JPH09298333A - 固体受動ｑスイッチブロックとその製造方法、および固体ｑスイッチレーザ発振器、ならびに固体レーザ装置 - Google Patents
固体受動ｑスイッチブロックとその製造方法、および固体ｑスイッチレーザ発振器、ならびに固体レーザ装置Info
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- JPH09298333A JPH09298333A JP8115092A JP11509296A JPH09298333A JP H09298333 A JPH09298333 A JP H09298333A JP 8115092 A JP8115092 A JP 8115092A JP 11509296 A JP11509296 A JP 11509296A JP H09298333 A JPH09298333 A JP H09298333A
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/0627—Construction or shape of active medium the resonator being monolithic, e.g. microlaser
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- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
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-
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/113—Q-switching using intracavity saturable absorbers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体受動Ｑスイッチ１の光軸１００に対して
垂直な面の動径方向の熱の移動があり、温度分布の２乗
分布からの補正困難なずれが加算されるため、固体受動
Ｑスイッチ１が補正困難な熱レンズ効果を持ち、レーザ
光の出力の低下やレーザ光のビーム品質の劣化が生じる
などの課題があった。 【解決手段】 固体受動Ｑスイッチ１と、固体受動Ｑス
イッチ１の少なくとも一方の端面に光学的・物理的に接
続されたレーザ光に対して透明な結晶２ａ，２ｂとを備
えたものである。
垂直な面の動径方向の熱の移動があり、温度分布の２乗
分布からの補正困難なずれが加算されるため、固体受動
Ｑスイッチ１が補正困難な熱レンズ効果を持ち、レーザ
光の出力の低下やレーザ光のビーム品質の劣化が生じる
などの課題があった。 【解決手段】 固体受動Ｑスイッチ１と、固体受動Ｑス
イッチ１の少なくとも一方の端面に光学的・物理的に接
続されたレーザ光に対して透明な結晶２ａ，２ｂとを備
えたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体レーザ発振
器内に配置されてＱスイッチングによるジャイアントパ
ルスの発振に用いられる、固体受動Ｑスイッチブロック
の構成とその製造方法、および固体受動Ｑスイッチブロ
ックを用いた固体Ｑスイッチレーザ発振器、ならびに固
体レーザ装置に関するものである。
器内に配置されてＱスイッチングによるジャイアントパ
ルスの発振に用いられる、固体受動Ｑスイッチブロック
の構成とその製造方法、および固体受動Ｑスイッチブロ
ックを用いた固体Ｑスイッチレーザ発振器、ならびに固
体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１３は従来の固体受動Ｑスイッチブロ
ックの構成を示す模式図であり、図において、１は固体
受動Ｑスイッチ、１０ａおよび１０ｂは固体受動Ｑスイ
ッチ１で発生した熱を逃がすための放熱用金属ブロッ
ク、１００はレーザ光の光軸である。放熱用金属ブロッ
ク１０ａおよび１０ｂには、レーザ光が通過する穴が形
成されている。なお、上記各部品はレーザ発振器の共振
器のミラー間に配置されているものである。
ックの構成を示す模式図であり、図において、１は固体
受動Ｑスイッチ、１０ａおよび１０ｂは固体受動Ｑスイ
ッチ１で発生した熱を逃がすための放熱用金属ブロッ
ク、１００はレーザ光の光軸である。放熱用金属ブロッ
ク１０ａおよび１０ｂには、レーザ光が通過する穴が形
成されている。なお、上記各部品はレーザ発振器の共振
器のミラー間に配置されているものである。
【０００３】図１４は固体受動Ｑスイッチ１の透過率特
性を示すグラフ図である。図１４に示すように、レーザ
光のエネルギー密度が低い状態ではレーザ光は固体受動
Ｑスイッチ１でほとんど吸収されて透過率は低く、レー
ザ光のエネルギー密度が高くなるに従い固体受動Ｑスイ
ッチ１において吸収されるレーザ光の割合が減少し、透
過率は高くなる。図１５は固体受動Ｑスイッチで発生し
た熱が放熱用金属ブロック１０ａおよび１０ｂへ移動す
る方向を示した模式図である。図１５における２００は
熱の移動方向を示している。
性を示すグラフ図である。図１４に示すように、レーザ
光のエネルギー密度が低い状態ではレーザ光は固体受動
Ｑスイッチ１でほとんど吸収されて透過率は低く、レー
ザ光のエネルギー密度が高くなるに従い固体受動Ｑスイ
ッチ１において吸収されるレーザ光の割合が減少し、透
過率は高くなる。図１５は固体受動Ｑスイッチで発生し
た熱が放熱用金属ブロック１０ａおよび１０ｂへ移動す
る方向を示した模式図である。図１５における２００は
熱の移動方向を示している。
【０００４】次に動作について説明する。固体受動Ｑス
イッチ１は図１４に示したような透過率特性を有してい
るので、レーザの励起開始直後のレーザ光のエネルギー
密度が低い状態ではレーザ光は固体受動Ｑスイッチ１で
ほとんど吸収され、透過率が低く損失が高いＱスイッチ
・クローズ状態にある。レーザの励起開始から時間が経
過するに従いレーザ光のエネルギー密度が上昇してゆ
き、この上昇とともに固体受動Ｑスイッチ１において吸
収されるレーザ光の割合が減少し、透過率は高くなり損
失が減少してゆく。最終的にレーザの利得が共振器損失
と固体受動Ｑスイッチ１の損失の和と一致したとき、固
体受動Ｑスイッチ１はオープンの状態となり、Ｑスイッ
チ発振が起こる。
イッチ１は図１４に示したような透過率特性を有してい
るので、レーザの励起開始直後のレーザ光のエネルギー
密度が低い状態ではレーザ光は固体受動Ｑスイッチ１で
ほとんど吸収され、透過率が低く損失が高いＱスイッチ
・クローズ状態にある。レーザの励起開始から時間が経
過するに従いレーザ光のエネルギー密度が上昇してゆ
