーザ発振器。