JPH09246632A - Gas laser resonator - Google Patents

Gas laser resonator

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JPH09246632A
JPH09246632A JP7523396A JP7523396A JPH09246632A JP H09246632 A JPH09246632 A JP H09246632A JP 7523396 A JP7523396 A JP 7523396A JP 7523396 A JP7523396 A JP 7523396A JP H09246632 A JPH09246632 A JP H09246632A
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JP
Japan
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laser
resonator
optical
light
gas laser
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Application number
JP7523396A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Nagai
亨 永井
Mikio Muro
幹雄 室
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas laser oscillator which provides a high-power and high-optical quality laser with a small beam spread angle and is capable of being easily Q-switched. SOLUTION: This oscillator is divided into an optical resonator and optical amplifier 4; the resonator is disposed across a gas passage to flow a laser medium and outputs a high-optical quality laser having a comparatively low power, the amplifier 4 has total reflection mirrors 41-44 opposed across the passage 1 to form an amplifier 4 in the space passing this passage 1, a beam expander 3 expands the beam of an output laser light 21 received from the resonator and transmits it to the amplifier 4 which amplifies the beam to radiate a high-power beam.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気体レーザ発振器
に関し、特に、光質のよい大容量気体レーザを効率よく
発振するレーザ共振器と増幅器の構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas laser oscillator, and more particularly to a structure of a laser resonator and an amplifier that efficiently oscillates a large-capacity gas laser with good light quality.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ装置には、光を誘導放出によって
増幅するレーザ媒質と、光を帰還してレーザの共振条件
を満足するための光共振器とが必要である。光共振器
は、光を反射する反射器とから成っている。光共振器は
中間にレーザ媒質を挟んで形成され、レーザ媒質が基底
状態に落ち込むときに放出する光エネルギーを集結して
レーザ光として取り出せるようになっている。
2. Description of the Related Art A laser device requires a laser medium for amplifying light by stimulated emission and an optical resonator for returning the light to satisfy the resonance condition of the laser. The optical resonator is composed of a reflector that reflects light. The optical resonator is formed in the middle with a laser medium sandwiched therebetween, and is designed to collect the light energy emitted when the laser medium falls to the ground state and extract it as laser light.

【0003】大出力レーザ発振器では、より多くの媒質
からエネルギーを獲得するため大きな開口をもったミラ
ーを対向させて用いており、共振器に閉じ込められるエ
ネルギーも強大になっている。従って、レーザビーム径
も大きく、例えばヨウ素レーザに安定型共振器を適用す
れば20から30程度と高次のガウスモードを有するの
で、レーザ装置から放出されるレーザ光は発散性が高
く、光質の悪いビームとなる。また、共振器内の高いエ
ネルギーのためミラーホールダが熱歪みを起こし、光軸
が不安定になりやすい。
In a high-power laser oscillator, mirrors having large apertures are used facing each other in order to obtain energy from a larger amount of medium, and the energy trapped in the resonator is also large. Therefore, the laser beam diameter is large, and if a stable resonator is applied to, for example, an iodine laser, it has a high-order Gaussian mode of about 20 to 30, so that the laser light emitted from the laser device has a high divergence and a high quality. It becomes a bad beam. Further, the high energy in the resonator causes thermal distortion of the mirror holder, which tends to make the optical axis unstable.

【0004】ガウスモードを低次化するため、共振器中
に小径の孔を有するアパーチャを挿入しようとしても、
ビーム径が細くなり大出力が得られず現実的でない。ま
た、共振器内の発生熱も大きく、共振器反射鏡が加熱に
より歪んだりして光の質を悪化させる原因になる。ま
た、電気光学結晶や機械式チョッパなどのQスイッチ素
子を導波路中に挿入してパルス状のレーザビームを出力
させるようにすると、導波路中のエネルギーが大きいた
め、挿入したスイッチ素子の耐久性とエネルギー損失が
問題となる。
In order to lower the Gaussian mode, even if an aperture having a small diameter hole is inserted into the resonator,
The beam diameter becomes thin and a large output cannot be obtained, which is not realistic. Further, the heat generated in the resonator is also large, which causes the resonator reflector to be distorted due to heating, thereby deteriorating the quality of light. Moreover, when a Q-switch element such as an electro-optic crystal or a mechanical chopper is inserted into the waveguide to output a pulsed laser beam, the energy in the waveguide is large, so the durability of the inserted switch element is high. And energy loss becomes a problem.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、光の質のよい大容量レーザを出力
するレーザ共振器を提供することにある。また、別の課
題として、大出力レーザでありながら簡便にQスイッチ
ができるレーザ共振器を提供することがある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser resonator which outputs a large capacity laser with good light quality. Another object is to provide a laser resonator that is a high-power laser and can be easily Q-switched.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の気体レーザ共振器は、光を増幅するレーザ
媒質を流通させる流路と、その流路を含み共振器反射鏡
の間にレーザ媒質を形成する光共振器と、光共振器の出
力レーザ光の光束を拡大するビームエキスパンダと、上
記流路を挟んで全反射鏡を対向配置してその流路を通過
する空間中にレーザ媒質を形成し、ビームエキスパンダ
で拡幅された光をレーザ媒質で増幅して出射する増幅器
とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a gas laser resonator according to the present invention has a flow path through which a laser medium that amplifies light is circulated, and a resonator reflecting mirror including the flow path. An optical resonator that forms a laser medium, a beam expander that expands the luminous flux of the output laser light of the optical resonator, and a total reflection mirror that are arranged to face each other with the flow path sandwiched in the space that passes through the flow path. An amplifier for forming a laser medium, amplifying the light expanded by the beam expander with the laser medium, and emitting the amplified light.