き、この上昇とともに固体受動Ｑスイッチ１において吸
収されるレーザ光の割合が減少し、透過率は高くなり損
失が減少してゆく。最終的にレーザの利得が共振器損失
と固体受動Ｑスイッチ１の損失の和と一致したとき、固
体受動Ｑスイッチ１はオープンの状態となり、Ｑスイッ
チ発振が起こる。
【０００５】固体受動Ｑスイッチ１がクローズからオー
プンになるまで必要なエネルギーは、固体受動Ｑスイッ
チ１がレーザ光を吸収することによって得られる。吸収
されたレーザ光のエネルギーはほぼ全量が熱に変換され
る。固体受動Ｑスイッチ１で発生した熱は、放熱用金属
ブロック１０ａおよび１０ｂに移動する。
プンになるまで必要なエネルギーは、固体受動Ｑスイッ
チ１がレーザ光を吸収することによって得られる。吸収
されたレーザ光のエネルギーはほぼ全量が熱に変換され
る。固体受動Ｑスイッチ１で発生した熱は、放熱用金属
ブロック１０ａおよび１０ｂに移動する。
【０００６】固体受動Ｑスイッチ１における熱発生量が
均一な場合には、固体受動Ｑスイッチ１における温度分
布は図１６に示すように動径ｒに関する２乗分布とな
り、この場合には、共振器の長さやレンズ等により固体
受動Ｑスイッチ１における熱レンズ効果を容易に補正し
てレーザ光の出力の低下、レーザ光のビーム品質の劣化
等を防止することが可能であるが、固体受動Ｑスイッチ
１の熱発生量は、固体受動Ｑスイッチ１のレーザ光の吸
収量に依存するため、レーザ光の光軸１００方向に対し
て垂直な面の動径方向に分布を持つ。従ってレーザ光の
光軸１００方向に対して垂直な面の動径方向に対して前
記動径ｒに関する２乗分布からずれた温度分布を持つこ
ととなり、その完全な補正が困難となる。
均一な場合には、固体受動Ｑスイッチ１における温度分
布は図１６に示すように動径ｒに関する２乗分布とな
り、この場合には、共振器の長さやレンズ等により固体
受動Ｑスイッチ１における熱レンズ効果を容易に補正し
てレーザ光の出力の低下、レーザ光のビーム品質の劣化
等を防止することが可能であるが、固体受動Ｑスイッチ
１の熱発生量は、固体受動Ｑスイッチ１のレーザ光の吸
収量に依存するため、レーザ光の光軸１００方向に対し
て垂直な面の動径方向に分布を持つ。従ってレーザ光の
光軸１００方向に対して垂直な面の動径方向に対して前
記動径ｒに関する２乗分布からずれた温度分布を持つこ
ととなり、その完全な補正が困難となる。
【０００７】図１５には固体受動Ｑスイッチ１で発生し
た熱が放熱用金属ブロック１０ａおよび１０ｂへ移動す
る際の熱の流れを示したが、上記のレーザ光の強度分布
による熱発生量の分布から生じる温度分布の２乗分布か
らのずれに加え、図１５で示した動径方向の熱の移動に
よっても温度分布の２乗分布からのずれが生じる。
た熱が放熱用金属ブロック１０ａおよび１０ｂへ移動す
る際の熱の流れを示したが、上記のレーザ光の強度分布
による熱発生量の分布から生じる温度分布の２乗分布か
らのずれに加え、図１５で示した動径方向の熱の移動に
よっても温度分布の２乗分布からのずれが生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の固体受動Ｑスイ
ッチブロックは以上のように構成されているので、固体
受動Ｑスイッチ１の光軸１００に対して垂直な面の動径
方向の熱の移動によっても、温度分布の２乗分布からの
補正困難なずれが加算される。この２乗分布からのずれ
により、固体受動Ｑスイッチ１が補正困難な熱レンズ効
果、熱複屈折効果を持ち、レーザ光の出力の低下やレー
ザ光のビーム品質の劣化が生じてしまうなどの課題があ
った。
ッチブロックは以上のように構成されているので、固体
受動Ｑスイッチ１の光軸１００に対して垂直な面の動径
方向の熱の移動によっても、温度分布の２乗分布からの
補正困難なずれが加算される。この２乗分布からのずれ
により、固体受動Ｑスイッチ１が補正困難な熱レンズ効
果、熱複屈折効果を持ち、レーザ光の出力の低下やレー
ザ光のビーム品質の劣化が生じてしまうなどの課題があ
った。
【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、補正困難な熱レンズ効果、熱複屈
折効果等を軽減して、レーザ光の出力の低下およびレー
ザ光のビーム品質の低下を防止した固体受動Ｑスイッチ
ブロックを得ることを目的とする。
めになされたもので、補正困難な熱レンズ効果、熱複屈
折効果等を軽減して、レーザ光の出力の低下およびレー
ザ光のビーム品質の低下を防止した固体受動Ｑスイッチ
ブロックを得ることを目的とする。
【００１０】また、この発明は、上記の固体受動Ｑスイ
ッチブロックを用いて、共振器内における熱レンズ効果
を低減させた固体Ｑスイッチレーザ発振器や、単一パル
ス出力の固体レーザ装置等を得ることを目的とする。
ッチブロックを用いて、共振器内における熱レンズ効果
を低減させた固体Ｑスイッチレーザ発振器や、単一パル
ス出力の固体レーザ装置等を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る固体受動Ｑスイッチブロックは、固体受動Ｑスイッチ
と、前記固体受動Ｑスイッチの少なくとも一方の端面に
光学的・物理的に接続されたレーザ光に対して透明な透
明放熱体とを備えたものである。
る固体受動Ｑスイッチブロックは、固体受動Ｑスイッチ
と、前記固体受動Ｑスイッチの少なくとも一方の端面に
光学的・物理的に接続されたレーザ光に対して透明な透
明放熱体とを備えたものである。
【００１２】請求項２記載の発明に係る固体受動Ｑスイ
ッチブロックは、透明放熱体に結晶を用いたものであ
る。
ッチブロックは、透明放熱体に結晶を用いたものであ
る。
【００１３】請求項３記載の発明に係る固体受動Ｑスイ
ッチブロックは、固体受動Ｑスイッチと透明放熱体との
間の光学的・物理的接続を、光学接着により行ったもの
である。
ッチブロックは、固体受動Ｑスイッチと透明放熱体との
間の光学的・物理的接続を、光学接着により行ったもの
である。
【００１４】請求項４記載の発明に係る固体受動Ｑスイ
ッチブロックは、固体受動Ｑスイッチと透明放熱体との
間の光学的・物理的接続を、熱接着により行ったもので
ある。
ッチブロックは、固体受動Ｑスイッチと透明放熱体との
間の光学的・物理的接続を、熱接着により行ったもので
ある。
【００１５】請求項５記載の発明に係る固体受動Ｑスイ
ッチブロックは、第１の固体受動Ｑスイッチと、前記第
１の固体受動Ｑスイッチの一方の端面に光学的・物理的
に接続されたレーザ光に対して透明な第１の透明放熱体
と、レーザ光に対する透過率特性が前記第１の固体受動
Ｑスイッチとほぼ等しい第２の固体受動Ｑスイッチと、
前記第２の固体受動Ｑスイッチの一方の端面に光学的・
物理的に接続されたレーザ光に対して透明な第２の透明
放熱体と、前記第１の透明放熱体の前記第１の固体受動
Ｑスイッチと接続していない他方の端面とこれに対面す
る前記第２の透明放熱体の前記第２の固体受動Ｑスイッ
チと接続していない他方の端面との間に配置された９０
度旋光子とを備えたものである。
ッチブロックは、第１の固体受動Ｑスイッチと、前記第
１の固体受動Ｑスイッチの一方の端面に光学的・物理的
に接続されたレーザ光に対して透明な第１の透明放熱体
と、レーザ光に対する透過率特性が前記第１の固体受動
Ｑスイッチとほぼ等しい第２の固体受動Ｑスイッチと、
前記第２の固体受動Ｑスイッチの一方の端面に光学的・
物理的に接続されたレーザ光に対して透明な第２の透明
放熱体と、前記第１の透明放熱体の前記第１の固体受動
Ｑスイッチと接続していない他方の端面とこれに対面す
る前記第２の透明放熱体の前記第２の固体受動Ｑスイッ
チと接続していない他方の端面との間に配置された９０
度旋光子とを備えたものである。
【００１６】請求項６記載の発明に係る固体受動Ｑスイ
ッチブロックは、透明放熱体に結晶を用いたものであ
る。
ッチブロックは、透明放熱体に結晶を用いたものであ
る。
【００１７】請求項７記載の発明に係る固体受動Ｑスイ
ッチブロックは、固体受動Ｑスイッチと接続されていな
い側の透明放熱体の端面に単一横モード化機構を形成し
たものである。
ッチブロックは、固体受動Ｑスイッチと接続されていな
い側の透明放熱体の端面に単一横モード化機構を形成し
たものである。
【００１８】請求項８記載の発明に係る固体受動Ｑスイ
ッチブロックは、単一横モード化機構として、モード選
択用開口を形成したものである。
ッチブロックは、単一横モード化機構として、モード選
択用開口を形成したものである。
【００１９】請求項９記載の発明に係る固体Ｑスイッチ
レーザ発振器は、共振器を構成する一対の全反射鏡およ
び出力鏡と、前記共振器内に配置された固体レーザ媒質
と、前記固体レーザ媒質を励起する励起手段と、前記共
振器内に配置された請求項１から請求項８のうちのいず
れか１項記載の固体受動Ｑスイッチブロックとを備えた
固体Ｑスイッチレーザ発振器であり、前記固体レーザ媒
質と前記固体受動Ｑスイッチブロックの固体受動Ｑスイ
ッチに、熱レンズ焦点距離の符号が逆の材料を用いたも
のである。
レーザ発振器は、共振器を構成する一対の全反射鏡およ
び出力鏡と、前記共振器内に配置された固体レーザ媒質
と、前記固体レーザ媒質を励起する励起手段と、前記共
振器内に配置された請求項１から請求項８のうちのいず
れか１項記載の固体受動Ｑスイッチブロックとを備えた
固体Ｑスイッチレーザ発振器であり、前記固体レーザ媒
質と前記固体受動Ｑスイッチブロックの固体受動Ｑスイ
ッチに、熱レンズ焦点距離の符号が逆の材料を用いたも
のである。
【００２０】請求項１０記載の発明に係る固体Ｑスイッ
チレーザ発振器は、固体レーザ媒質にＮｄ：ＹＬＦを、
固体受動ＱスイッチにＣｒ4+：ＹＡＧを用いたものであ
る。
チレーザ発振器は、固体レーザ媒質にＮｄ：ＹＬＦを、
固体受動ＱスイッチにＣｒ4+：ＹＡＧを用いたものであ
る。
【００２１】請求項１１記載の発明に係る固体レーザ装
置は、共振器を構成する一対の全反射鏡および出力鏡と
前記共振器内に配置された固体レーザ媒質と前記固体レ
ーザ媒質を励起する励起手段と固体受動Ｑスイッチブロ
ックとを有する固体Ｑスイッチレーザ発振器と、レーザ
光出射方向の光軸上に設置された可飽和吸収体とを備え
たものである。
置は、共振器を構成する一対の全反射鏡および出力鏡と
前記共振器内に配置された固体レーザ媒質と前記固体レ
ーザ媒質を励起する励起手段と固体受動Ｑスイッチブロ
ックとを有する固体Ｑスイッチレーザ発振器と、レーザ
光出射方向の光軸上に設置された可飽和吸収体とを備え
たものである。
【００２２】請求項１２記載の発明に係る固体レーザ装
置は、固体Ｑスイッチレーザ発振器として、ノーマル発
振時において単一横モード化されている固体レーザ発振
器内に固体受動Ｑスイッチブロックを設けた固体Ｑスイ
ッチレーザ発振器を用いたものである。
置は、固体Ｑスイッチレーザ発振器として、ノーマル発
振時において単一横モード化されている固体レーザ発振
器内に固体受動Ｑスイッチブロックを設けた固体Ｑスイ
ッチレーザ発振器を用いたものである。
【００２３】請求項１３記載の発明に係る固体レーザ装
置は、固体受動Ｑスイッチブロックとして、請求項１か
ら請求項６記載の固体受動Ｑスイッチブロックを用いた
ものである。
置は、固体受動Ｑスイッチブロックとして、請求項１か
ら請求項６記載の固体受動Ｑスイッチブロックを用いた
ものである。
【００２４】請求項１４記載の発明に係る固体レーザ装
置は、固体Ｑスイッチレーザ発振器として、ノーマル発
振時において単一横モード化されていない固体レーザ発
振器内に固体受動Ｑスイッチブロックとして請求項７ま
たは請求項８記載の固体受動Ｑスイッチブロックを設け
た固体Ｑスイッチレーザ発振器を用いたものである。
置は、固体Ｑスイッチレーザ発振器として、ノーマル発
振時において単一横モード化されていない固体レーザ発
振器内に固体受動Ｑスイッチブロックとして請求項７ま
たは請求項８記載の固体受動Ｑスイッチブロックを設け
た固体Ｑスイッチレーザ発振器を用いたものである。
【００２５】請求項１５記載の発明に係る固体受動Ｑス
イッチブロックの製造方法は、複数個分の広さを持つ固
体受動Ｑスイッチおよび透明放熱体を重ねて光学的・物
理的に接続した後に、または、さらに単一横モード化機
構を形成した後に、複数の固体受動Ｑスイッチブロック
に切断することにより、請求項１から請求項８のうちの
いずれか１項記載の固体受動Ｑスイッチブロックを複数
製造するものである。
イッチブロックの製造方法は、複数個分の広さを持つ固
体受動Ｑスイッチおよび透明放熱体を重ねて光学的・物
理的に接続した後に、または、さらに単一横モード化機
構を形成した後に、複数の固体受動Ｑスイッチブロック
に切断することにより、請求項１から請求項８のうちの
いずれか１項記載の固体受動Ｑスイッチブロックを複数
製造するものである。
【００２６】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による固
体受動Ｑスイッチブロックの構成を示す模式図であり、
図において、１は固体受動Ｑスイッチ、２ａおよび２ｂ
はレーザ光に対して透明な結晶（透明放熱体）であり、
固体受動Ｑスイッチ１で発生した熱を逃がすために固体
受動Ｑスイッチ１の端面に光学的・物理的に接続されて
おり、レーザ光透過用の穴は形成されていない。３は固
体受動Ｑスイッチブロック、１００はレーザ光の光軸で