【0007】なお、光共振器内にアパーチャホルダーを
備え、そのホルダーによりアパーチャを孔の中心が共振
器ミラーの中心軸に合うよう配設したものであることが
好ましい。また、アパーチャホルダーがアパーチャを着
脱できるような構造を有し、かつ強制冷却できる構造を
有することが好ましい。さらに、光共振器内に光学的ス
イッチ素子を備えてもよい。
It is preferable that the optical resonator is provided with an aperture holder and the aperture is arranged by the holder so that the center of the hole is aligned with the central axis of the resonator mirror. Further, it is preferable that the aperture holder has a structure in which the aperture can be attached / detached and has a structure capable of forced cooling. Further, an optical switching element may be provided in the optical resonator.

【0008】なお、気体レーザ共振器として、レーザ媒
質がヨウ素であって、ヨウ素レーザを発生するものであ
ってもよい。また、ヨウ素レーザ共振器の場合は、全反
射鏡にヨウ素レーザ用全反射膜とヘリウム・ネオンレー
ザ用反射膜を被覆するようにすることが好ましい。本発
明の気体レーザ共振器は、さらにアライメントに用いる
ことができる可視光レーザ装置を備えて、光共振器の出
力反射鏡に対向する共振反射鏡の裏から可視光レーザを
照射することが好ましい。この可視光レーザ装置は、ヘ
リウム・ネオンレーザ装置が好ましい。
The gas laser resonator may be one in which the laser medium is iodine and an iodine laser is generated. Further, in the case of the iodine laser resonator, it is preferable that the total reflection mirror is covered with the total reflection film for iodine laser and the reflection film for helium / neon laser. It is preferable that the gas laser resonator of the present invention further includes a visible light laser device that can be used for alignment, and irradiates the visible light laser from the back of the resonance reflecting mirror facing the output reflecting mirror of the optical resonator. The visible light laser device is preferably a helium / neon laser device.

【0009】本発明の気体レーザ共振器は、光共振器で
一挙に大出力を発生する機構に代わり、共振部分と増幅
部分に分離して両者に同じレーザ媒質を共有させ、両者
間をビームエキスパンダで結合する構造になっている。
従って、流路中にレーザ媒質が導入されると、共振部で
レーザ媒質が発光する光を共振器内に閉じ込めて増幅す
る。その一部を種光として取り出してビームエキスパン
ダで拡幅し増幅部に投射する。増幅部は拡幅された種光
をレーザ媒質中に導き、種光はレーザ媒質を透過する間
にレーザ媒質からエネルギー補給を受けて増幅され、大
出力レーザ光として窓から放出される。
In the gas laser resonator of the present invention, instead of the mechanism of generating a large output at once in the optical resonator, the resonator portion and the amplifying portion are separated so that the both share the same laser medium, and the beam extract between them is performed. It has a structure that connects with a panda.
Therefore, when the laser medium is introduced into the flow path, the light emitted by the laser medium is confined in the resonator in the resonator and amplified. A part of the light is extracted as seed light, widened by a beam expander, and projected on the amplification unit. The amplification unit guides the widened seed light into the laser medium, the seed light is supplied with energy from the laser medium while being transmitted through the laser medium, is amplified, and is emitted from the window as high-power laser light.

【0010】共振部でのレーザエネルギーは最終出力と
比較すると極めて小さいので、扱いが容易で、たとえば
ファブリ・ペロー形共振器なども高精度に製作できる。
また、発熱も小さいので使用中に変形する度合いも少な
く、反射鏡面の曲率など光の質を左右するディメンジョ
ンに対する影響も少ない。したがって、共振部から出力
される種光は広がりも小さくガウスモードも低次で、高
い光質のものとすることができる。
Since the laser energy in the resonator is extremely small compared to the final output, it is easy to handle, and for example, a Fabry-Perot resonator can be manufactured with high precision.
Further, since the heat generation is small, the degree of deformation during use is small, and the influence on the dimension that affects the quality of light such as the curvature of the reflecting mirror surface is small. Therefore, the seed light output from the resonator has a small spread, a low Gaussian mode, and high light quality.

【0011】一方、増幅部におけるガス流路の幅一杯を
利用して必要なだけ往復するように構成してレーザ光が
レーザ媒質と接触する空間を大きくすることができるの
で、レーザ光は共振部で消費されなかったレーザ媒質を
有効に利用して増幅されて、レーザ装置から放出され
る。もちろん、流路中のレーザ媒質の流れの上流側に増
幅部を置き下流側に共振部を置く場合にも効果は変わら
ない。このようにして、本発明の気体レーザ共振器は、
同じ流路中に小出力の共振部とそれを拡幅したビームと
して増幅する増幅部を設けることにより、流路に挿入さ
れるレーザ媒質を有効に使用して、光質の高い大出力レ
ーザを発生することができる。
On the other hand, since the full width of the gas flow path in the amplifying section is used to reciprocate as much as necessary, the space in which the laser light contacts the laser medium can be increased, so that the laser light is resonated in the resonator section. The laser medium that has not been consumed in is effectively utilized and amplified, and then emitted from the laser device. Of course, the effect does not change when the amplifying section is placed upstream of the flow of the laser medium in the channel and the resonator section is placed downstream. In this way, the gas laser resonator of the present invention is
By providing a low-power resonator and an amplifier that amplifies it as a widened beam in the same channel, the laser medium inserted in the channel is effectively used to generate a high-power, high-power laser. can do.

【0012】なお、光共振器内にアパーチャホルダーを
備えた気体レーザ共振器は、光共振器内にアパーチャを
挿入することにより、その孔を通過する光軸近傍の光だ
けを共振させるので、低次のガウスモードを有するレー
ザ光を生成することができる。従来の大出力レーザ共振
器では強力なエネルギーを受けて破損するので共振器内
にアパーチャを挿入することは困難であった。
A gas laser resonator having an aperture holder in the optical resonator resonates only the light near the optical axis passing through the hole by inserting the aperture in the optical resonator. Laser light having the following Gaussian mode can be generated. It is difficult to insert an aperture into the conventional high-power laser resonator because it receives strong energy and is damaged.

【0013】また、アパーチャホルダーがアパーチャを
着脱できるようにすれば、条件が変わっても最適な孔径
を有するアパーチャを選択して付け替えることができる
ので、設計上あるいは運転上便利である。また、強制冷
却できる構造にすれば、アパーチャ孔の周辺に投射して
熱に変わる光エネルギーを速やかに除去できるので装置
の破損を免れ寿命を保持することができる。冷却はアパ
ーチャホルダーに循環路を形成して冷却水を通す方法の
他、ペルチエ効果を利用した電子冷却、ヒートパイプに
よる除熱など各種の手段が利用できる。
Further, if the aperture holder can be attached and detached, the aperture having the optimum hole diameter can be selected and replaced even if the conditions change, which is convenient in design or operation. In addition, if the structure can be forcibly cooled, the light energy that is projected to the periphery of the aperture hole and converted into heat can be quickly removed, so that damage to the device can be avoided and the life can be maintained. For cooling, various methods such as a method of forming a circulation path in an aperture holder to pass cooling water, electronic cooling using the Peltier effect, and heat removal by a heat pipe can be used.

【0014】光共振器部中のミラーとアパーチャがレー
ザ光のガウスモードを決定するが、共振部は低エネルギ
ーであるので共振器反射鏡の変形が少なく、また最適な
アパーチャを選択して光軸中に挿入することができるの
で、最終的なレーザ出力が大きいにもかかわらず、光質
が高く安定している。さらに、光共振器内に定在するエ
ネルギーが比較的小さいので、共振器内に光学的スイッ
チ素子を挿入することができ、これによりレーザ光をパ
ルス発振させるようにすることができる。光学的スイッ
チとして電気光学結晶や音響光学スイッチ、機械式チョ
ッパなどが利用できる。
The mirror and aperture in the optical resonator section determine the Gaussian mode of the laser light. However, since the resonator section has low energy, there is little deformation of the resonator reflecting mirror, and the optimum aperture is selected to select the optical axis. Since it can be inserted inside, the light quality is high and stable despite the high final laser output. Further, since the energy standing in the optical resonator is relatively small, it is possible to insert an optical switch element in the resonator, which allows the laser light to be pulsed. An electro-optic crystal, an acousto-optic switch, or a mechanical chopper can be used as the optical switch.

【0015】また、アライメントに用いることができる
可視光レーザ装置を備えて、光共振器の出力反射鏡に対
向する共振反射鏡の裏から可視光レーザを照射するよう
にすれば、出力レーザが可視光でないため目視できない
場合や、波長範囲が人間に障害を与えるものであったり
出力が大きくて目に損傷を与えるため直視してはならな
い場合にも、レーザ光の光路を正しくなぞることができ
るため、アライメントが容易になる。
If a visible light laser device that can be used for alignment is provided and the visible light laser is irradiated from the back of the resonance reflecting mirror facing the output reflecting mirror of the optical resonator, the output laser is visible. The optical path of the laser beam can be traced correctly even when it is not visible because it is not light, or when the wavelength range is an obstacle to human beings and the output is large and it damages the eyes and thus should not be viewed directly. , Alignment becomes easier.

【0016】なお、従来の大出力ヨウ素レーザが1個の
レーザ共振器で大出力レーザ光を発生するか、低出力の
発振器からのレーザ光を多段の増幅器で増幅するもので
あって、前者はレーザビーム径が太いため安定型共振器
の場合ガウスモードが20から30と高次になり光質が
低く、後者は装置が複雑で高価となるという問題があっ
たのに対して、ガウスモードが低次で大出力のものが効
率よく得られるため、これらの問題を解決することがで
きる。
The conventional high-power iodine laser is one in which a single laser resonator generates a high-power laser beam, or a laser beam from a low-power oscillator is amplified by a multistage amplifier. Since the laser beam diameter is large, in the case of a stable resonator, the Gaussian mode has a high order of 20 to 30 and the light quality is low, and the latter has a problem that the device is complicated and expensive, whereas the Gaussian mode has a problem. Since low-order and high-power output can be obtained efficiently, these problems can be solved.