ある。なお、上記各部品はレーザ発振器の共振器のミラ
ー間に配置されているものである。
体受動Ｑスイッチブロックの構成を示す模式図であり、
図において、１は固体受動Ｑスイッチ、２ａおよび２ｂ
はレーザ光に対して透明な結晶（透明放熱体）であり、
固体受動Ｑスイッチ１で発生した熱を逃がすために固体
受動Ｑスイッチ１の端面に光学的・物理的に接続されて
おり、レーザ光透過用の穴は形成されていない。３は固
体受動Ｑスイッチブロック、１００はレーザ光の光軸で
ある。なお、上記各部品はレーザ発振器の共振器のミラ
ー間に配置されているものである。
【００２７】図２は固体受動Ｑスイッチブロック３にお
ける熱の流れを示す模式図であり、図において、２００
は固体受動Ｑスイッチ１で発生した熱が結晶２ａおよび
２ｂに移動する方向を示している。結晶２ａおよび２ｂ
の材料としては、例えば、固体受動Ｑスイッチ１の材料
としてＣｒ4+：ＹＡＧ（Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12）またはＣ
ｏ2+：ＹＡＧを用いた場合には、ＹＡＧ（Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ
12），サファイア，ＭｇＦ2 ，ダイアモンド等を用いる
ことができる。
ける熱の流れを示す模式図であり、図において、２００
は固体受動Ｑスイッチ１で発生した熱が結晶２ａおよび
２ｂに移動する方向を示している。結晶２ａおよび２ｂ
の材料としては、例えば、固体受動Ｑスイッチ１の材料
としてＣｒ4+：ＹＡＧ（Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12）またはＣ
ｏ2+：ＹＡＧを用いた場合には、ＹＡＧ（Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ
12），サファイア，ＭｇＦ2 ，ダイアモンド等を用いる
ことができる。
【００２８】次に動作について説明する。固体受動Ｑス
イッチ１は図１４に示したような透過率特性を有してい
るので、レーザの励起開始直後のレーザ光のエネルギー
密度が低い状態ではレーザ光は固体受動Ｑスイッチ１で
ほとんど吸収され、透過率が低く損失が高いＱスイッチ
・クローズ状態にある。レーザの励起開始から時間が経
過するに従いレーザ光のエネルギー密度が上昇してゆ
き、この上昇とともに固体受動Ｑスイッチ１において吸
収されるレーザ光の割合が減少し、透過率は高くなり損
失が減少してゆく。最終的にレーザの利得が共振器損失
と固体受動Ｑスイッチ１の損失の和と一致したとき、固
体受動Ｑスイッチ１はオープンの状態となり、Ｑスイッ
チ発振が起こる。
イッチ１は図１４に示したような透過率特性を有してい
るので、レーザの励起開始直後のレーザ光のエネルギー
密度が低い状態ではレーザ光は固体受動Ｑスイッチ１で
ほとんど吸収され、透過率が低く損失が高いＱスイッチ
・クローズ状態にある。レーザの励起開始から時間が経
過するに従いレーザ光のエネルギー密度が上昇してゆ
き、この上昇とともに固体受動Ｑスイッチ１において吸
収されるレーザ光の割合が減少し、透過率は高くなり損
失が減少してゆく。最終的にレーザの利得が共振器損失
と固体受動Ｑスイッチ１の損失の和と一致したとき、固
体受動Ｑスイッチ１はオープンの状態となり、Ｑスイッ
チ発振が起こる。
【００２９】固体受動Ｑスイッチ１がクローズからオー
プンになるまで必要なエネルギーは、固体受動Ｑスイッ
チ１がレーザ光を吸収することによって得られる。吸収
されたレーザ光のエネルギーはほぼ全量が熱に変換され
る。固体受動Ｑスイッチ１で発生した熱は、結晶２ａお
よび２ｂに移動する。
プンになるまで必要なエネルギーは、固体受動Ｑスイッ
チ１がレーザ光を吸収することによって得られる。吸収
されたレーザ光のエネルギーはほぼ全量が熱に変換され
る。固体受動Ｑスイッチ１で発生した熱は、結晶２ａお
よび２ｂに移動する。
【００３０】固体受動Ｑスイッチ１における熱発生量が
均一な場合には、固体受動Ｑスイッチ１における温度分
布は図１６に示したように動径ｒに関する２乗分布とな
り、この場合には、共振器の長さやレンズ等により固体
受動Ｑスイッチ１における熱レンズ効果を容易に補正し
てレーザ光の出力の低下、レーザ光のビーム品質の劣化
等を防止することが可能であるが、固体受動Ｑスイッチ
１の熱発生量は、固体受動Ｑスイッチ１のレーザ光の吸
収量に依存するため、レーザ光の光軸１００方向に対し
て垂直な面の動径方向に分布を持つ。従ってレーザ光の
光軸１００方向に対して垂直な面の動径方向に対して前
記動径ｒに関する２乗分布からずれた温度分布を持つこ
ととなり、その完全な補正が困難となる。
均一な場合には、固体受動Ｑスイッチ１における温度分
布は図１６に示したように動径ｒに関する２乗分布とな
り、この場合には、共振器の長さやレンズ等により固体
受動Ｑスイッチ１における熱レンズ効果を容易に補正し
てレーザ光の出力の低下、レーザ光のビーム品質の劣化
等を防止することが可能であるが、固体受動Ｑスイッチ
１の熱発生量は、固体受動Ｑスイッチ１のレーザ光の吸
収量に依存するため、レーザ光の光軸１００方向に対し
て垂直な面の動径方向に分布を持つ。従ってレーザ光の
光軸１００方向に対して垂直な面の動径方向に対して前
記動径ｒに関する２乗分布からずれた温度分布を持つこ
ととなり、その完全な補正が困難となる。
【００３１】図２の２００は、固体受動Ｑスイッチ１で
発生した熱が結晶２ａおよび２ｂへ移動する際の熱の流
れを示しているが、図２における熱の流れは、前記従来
例の図１５において存在した動径成分を持たず、光軸１
００にほぼ平行となっている。これは、図１５において
放熱用金属ブロック１０ａおよび１０ｂにはレーザ光を
通過させるための穴が形成されていたのに対して、図２
における結晶２ａおよび２ｂはレーザ光に対して透明で
あるため、レーザ光透過用の穴を形成しておらず、固体
受動Ｑスイッチ１と対向した全面で固体受動Ｑスイッチ
１と接触しているためである。従って、前記のレーザ光
の強度分布による熱発生量の動径分布から生じる温度分
布の２乗分布からのずれは生じるものの、図２において
は、固体受動Ｑスイッチ１における動径方向の熱の移動
はほとんどなく、熱の動径方向移動による温度分布の２
乗分布からのずれは生じない。
発生した熱が結晶２ａおよび２ｂへ移動する際の熱の流
れを示しているが、図２における熱の流れは、前記従来
例の図１５において存在した動径成分を持たず、光軸１
００にほぼ平行となっている。これは、図１５において
放熱用金属ブロック１０ａおよび１０ｂにはレーザ光を
通過させるための穴が形成されていたのに対して、図２
における結晶２ａおよび２ｂはレーザ光に対して透明で