【0017】また、ヘリウム・ネオンレーザを用いてア
ライメントしようとすると、従来のミラーでは、例えば
ヨウ素レーザ用(波長1.315μm)のミラー反射率
がヘリウム・ネオンレーザ(波長633nm)に対して
は小さいので光路中で多数回反射すると、途中で減衰し
てよく見えなくなる問題が生じる。従って、各全反射鏡
はヘリウム・ネオンレーザの633nmの波長でよく反
射するコーティングを施して光軸アライメントを容易に
する。ヨウ素レーザ共振器の場合は、各全反射鏡にヨウ
素レーザ用全反射膜を被覆して1.315μmの光線が
吸収されないようにする必要があるが、さらにヘリウム
・ネオンレーザ用反射膜を被覆して、波長633nmの
光を反射するようにして、安価で簡便なヘリウム・ネオ
ンレーザ装置を利用して光軸調整をすることができる。
Further, when an attempt is made to perform alignment using a helium / neon laser, the conventional mirror has a smaller mirror reflectance for an iodine laser (wavelength: 1.315 μm) than a helium / neon laser (wavelength: 633 nm). Therefore, if it is reflected many times in the optical path, there is a problem that it is attenuated on the way and becomes invisible. Therefore, each total reflection mirror is provided with a coating that reflects well at the wavelength of 633 nm of a helium-neon laser to facilitate optical axis alignment. In the case of an iodine laser resonator, it is necessary to cover each total reflection mirror with a total reflection film for iodine laser so as not to absorb a ray of 1.315 μm, but further cover with a reflection film for helium / neon laser. Thus, the optical axis can be adjusted by reflecting the light of the wavelength of 633 nm by using an inexpensive and simple helium-neon laser device.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明に係る
気体レーザ共振器を詳細に説明する。図1は、本発明の
気体レーザ共振器の1実施例を説明する概念図である。
本実施例は、ヨウ素レーザ装置におけるレーザ共振器を
対象としたものである。図中1はレーザ媒質となる励起
ヨウ素原子が流れるキャビティである。励起ヨウ素原子
の流れ1aは図では上から下に向かって流れている。励
起ヨウ素原子はレーザ光に刺激されて基底状態に戻ると
きに波長1.315μmの光を放出する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A gas laser resonator according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating one embodiment of a gas laser resonator of the present invention.
The present embodiment is intended for a laser resonator in an iodine laser device. In the figure, 1 is a cavity through which excited iodine atoms serving as a laser medium flow. The flow 1a of excited iodine atoms flows from top to bottom in the figure. The excited iodine atom emits light having a wavelength of 1.315 μm when it is stimulated by laser light and returns to the ground state.

【0019】光共振器2は共振器反射鏡22と出力側の
共振器反射鏡24からなるファブリ・ペロー形共振器で
ある。出力側の反射鏡24は入射するヨウ素レーザ光の
一部を透過するようにコーティングされた平面鏡であ
り、それに対向する共振器反射鏡22はヨウ素レーザ光
を100%反射するように表面コーティングされた凹面
鏡である。この2枚の反射鏡はガス流路1を挟んで向か
い合い、種光出力用共振器内レーザビーム2aを形成し
ている。励起ヨウ素原子から放出された光は共振器に閉
じ込められて励起ヨウ素原子の流れ1aを往復する間に
増幅して、一部がレーザ光2bとして出力反射鏡24か
ら放射される。
The optical resonator 2 is a Fabry-Perot type resonator comprising a resonator reflecting mirror 22 and an output side resonator reflecting mirror 24. The reflecting mirror 24 on the output side is a plane mirror coated so as to transmit a part of the incident iodine laser light, and the resonator reflecting mirror 22 facing it is surface-coated so as to reflect 100% of the iodine laser light. It is a concave mirror. The two reflecting mirrors face each other across the gas flow path 1 and form a seed light output in-resonator laser beam 2a. The light emitted from the excited iodine atom is confined in the resonator and amplified while reciprocating in the flow 1a of the excited iodine atom, and a part thereof is emitted from the output reflecting mirror 24 as the laser light 2b.

【0020】レーザ出力2bは例えば100W程度と比
較的小さくビーム径も小さいため、反射鏡を含む共振器
部分の構造は製作が容易であり、安価にできる。また共
振器内に閉じ込められるエネルギーも小さいため、内部
で発生する熱が少なく熱による変形が小さい。したがっ
てレーザ光は広がりの小さいシングルモードに近い低次
のガウスモードを有し、光質が良好である。
Since the laser output 2b is relatively small, for example, about 100 W and the beam diameter is small, the structure of the resonator portion including the reflecting mirror is easy to manufacture and can be manufactured at low cost. Further, since the energy trapped in the resonator is small, the heat generated inside is small and the deformation due to the heat is small. Therefore, the laser light has a low-order Gaussian mode close to a single mode with a small spread, and the light quality is good.

【0021】3は凸面鏡32と凹面鏡34からなるビー
ムエキスパンダである。光共振器2から出射されるレー
ザ出力2bは初めに凸面鏡32に投射され拡大して凹面
鏡34で径20mm程度の平行ビーム4aとなる。
Reference numeral 3 is a beam expander comprising a convex mirror 32 and a concave mirror 34. The laser output 2b emitted from the optical resonator 2 is first projected on the convex mirror 32 and expanded to become a parallel beam 4a having a diameter of about 20 mm at the concave mirror 34.

【0022】4は増幅部である。増幅部4は2個ずつ対
になった全反射鏡41,42,43,44・・・から構
成される。全反射鏡はヨウ素レーザを全反射するような
コーティングが施された平面鏡である。それぞれの全反
射鏡対はガス流路1を挟んで平行に配設されており、入
射したレーザビームはこれら全反射鏡の間を少しずつ光
路をずらしながら往復することにより形成される。ビー
ムエキスパンダ3から入射した平行ビーム4aは反射鏡
の間を往来する度にガス流路1を横断して、ガス流路1
内を流れる励起ヨウ素原子1aからエネルギーを補給し
増幅する。
Reference numeral 4 is an amplifier. The amplification unit 4 is composed of total reflection mirrors 41, 42, 43, 44, ... The total reflection mirror is a plane mirror provided with a coating that totally reflects the iodine laser. The respective pairs of total reflection mirrors are arranged in parallel with each other with the gas flow path 1 interposed therebetween, and the laser beam that has entered is formed by reciprocating between the total reflection mirrors while slightly shifting the optical path. The parallel beam 4a incident from the beam expander 3 crosses the gas flow path 1 every time it travels between the reflecting mirrors, and the gas flow path 1
Energy is supplied from the excited iodine atom 1a flowing inside to be amplified.

【0023】増幅部4におけるレーザビームの径は大き
くまたレーザビームは励起ヨウ素原子の流れ1aを何度
も横断するので、レーザビームと励起ヨウ素原子との接
触領域は大きく、増幅率も高い。本実施例では20kW
程度のレーザビーム4bとなって射出される。増幅部4
における増幅はレーザビームの光の質をあまり劣化させ
ないため、射出されるレーザ光4bは光共振器2におけ
る出力レーザ4aの高度な光質を維持した良質なレーザ
光となる。
Since the diameter of the laser beam in the amplification section 4 is large and the laser beam crosses the flow 1a of excited iodine atoms many times, the contact area between the laser beam and the excited iodine atoms is large and the amplification factor is also high. 20 kW in this embodiment
The laser beam 4b of a certain degree is emitted. Amplifier 4
Since the amplification in (1) does not deteriorate the light quality of the laser beam so much, the emitted laser light 4b becomes a high-quality laser light in which the high quality of the output laser 4a in the optical resonator 2 is maintained.

【0024】5は気体レーザ共振器の機密を保ちながら
レーザ光を取り出すための窓である。レーザ光はこの後
で集束されて例えば0.3mmのコア径を持つ光ファイ
バに注入され使用位置まで搬送される。
Reference numeral 5 is a window for taking out the laser light while keeping the gas laser resonator secret. After that, the laser light is focused, injected into an optical fiber having a core diameter of 0.3 mm, and conveyed to a use position.

【0025】上記実施例では、光共振器2のファブリ・
ペロー形共振器は共振器反射鏡22として全反射する凹
面鏡を配設し、出力側の反射鏡24として一部を透過す
る平面鏡を配設したものとしたが、両者をいずれも平面
鏡、凹面鏡、凸面鏡の1種類のみで構成しても、あるい
は片方を凸面鏡、他方を凹面鏡で構成してもよい。ま
た、光共振器2からのレーザ出力の取り出し方法も、上
記のようないわゆるカップリングミラー方式でなく、出
力反射鏡の中央に小孔を設けてここから取り出すカップ
リングホール方式や共振器内に半透明の反射鏡を設けて
取り出す方式等、各種の方法が適用可能である。
In the above embodiment, the Fabry of the optical resonator 2
In the Perot type resonator, a concave mirror that totally reflects is arranged as the resonator reflecting mirror 22, and a plane mirror that partially transmits is arranged as the reflecting mirror 24 on the output side. However, both of them are plane mirrors, concave mirrors, It may be configured by only one type of convex mirror, or one may be configured by a convex mirror and the other by a concave mirror. Further, the method for extracting the laser output from the optical resonator 2 is not the so-called coupling mirror method as described above, but a coupling hole method or a resonator in which a small hole is provided in the center of the output reflecting mirror to extract the laser output. Various methods such as a method of providing a semitransparent reflecting mirror and taking it out can be applied.

【0026】ビームエキスパンダ3は凸面鏡と凹面鏡の
組み合わせを用いたが、光学レンズによる方法等であっ
ても良いことは勿論である。また、増幅部4の全反射鏡
対は図面表現上の便宜のため2対の場合しか描かなかっ
たが、何対あっても技術的思想上の変わりはない。な
お、全反射鏡は各対毎に独立しているように描いている
が、ガス流路1を挟んで各1枚ずつの平面反射鏡で構成
すると、部品点数が少なく平行度の調整も楽になる効果
がある。なお、図1では、共振反射鏡22、24や全反
射鏡41、42・・・などをガス流路1の外側に配設す
る場合について描いているが、これらの全てあるいは一
部をガス流路1内に収納しても良い。
The beam expander 3 uses a combination of a convex mirror and a concave mirror, but it goes without saying that a method using an optical lens or the like may be used. Further, only two pairs of total reflection mirrors of the amplifying section 4 are drawn for convenience of drawing representation, but there is no change in technical idea even if there are any pairs. It should be noted that the total reflection mirrors are depicted as being independent for each pair, but if they are each composed of a single plane reflection mirror with the gas flow path 1 in between, the number of parts is small and the parallelism can be adjusted easily. There is an effect. 1 illustrates the case where the resonance reflecting mirrors 22 and 24, the total reflecting mirrors 41, 42, ... Are arranged outside the gas flow path 1, but all or a part of them are arranged in the gas flow. It may be stored in the road 1.