あるため、レーザ光透過用の穴を形成しておらず、固体
受動Ｑスイッチ１と対向した全面で固体受動Ｑスイッチ
１と接触しているためである。従って、前記のレーザ光
の強度分布による熱発生量の動径分布から生じる温度分
布の２乗分布からのずれは生じるものの、図２において
は、固体受動Ｑスイッチ１における動径方向の熱の移動
はほとんどなく、熱の動径方向移動による温度分布の２
乗分布からのずれは生じない。
【００３２】上記の固体受動Ｑスイッチ１とレーザ光に
対して透明な結晶２ａおよび２ｂとの光学的・物理的な
接続手段としては、固体受動Ｑスイッチ１と透明な結晶
２の接続する端面を光学研磨した後に端面同士を密着さ
せ、密着面に圧力を加えて接着する方法、いわゆる光学
接着による方法を用いることができる。
対して透明な結晶２ａおよび２ｂとの光学的・物理的な
接続手段としては、固体受動Ｑスイッチ１と透明な結晶
２の接続する端面を光学研磨した後に端面同士を密着さ
せ、密着面に圧力を加えて接着する方法、いわゆる光学
接着による方法を用いることができる。
【００３３】この接着方法によれば、光学接着剤が不要
になり、レーザ光の吸収による光学接着剤の光学特性の
変化が起こらない信頼性の高い固体受動Ｑスイッチブロ
ックを形成することができる。
になり、レーザ光の吸収による光学接着剤の光学特性の
変化が起こらない信頼性の高い固体受動Ｑスイッチブロ
ックを形成することができる。
【００３４】また、他の光学的・物理的接続方法とし
て、固体受動Ｑスイッチ１と透明な結晶２の接続する端
面を光学研磨し、端面を前処理後または端面にコーティ
ング後前処理を行った後、端面同士を密着させることに
より接着し、密着面に圧力および温度を加えて接着を更
に強固にする方法、いわゆる熱接着またはディフュージ
ョン ボンディング（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｂｏｎｄｉ
ｎｇ）と呼ばれる方法を用いることができる。
て、固体受動Ｑスイッチ１と透明な結晶２の接続する端
面を光学研磨し、端面を前処理後または端面にコーティ
ング後前処理を行った後、端面同士を密着させることに
より接着し、密着面に圧力および温度を加えて接着を更
に強固にする方法、いわゆる熱接着またはディフュージ
ョン ボンディング（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｂｏｎｄｉ
ｎｇ）と呼ばれる方法を用いることができる。
【００３５】この接着方法によれば、光学接着剤が不要
になり、レーザ光の吸収による光学接着剤の光学特性の
変化が起こらない信頼性の高い固体受動Ｑスイッチブロ
ックを形成することができるとともに、前記固体受動Ｑ
スイッチ１とレーザ光に対して透明な結晶２ａおよび２
ｂの端面に減反射コーティングを施した後に接着を行う
ことが可能となるため、レーザ発振器の損失を低減して
レーザ出力を向上することが可能である。
になり、レーザ光の吸収による光学接着剤の光学特性の
変化が起こらない信頼性の高い固体受動Ｑスイッチブロ
ックを形成することができるとともに、前記固体受動Ｑ
スイッチ１とレーザ光に対して透明な結晶２ａおよび２
ｂの端面に減反射コーティングを施した後に接着を行う
ことが可能となるため、レーザ発振器の損失を低減して
レーザ出力を向上することが可能である。
【００３６】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、レーザ光の光軸１００方向に対して垂直な面上での
動径方向の温度分布の２乗分布からのずれを軽減するこ
とができ、固体受動Ｑスイッチ１における補正困難な熱
レンズ効果を軽減してレーザ光の出力の向上およびレー
ザ光のビーム品質の向上を図ることができる。
ば、レーザ光の光軸１００方向に対して垂直な面上での
動径方向の温度分布の２乗分布からのずれを軽減するこ
とができ、固体受動Ｑスイッチ１における補正困難な熱
レンズ効果を軽減してレーザ光の出力の向上およびレー
ザ光のビーム品質の向上を図ることができる。
【００３７】なお、上記においては、固体受動Ｑスイッ
チ１で発生した熱を放熱するためにレーザ光に対して透
明な結晶２ａおよび２ｂを用いたが、ガラス，プラスチ
ック等のレーザ光に対して透明な透明放熱体を用いても
同様な効果を得ることができる。しかし、結晶を用いた
場合には、非晶質と比較して熱伝導率が高いため、固体
受動Ｑスイッチ１に対面した端面における熱の滞留を少
なくして熱レンズ効果の補正を容易とすることができ、
容易にレーザ光の出力の向上およびレーザ光のビーム品
質の向上を図ることができる。
チ１で発生した熱を放熱するためにレーザ光に対して透
明な結晶２ａおよび２ｂを用いたが、ガラス，プラスチ
ック等のレーザ光に対して透明な透明放熱体を用いても
同様な効果を得ることができる。しかし、結晶を用いた
場合には、非晶質と比較して熱伝導率が高いため、固体
受動Ｑスイッチ１に対面した端面における熱の滞留を少
なくして熱レンズ効果の補正を容易とすることができ、
容易にレーザ光の出力の向上およびレーザ光のビーム品
質の向上を図ることができる。
【００３８】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２による固体受動Ｑスイッチブロックの構成を示す模
式図であり、図において、１ａおよび１ｂはそれぞれ第
１および第２の固体受動Ｑスイッチ、２ａおよび２ｂは
それぞれレーザ光に対して透明な第１および第２の結
晶、４は９０度旋光子、５は固体受動Ｑスイッチブロッ
ク、１００はレーザ光の光軸である。第１および第２の
固体受動Ｑスイッチ１ａ，１ｂのレーザ光に対する透過
率特性はほぼ等しく設けられている。また、図４はこの
実施の形態２の固体受動Ｑスイッチブロックにおける熱
の流れを示す模式図であり、図において、２００は固体
受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂで発生した熱が結晶２ａ
および２ｂに移動する方向を示している。
態２による固体受動Ｑスイッチブロックの構成を示す模
式図であり、図において、１ａおよび１ｂはそれぞれ第
１および第２の固体受動Ｑスイッチ、２ａおよび２ｂは
それぞれレーザ光に対して透明な第１および第２の結
晶、４は９０度旋光子、５は固体受動Ｑスイッチブロッ
ク、１００はレーザ光の光軸である。第１および第２の
固体受動Ｑスイッチ１ａ，１ｂのレーザ光に対する透過
率特性はほぼ等しく設けられている。また、図４はこの
実施の形態２の固体受動Ｑスイッチブロックにおける熱
の流れを示す模式図であり、図において、２００は固体