【0027】図2は、本発明の光共振器2の内部にアパ
ーチャとパルス発生用素子を挿入する場合を示す共振器
部分の概念図である。以下において、図中、前出図と同
じ機能を有する構成要素については同じ参照番号を付し
て説明を簡略化している。光共振器2の共振器反射鏡2
2と出力側の共振器反射鏡24の間に形成される共振器
内レーザビーム2a中の励起ヨウ素原子の流れ1aの外
側にアパーチャ装置6とパルス発生用素子7が配設され
ている。従来方式の大出力レーザ共振器では共振器部分
に素子を挿入することが困難であったが、本発明のレー
ザ共振器は増幅部を分離したため共振器部分が小型で負
荷が小さく、閉じ込められるエネルギーが小さく発生す
る熱も少なくなったことにより、アパーチャ装置やパル
ス発生用素子などを光共振器内に配設することができる
ようになった。従って、レーザ光の光質を高める種々の
工夫が可能になった。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a resonator portion showing a case where an aperture and a pulse generating element are inserted inside the optical resonator 2 of the present invention. In the following, in the drawings, constituent elements having the same functions as those in the above figures are designated by the same reference numerals to simplify the description. Resonator reflector 2 of optical resonator 2
The aperture device 6 and the pulse generating element 7 are arranged outside the flow 1a of excited iodine atoms in the intracavity laser beam 2a formed between the laser reflector 2 and the resonator reflector 24 on the output side. In the conventional high-power laser resonator, it was difficult to insert an element into the resonator portion, but in the laser resonator of the present invention, the amplifier portion is separated, so the resonator portion is small, the load is small, and the energy trapped is small. Since a small amount of heat is generated, it becomes possible to dispose an aperture device, a pulse generating element, etc. in the optical resonator. Therefore, various measures for improving the light quality of laser light have become possible.

【0028】アパーチャ装置6のアパーチャホルダー本
体61には小孔63を有するアパーチャ板62を取り付
けることができる。小孔63の中心が共振器2の中心軸
上に来るように厳密に調整する。レーザ光の空間的広が
りは高次モードになるにつれて大きくなるので、小孔6
3の径を共振器2に定在するレーザ光の高次モードに対
して発振を抑止するに十分な回折損失を与えるように選
択することにより、レーザ光のガウスモードを低次にす
ることができる。アパーチャ板62の孔径の最適値は条
件により変化するので、設計上の融通性を持たせるため
たとえばネジ止めなどアパーチャ板62を簡単に着脱で
きるような構造とする。
An aperture plate 62 having a small hole 63 can be attached to the aperture holder body 61 of the aperture device 6. Strictly adjust so that the center of the small hole 63 is on the central axis of the resonator 2. Since the spatial spread of the laser light becomes larger as the mode becomes higher, the small holes 6
The Gaussian mode of the laser light can be set to a low order by selecting the diameter of 3 so as to give a diffraction loss sufficient to suppress oscillation with respect to the higher order modes of the laser light standing in the resonator 2. it can. Since the optimum value of the hole diameter of the aperture plate 62 changes depending on the conditions, the aperture plate 62 has a structure such that it can be easily attached and detached by, for example, screwing in order to have flexibility in design.

【0029】アパーチャ装置6はアパーチャによってカ
ットされた光のエネルギーを吸収して温度が上がり、装
置全体に熱歪みを起こして光軸を不安定にしたり、雰囲
気中のヨウ素との反応を促進してアパーチャ板62の腐
食を促進する可能性がある。そこで、アパーチャ装置6
内に冷却水を循環させて熱を除去するようにすることが
好ましい。
The aperture device 6 absorbs the energy of light cut by the aperture and its temperature rises, causing thermal distortion in the entire device to destabilize the optical axis, and promotes reaction with iodine in the atmosphere. Corrosion of the aperture plate 62 may be accelerated. Therefore, the aperture device 6
It is preferable to circulate cooling water inside to remove heat.

【0030】図3はアパーチャ装置6を冷却水供給パイ
プのところで共振器2の光軸に対して垂直な面で切断し
たときの様子を示す拡大断面図、図4は図3におけるI
V−IV面で切断するときの断面図である。アパーチャ
ホルダー本体61には中心軸上に透孔64が設けられて
いて、そこに適当な直径の孔63を有するアパーチャ板
62が同心的に固定されている。透孔64の周囲には冷
却水が流通する穴65が設けられている。この穴65に
は供給パイプ66と排出パイプ67が連通していて、供
給パイプ66から供給された冷却水が透孔64の周囲を
巡って排出パイプ67から排出されることにより、アパ
ーチャ装置に流入した熱を搬出する。なお、アパーチャ
装置6の冷却は冷却水に限らず、電子冷却法や、ヒート
パイプにより外部の低温熱源に熱を運んで冷却する方法
など、種々の方法を用いることができる。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the aperture device 6 is cut along the plane perpendicular to the optical axis of the resonator 2 at the cooling water supply pipe, and FIG. 4 is I in FIG.
It is sectional drawing when it cut | disconnects by a V-IV surface. A through hole 64 is provided on the central axis of the aperture holder body 61, and an aperture plate 62 having a hole 63 having an appropriate diameter is concentrically fixed thereto. Around the through hole 64, a hole 65 through which cooling water flows is provided. A supply pipe 66 and a discharge pipe 67 communicate with this hole 65, and the cooling water supplied from the supply pipe 66 flows around the through hole 64 and is discharged from the discharge pipe 67 to flow into the aperture device. Dissipate the heat. The cooling of the aperture device 6 is not limited to cooling water, and various methods such as an electronic cooling method and a method of carrying heat to an external low temperature heat source by a heat pipe to cool it can be used.

【0031】さらに、光共振器2内に光学的スイッチ素
子7を備えることができる。光学的スイッチとして従来
公知の電気光学結晶や音響光学スイッチ、機械式チョッ
パなどを利用して、レーザ光をパルス発振させるように
することができる。
Further, an optical switch element 7 can be provided in the optical resonator 2. As the optical switch, a conventionally known electro-optical crystal, acousto-optical switch, mechanical chopper, or the like can be used to pulse-oscillate the laser light.

【0032】図5は、ヘリウム・ネオンレーザ装置8を
光共振器2の共振反射鏡22の後遠方に置いてアライメ
ントを容易にするようにした気体レーザ共振器を示す図
面である。アライメント用のヘリウム・ネオンレーザ装
置8を、光共振器2の共振反射鏡22の後遠方に置い
て、共振反射鏡22の裏からヘリウム・ネオンレーザ8
aの633nm可視光レーザを照射する。共振反射鏡2
2、24はヨウ素レーザの波長に対しては100%近い
反射率を有するがヘリウム・ネオンレーザに対しては透
明であるから、ヘリウム・ネオンレーザ8aはそのまま
光共振器2の光路をたどってビームエキスパンダ3の凸
面鏡32、凹面鏡34、さらに増幅器4の全反射鏡4
1、42・・・群を、ヨウ素レーザの光路の中心軸の軌
跡をなぞるように通過して窓5から放出される。このヘ
リウム・ネオンレーザは可視光であるから、これを見な
がらアライメントを行うことができる。
FIG. 5 is a view showing a gas laser resonator in which the helium / neon laser device 8 is placed far behind the resonant reflecting mirror 22 of the optical resonator 2 to facilitate the alignment. A helium / neon laser device 8 for alignment is placed far behind the resonance reflecting mirror 22 of the optical resonator 2, and the helium / neon laser 8 is placed behind the resonance reflecting mirror 22.
Irradiate a 633 nm visible light laser of a. Resonance reflector 2
2 and 24 have a reflectance of nearly 100% with respect to the wavelength of the iodine laser, but are transparent to the helium-neon laser, the helium-neon laser 8a follows the optical path of the optical resonator 2 as it is and is a beam. The convex mirror 32, the concave mirror 34 of the expander 3, and the total reflection mirror 4 of the amplifier 4
1, 42, ... Passes along the locus of the central axis of the optical path of the iodine laser and is emitted from the window 5. Since this helium-neon laser is visible light, it is possible to perform alignment while observing it.

【0033】ただし、反射鏡類はヨウ素レーザの波長に
対して反射率の良い被覆が施されているが、この被覆は
ヘリウム・ネオンレーザに対しては透明に近いためヘリ
ウム・ネオンレーザ8aが全反射鏡41、42・・・の
間で数回反射を重ねる内に減衰して目に見えなくなる場
合がある。そこで、本実施例ではこれら全反射鏡面には
ヨウ素レーザとヘリウム・ネオンレーザの両方が反射す
るようなコーティングを施している。
However, the reflecting mirrors are coated with a coating having a high reflectance with respect to the wavelength of the iodine laser, but since this coating is almost transparent to the helium-neon laser, the helium-neon laser 8a is entirely transparent. In some cases, the reflections 41, 42, ... Are attenuated and become invisible while being repeatedly reflected. Therefore, in the present embodiment, the total reflection mirror surface is provided with a coating that reflects both the iodine laser and the helium / neon laser.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の気体レーザ
共振器は光共振部と光増幅部を分離して同じレーザ媒質
を利用するシステム構成としたので、低出力部の光共振
器部でレーザ光の質を高め、増幅部で光質を維持したま
ま増幅することができ、大出力レーザ発生装置であるに
もかかわらず、広がりの小さい良質なレーザ光を得るこ
とができるようになった。また、ヨウ素レーザ等の気体
レーザにおいてレーザ媒質を有効に利用して、大出力レ
ーザを得るため、より経済的な装置を提供することがで
きる。
As described above, the gas laser resonator of the present invention has a system configuration in which the optical resonator section and the optical amplifier section are separated and the same laser medium is used. The quality of the laser light can be improved, and the amplification unit can perform amplification while maintaining the light quality. Even though it is a high-power laser generator, it is possible to obtain high-quality laser light with a small spread. . Further, since a large output laser is obtained by effectively utilizing the laser medium in a gas laser such as an iodine laser, it is possible to provide a more economical device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の気体レーザ共振器の1実施例を示す概
念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing one embodiment of a gas laser resonator of the present invention.

【図2】本発明の別の実施例における光共振器部分を示
す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an optical resonator portion in another embodiment of the present invention.

【図3】図2の光共振器内に用いられるアパーチャホル
ダーの1例を示す断面図である。
3 is a cross-sectional view showing an example of an aperture holder used in the optical resonator of FIG.

【図4】図3のIV−IV面における断面図である。4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.