受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂで発生した熱が結晶２ａ
および２ｂに移動する方向を示している。
【００３９】次に動作について説明する。固体受動Ｑス
イッチ１ａおよび１ｂのレーザ光に対する透過率特性は
ほぼ等しく形成されているため、Ｑスイッチオープンま
でに必要とされるエネルギーはほぼ等しく、第１の固体
受動Ｑスイッチ１ａおよび第２の固体受動Ｑスイッチ１
ｂ内に形成される熱分布はほぼ等しくなる。
イッチ１ａおよび１ｂのレーザ光に対する透過率特性は
ほぼ等しく形成されているため、Ｑスイッチオープンま
でに必要とされるエネルギーはほぼ等しく、第１の固体
受動Ｑスイッチ１ａおよび第２の固体受動Ｑスイッチ１
ｂ内に形成される熱分布はほぼ等しくなる。
【００４０】固体受動Ｑスイッチ内で発生する熱の分布
は実施の形態１と同様である。すなわち固体受動Ｑスイ
ッチ１ａおよび１ｂがクローズからオープンになるまで
に必要なエネルギーは固体受動Ｑスイッチ１ａおよび１
ｂがレーザ光を吸収することによって得られ、吸収され
たレーザ光のエネルギーはほぼ全量が熱に変換される。
固体受動Ｑスイッチ１ａで発生した熱は結晶２ａヘ、固
体受動Ｑスイッチ１ｂで発生した熱は結晶２ｂへ移動す
る。固体受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂの熱発生量は、
固体受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂのレーザ光の吸収量
に依存するため、レーザ光の光軸１００方向に対して垂
直な面の動径方向に分布を持ち、このため動径ｒに関す
る２乗分布からずれた温度分布を持つこととなり、その
完全な補正が困難となる。図４における結晶２ａおよび
２ｂはレーザ光に対して透明でありレーザ光透過用の穴
を形成しておらず、固体受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂ
と対向した全面で固体受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂと
接触しているため、固体受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂ
における熱の流れは図４に示すように動径成分を持たず
光軸１００にほぼ平行となる。
は実施の形態１と同様である。すなわち固体受動Ｑスイ
ッチ１ａおよび１ｂがクローズからオープンになるまで
に必要なエネルギーは固体受動Ｑスイッチ１ａおよび１
ｂがレーザ光を吸収することによって得られ、吸収され
たレーザ光のエネルギーはほぼ全量が熱に変換される。
固体受動Ｑスイッチ１ａで発生した熱は結晶２ａヘ、固
体受動Ｑスイッチ１ｂで発生した熱は結晶２ｂへ移動す
る。固体受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂの熱発生量は、
固体受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂのレーザ光の吸収量
に依存するため、レーザ光の光軸１００方向に対して垂
直な面の動径方向に分布を持ち、このため動径ｒに関す
る２乗分布からずれた温度分布を持つこととなり、その
完全な補正が困難となる。図４における結晶２ａおよび
２ｂはレーザ光に対して透明でありレーザ光透過用の穴
を形成しておらず、固体受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂ
と対向した全面で固体受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂと
接触しているため、固体受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂ
における熱の流れは図４に示すように動径成分を持たず
光軸１００にほぼ平行となる。
【００４１】従って、前記のレーザ光の強度分布による
熱発生量の動径分布から生じる温度分布の２乗分布から
のずれは生じるものの、固体受動Ｑスイッチ１ａおよび
１ｂにおける動径方向の熱の移動はほとんどなく、熱の
動径方向移動による温度分布の２乗分布からのずれは生
じない。なお、上記においては、固体受動Ｑスイッチ１
ａおよび１ｂで発生した熱を放熱するためにレーザ光に
対して透明な結晶２ａおよび２ｂを用いたが、ガラス，
プラスチック等のレーザ光に対して透明な透明放熱体を
用いても同様な効果を得ることができるが、結晶を用い
た場合には、非晶質と比較して熱伝導率が高いため、固
体受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂに対面した端面におけ
る熱の滞留を少なくして熱レンズ効果の補正を容易とす
ることができ、容易にレーザ光の出力の向上およびレー
ザ光のビーム品質の向上を図ることができる。
熱発生量の動径分布から生じる温度分布の２乗分布から
のずれは生じるものの、固体受動Ｑスイッチ１ａおよび
１ｂにおける動径方向の熱の移動はほとんどなく、熱の
動径方向移動による温度分布の２乗分布からのずれは生
じない。なお、上記においては、固体受動Ｑスイッチ１
ａおよび１ｂで発生した熱を放熱するためにレーザ光に
対して透明な結晶２ａおよび２ｂを用いたが、ガラス，
プラスチック等のレーザ光に対して透明な透明放熱体を
用いても同様な効果を得ることができるが、結晶を用い
た場合には、非晶質と比較して熱伝導率が高いため、固
体受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂに対面した端面におけ
る熱の滞留を少なくして熱レンズ効果の補正を容易とす
ることができ、容易にレーザ光の出力の向上およびレー
ザ光のビーム品質の向上を図ることができる。
【００４２】図５はこの発明の実施の形態２による固体
受動Ｑスイッチブロックにおける９０度旋光子の効果を
示す説明図である。レーザ光を吸収している状態の固体
受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂにおいては、温度分布が
動径ｒにほぼ依存した形となるため、熱により発生した
応力に図５に示す半径方向と接線方向の異方性が生じた
状態となっており、光弾性効果により半径方向の振動と
接線方向の振動との間で屈折率が異なる状態となってい
る。
受動Ｑスイッチブロックにおける９０度旋光子の効果を
示す説明図である。レーザ光を吸収している状態の固体
受動Ｑスイッチ１ａおよび１ｂにおいては、温度分布が
動径ｒにほぼ依存した形となるため、熱により発生した
応力に図５に示す半径方向と接線方向の異方性が生じた