【図5】本発明のさらに別の実施例を示す概念図であ
る。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガス流路 1a 励起ヨウ素原子の流れ 2 光共振器 22、24 共振器反射鏡 2a 共振器内レーザビーム 2b レーザ出力光 3 ビームエキスパンダ 32 凸面鏡 34 凹面鏡 4a 平行ビーム 4 増幅部 41、42、43、44・・・ 全反射鏡 4b レーザビーム 5 窓 6 アパーチャ装置 61 アパーチャホルダー本体 62 アパーチャ板 63 小孔 64 透孔 65 冷却水流通穴 66 供給パイプ 67 排出パイプ 7 光学的スイッチ素子 8 ヘリウム・ネオンレーザ装置 8a ヘリウム・ネオンレーザ 1 Gas Flow Path 1a Flow of Excited Iodine Atom 2 Optical Resonator 22, 24 Resonator Reflector 2a Intracavity Laser Beam 2b Laser Output Light 3 Beam Expander 32 Convex Mirror 34 Concave Mirror 4a Parallel Beam 4 Amplifier 41, 42, 43 , 44 ... Total reflection mirror 4b Laser beam 5 Window 6 Aperture device 61 Aperture holder body 62 Aperture plate 63 Small hole 64 Through hole 65 Cooling water flow hole 66 Supply pipe 67 Discharge pipe 7 Optical switch element 8 Helium neon laser Device 8a Helium-neon laser

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光を発生し増幅するレーザ媒質と、1枚
の部分透過鏡と少なくとも1枚の全反射鏡からなる光共
振器と、該光共振器から出力するレーザ光のビーム径を
拡大するビームエキスパンダと、複数枚の全反射鏡を前
記レーザ媒質を挟んで対向配置することにより該レーザ
媒質を複数回通過する増幅部を形成し、前記ビームエキ
スパンダからの光を該増幅部で増幅して出射するように
構成された増幅器とを備える気体レーザ共振器。
1. A laser medium for generating and amplifying light, an optical resonator including one partial transmission mirror and at least one total reflection mirror, and a beam diameter of a laser beam output from the optical resonator. A beam expander and a plurality of total reflection mirrors are arranged to face each other across the laser medium to form an amplification section that passes through the laser medium a plurality of times, and the light from the beam expander is transmitted by the amplification section. A gas laser resonator comprising: an amplifier configured to amplify and emit.
【請求項2】 請求項1記載の気体レーザ共振器であっ
て、前記光共振器内に、孔を有するアパーチャを保持す
るアパーチャホルダーを備えることを特徴とする気体レ
ーザ共振器。
2. The gas laser resonator according to claim 1, further comprising an aperture holder for holding an aperture having a hole in the optical resonator.
【請求項3】 請求項2記載の気体レーザ共振器であっ
て、前記アパーチャホールダがアパーチャを着脱でき、
かつ強制冷却できる構造を有することを特徴とする気体
レーザ共振器。
3. The gas laser resonator according to claim 2, wherein the aperture holder can attach and detach the aperture,
A gas laser resonator having a structure capable of forced cooling.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の気
体レーザ共振器であって、前記光共振器内に光学的スイ
ッチ素子を備えることを特徴とする気体レーザ共振器。
4. The gas laser resonator according to any one of claims 1 to 3, wherein an optical switch element is provided in the optical resonator.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の気
体レーザ共振器であって、前記全反射鏡に主体となるレ
ーザ用全反射膜と光軸調整レーザ用反射膜を被覆するこ
とを特徴とする気体レーザ発振器。
5. The gas laser resonator according to claim 1, wherein the total reflection mirror is covered with a laser total reflection film serving as a main body and an optical axis adjusting laser reflection film. Characteristic gas laser oscillator.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の気
体レーザ共振器であって、さらに光軸調整に用いること
ができる可視光レーザ装置を備えて、前記光共振器の出
力反射鏡に対向する発振器反射鏡の裏から可視光レーザ
を照射することを特徴とする気体レーザ共振器。
6. The gas laser resonator according to claim 1, further comprising a visible light laser device that can be used for optical axis adjustment, and an output reflecting mirror of the optical resonator. A gas laser resonator characterized by irradiating a visible light laser from the back of an opposing oscillator reflector.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009026854A (en) * 2007-07-18 2009-02-05 Komatsu Ltd Driver laser for extreme ultraviolet light source
JP2010021518A (en) * 2008-06-12 2010-01-28 Komatsu Ltd Slab type laser apparatus
JP5657139B2 (en) * 2011-12-07 2015-01-21 三菱電機株式会社 CO2 laser device and CO2 laser processing device
JP2015146329A (en) * 2010-08-27 2015-08-13 ギガフォトン株式会社 Window unit, window device, laser device, and extreme ultraviolet light generation device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009026854A (en) * 2007-07-18 2009-02-05 Komatsu Ltd Driver laser for extreme ultraviolet light source
JP2010021518A (en) * 2008-06-12 2010-01-28 Komatsu Ltd Slab type laser apparatus
JP2015146329A (en) * 2010-08-27 2015-08-13 ギガフォトン株式会社 Window unit, window device, laser device, and extreme ultraviolet light generation device
JP5657139B2 (en) * 2011-12-07 2015-01-21 三菱電機株式会社 CO2 laser device and CO2 laser processing device
US9059567B2 (en) 2011-12-07 2015-06-16 Mitsubishi Electric Corporation CO2 laser device and CO2 laser processing device

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