状態となっており、光弾性効果により半径方向の振動と
接線方向の振動との間で屈折率が異なる状態となってい
る。
【００４３】図５中のＥで示した直線偏光の入射レーザ
光は半径方向の振動と接線方向の振動として固体受動Ｑ
スイッチ１ａに入射するが、固体受動Ｑスイッチ１ａ内
における半径方向振動と接線方向振動との間で屈折率が
異なるため、半径方向振動と接線方向振動との間に位相
差が生じる。このため、固体受動Ｑスイッチ１ａから出
るレーザ光は楕円偏光となる。
光は半径方向の振動と接線方向の振動として固体受動Ｑ
スイッチ１ａに入射するが、固体受動Ｑスイッチ１ａ内
における半径方向振動と接線方向振動との間で屈折率が
異なるため、半径方向振動と接線方向振動との間に位相
差が生じる。このため、固体受動Ｑスイッチ１ａから出
るレーザ光は楕円偏光となる。
【００４４】この楕円偏光となった第１の固体受動Ｑス
イッチ１ａの出射光は、９０度旋光子４を通過し、第２
の固体受動Ｑスイッチ１ｂに入射する。この第２の固体
受動Ｑスイッチ１ｂに入射するレーザ光は、９０度旋光
子４により第１の固体受動Ｑスイッチ１ａ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
れているため、前記半径方向振動は接線方向振動に、前
記接線方向振動は半径方向振動となっている。
イッチ１ａの出射光は、９０度旋光子４を通過し、第２
の固体受動Ｑスイッチ１ｂに入射する。この第２の固体
受動Ｑスイッチ１ｂに入射するレーザ光は、９０度旋光
子４により第１の固体受動Ｑスイッチ１ａ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
れているため、前記半径方向振動は接線方向振動に、前
記接線方向振動は半径方向振動となっている。
【００４５】第１の固体受動Ｑスイッチ１ａと第２の固
体受動Ｑスイッチ１ｂはレーザ光に対する透過率特性が
ほぼ等しく熱分布もほぼ等しい状態となるため、熱複屈
折による半径方向振動と接線方向振動とに生じる位相差
は同じとなるが、上記のように固体受動Ｑスイッチ１ａ
における半径方向振動は固体受動Ｑスイッチ１ｂにおい
て接線方向振動に、固体受動Ｑスイッチ１ａにおける接
線方向振動は固体受動Ｑスイッチ１ｂにおいて半径方向
振動となっているため、固体受動Ｑスイッチ１ａにおい
て発生した位相差は固体受動Ｑスイッチ１ｂにおいて解
消されることとなり、固体受動Ｑスイッチ１ｂからの出
射光は、固体受動Ｑスイッチ１ａへの入射時と偏光面が
９０゜異なる直線偏光のレーザ光となる。このようにし
て、第１の固体受動Ｑスイッチ１ａにおいて熱複屈折に
より生じた直線偏光からの変化は第２の固体受動Ｑスイ
ッチ１ｂにおいて補償される。
体受動Ｑスイッチ１ｂはレーザ光に対する透過率特性が
ほぼ等しく熱分布もほぼ等しい状態となるため、熱複屈
折による半径方向振動と接線方向振動とに生じる位相差
は同じとなるが、上記のように固体受動Ｑスイッチ１ａ
における半径方向振動は固体受動Ｑスイッチ１ｂにおい
て接線方向振動に、固体受動Ｑスイッチ１ａにおける接
線方向振動は固体受動Ｑスイッチ１ｂにおいて半径方向
振動となっているため、固体受動Ｑスイッチ１ａにおい
て発生した位相差は固体受動Ｑスイッチ１ｂにおいて解
消されることとなり、固体受動Ｑスイッチ１ｂからの出
射光は、固体受動Ｑスイッチ１ａへの入射時と偏光面が
９０゜異なる直線偏光のレーザ光となる。このようにし
て、第１の固体受動Ｑスイッチ１ａにおいて熱複屈折に
より生じた直線偏光からの変化は第２の固体受動Ｑスイ
ッチ１ｂにおいて補償される。
【００４６】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、第１の固体受動Ｑスイッチ１ａと第２の固体受動Ｑ
スイッチ１ｂとの間で相互に熱複屈折を補償することに
より固体受動Ｑスイッチブロック５で発生した熱複屈折
効果を固体受動Ｑスイッチブロック５内で補償すること
ができ、レーザ出力およびビーム品質を向上することが
できる。
ば、第１の固体受動Ｑスイッチ１ａと第２の固体受動Ｑ
スイッチ１ｂとの間で相互に熱複屈折を補償することに
より固体受動Ｑスイッチブロック５で発生した熱複屈折
効果を固体受動Ｑスイッチブロック５内で補償すること
ができ、レーザ出力およびビーム品質を向上することが
できる。
【００４７】実施の形態３．図６はこの発明の実施の形
態３による固体受動Ｑスイッチブロックの製造方法を示
す模式図であり、図において、５５ａは切断前の固体受
動Ｑスイッチブロック、５５ｂは切断線、５０ａは切断
された固体受動Ｑスイッチブロックである。
態３による固体受動Ｑスイッチブロックの製造方法を示
す模式図であり、図において、５５ａは切断前の固体受
動Ｑスイッチブロック、５５ｂは切断線、５０ａは切断
された固体受動Ｑスイッチブロックである。
【００４８】次に動作について説明する。前記実施の形
態１における固体受動Ｑスイッチブロック３を構成する
光学部品である固体受動Ｑスイッチ１および結晶２ａ，
２ｂ、実施の形態２における固体受動Ｑスイッチブロッ
ク５を構成する光学部品である固体受動Ｑスイッチ１
ａ，１ｂ、結晶２ａ，２ｂおよび９０度旋光子４等を、
重ね合わせて光学的・物理的に接着し、切断前の広い面
積の固体受動Ｑスイッチブロック５５ａを形成した後、
ダイシング・ソーなどを用いて、複数の固体受動Ｑスイ
ッチブロック５０ａを形成するように切断線５５ｂにお
いて切断する。
態１における固体受動Ｑスイッチブロック３を構成する
光学部品である固体受動Ｑスイッチ１および結晶２ａ，
２ｂ、実施の形態２における固体受動Ｑスイッチブロッ
ク５を構成する光学部品である固体受動Ｑスイッチ１
ａ，１ｂ、結晶２ａ，２ｂおよび９０度旋光子４等を、
重ね合わせて光学的・物理的に接着し、切断前の広い面
積の固体受動Ｑスイッチブロック５５ａを形成した後、
ダイシング・ソーなどを用いて、複数の固体受動Ｑスイ
ッチブロック５０ａを形成するように切断線５５ｂにお
いて切断する。
【００４９】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、固体受動Ｑスイッチ１や結晶２の研磨等の高価なプ
ロセスを一回行うのみで複数の固体受動Ｑスイッチブロ
ック５０ａを同時に製作することができるため、コスト
の低減を図りながら大量生産を行うことができ、また、
個別ばらつきを少なくして歩留まりを向上することがで
きる。
ば、固体受動Ｑスイッチ１や結晶２の研磨等の高価なプ
ロセスを一回行うのみで複数の固体受動Ｑスイッチブロ
ック５０ａを同時に製作することができるため、コスト
の低減を図りながら大量生産を行うことができ、また、
個別ばらつきを少なくして歩留まりを向上することがで
きる。
【００５０】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４による固体Ｑスイッチレーザ発振器の構成を示す模
式図であり、図において、２０は全反射鏡、３０は出力
鏡、４０は固体レーザ媒質としてのＮｄ：ＹＬＦ（ＹＬ
ｉＦ4 ）、５０は固体受動ＱスイッチとしてＣｒ4+：Ｙ
ＡＧを用いた固体受動Ｑスイッチブロック、６０は固体
レーザ媒質４０を励起する励起光源等の励起手段であ
る。また、図８は各材料における熱レンズ焦点距離ｆの
逆数のレーザ出力パワー依存性を示したグラフ図であ
る。
態４による固体Ｑスイッチレーザ発振器の構成を示す模
式図であり、図において、２０は全反射鏡、３０は出力
鏡、４０は固体レーザ媒質としてのＮｄ：ＹＬＦ（ＹＬ
ｉＦ4 ）、５０は固体受動ＱスイッチとしてＣｒ4+：Ｙ
ＡＧを用いた固体受動Ｑスイッチブロック、６０は固体
レーザ媒質４０を励起する励起光源等の励起手段であ
る。また、図８は各材料における熱レンズ焦点距離ｆの
逆数のレーザ出力パワー依存性を示したグラフ図であ
る。
【００５１】次に動作について説明する。図８に示した
ように、Ｎｄ：ＹＬＦとＣｒ4+：ＹＡＧは熱レンズ焦点
距離の符号が異なり、熱レンズとしては凹凸逆の関係と
なる。このため、固体レーザ媒質４０としてＮｄ：ＹＬ
Ｆを、固体受動Ｑスイッチブロック５０の固体受動Ｑス
イッチとしてＣｒ4+：ＹＡＧを用いると、レーザ発振器
全体での熱レンズ焦点距離を図８に示したようにＣ
ｒ4+：ＹＡＧ単体およびＮｄ：ＹＬＦ単体の場合と比較
して大きくすることができる。
ように、Ｎｄ：ＹＬＦとＣｒ4+：ＹＡＧは熱レンズ焦点
距離の符号が異なり、熱レンズとしては凹凸逆の関係と
なる。このため、固体レーザ媒質４０としてＮｄ：ＹＬ
Ｆを、固体受動Ｑスイッチブロック５０の固体受動Ｑス
イッチとしてＣｒ4+：ＹＡＧを用いると、レーザ発振器
全体での熱レンズ焦点距離を図８に示したようにＣ
ｒ4+：ＹＡＧ単体およびＮｄ：ＹＬＦ単体の場合と比較
して大きくすることができる。
【００５２】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、共振器内での熱レンズ効果を低減させたレーザ発振
器を構成することができ、レーザ発振器の出力向上およ
びビーム品質の向上を図ることができる。
ば、共振器内での熱レンズ効果を低減させたレーザ発振
器を構成することができ、レーザ発振器の出力向上およ
びビーム品質の向上を図ることができる。
【００５３】なお、上記においては、固体レーザ媒質４
０にＮｄ：ＹＬＦ、固体受動ＱスイッチにＣｒ4+：ＹＡ
Ｇを用いた組み合わせについて示したが、組み合わせは
これに限るものではなく、レーザ媒質と固体受動Ｑスイ
ッチの熱レンズ焦点距離の符号が異なる組み合わせとす
れば、同様の効果を得ることができる。
０にＮｄ：ＹＬＦ、固体受動ＱスイッチにＣｒ4+：ＹＡ
Ｇを用いた組み合わせについて示したが、組み合わせは
これに限るものではなく、レーザ媒質と固体受動Ｑスイ
ッチの熱レンズ焦点距離の符号が異なる組み合わせとす
れば、同様の効果を得ることができる。
【００５４】実施の形態５．ノーマル発振時で単一横モ
ード化がされていないレーザ発振器内に固体受動Ｑスイ
ッチブロックを用いてＱスイッチ・レーザ装置とした場
合には、複数の横モードが発振するため、Ｑスイッチ発
振パルスは、数十から数百ｎｓ間隔の多数のパルスから
構成されるパルス列となってしまう。
ード化がされていないレーザ発振器内に固体受動Ｑスイ
ッチブロックを用いてＱスイッチ・レーザ装置とした場
合には、複数の横モードが発振するため、Ｑスイッチ発
振パルスは、数十から数百ｎｓ間隔の多数のパルスから
構成されるパルス列となってしまう。
【００５５】Ｑスイッチ出力を１ないし２個のパルスに
するためには、レーザ発振器を単一横モード化すればよ
い。
するためには、レーザ発振器を単一横モード化すればよ
い。
【００５６】図９はこの発明の実施の形態５による固体
受動Ｑスイッチブロックの構成を示す模式図であり、図
において、１は固体受動Ｑスイッチ、２ａおよび２ｂは
レーザ光に対して透明な結晶、６はレーザ光の横モード
を単一モード化するモード選択用開口（単一横モード化
機構）、７は固体受動Ｑスイッチブロックである。
受動Ｑスイッチブロックの構成を示す模式図であり、図
において、１は固体受動Ｑスイッチ、２ａおよび２ｂは
レーザ光に対して透明な結晶、６はレーザ光の横モード
を単一モード化するモード選択用開口（単一横モード化
機構）、７は固体受動Ｑスイッチブロックである。
【００５７】次に動作について説明する。固体受動Ｑス
イッチ１は図１４に示したような透過率特性を有してい
るので、レーザの励起開始直後のレーザ光のエネルギー
密度が低い状態ではレーザ光は固体受動Ｑスイッチ１で
ほとんど吸収され、透過率が低く損失が高いＱスイッチ
・クローズ状態にある。レーザの励起開始から時間が経
過するに従いレーザ光のエネルギー密度が上昇してゆ
き、この上昇とともに固体受動Ｑスイッチ１において吸
収されるレーザ光の割合が減少し、透過率は高くなり損
失が減少してゆく。最終的にレーザの利得が共振器損失
と固体受動Ｑスイッチ１の損失の和と一致したとき、固
体受動Ｑスイッチ１はオープンの状態となり、Ｑスイッ
チ発振が起こる。
イッチ１は図１４に示したような透過率特性を有してい
るので、レーザの励起開始直後のレーザ光のエネルギー
密度が低い状態ではレーザ光は固体受動Ｑスイッチ１で
ほとんど吸収され、透過率が低く損失が高いＱスイッチ
・クローズ状態にある。レーザの励起開始から時間が経
過するに従いレーザ光のエネルギー密度が上昇してゆ
き、この上昇とともに固体受動Ｑスイッチ１において吸
収されるレーザ光の割合が減少し、透過率は高くなり損
失が減少してゆく。最終的にレーザの利得が共振器損失
と固体受動Ｑスイッチ１の損失の和と一致したとき、固
体受動Ｑスイッチ１はオープンの状態となり、Ｑスイッ
チ発振が起こる。
【００５８】固体受動Ｑスイッチ１がクローズからオー
プンになるまで必要なエネルギーは、固体受動Ｑスイッ
チ１がレーザ光を吸収することにより得られ、吸収され
たレーザ光のエネルギーはほぼ全量が熱に変換される。
固体受動Ｑスイッチ１で発生した熱は、結晶２ａおよび
２ｂに移動する。
プンになるまで必要なエネルギーは、固体受動Ｑスイッ
チ１がレーザ光を吸収することにより得られ、吸収され
たレーザ光のエネルギーはほぼ全量が熱に変換される。
固体受動Ｑスイッチ１で発生した熱は、結晶２ａおよび
２ｂに移動する。
【００５９】固体受動Ｑスイッチ１の熱発生量は固体受
動Ｑスイッチ１のレーザ光の吸収量に依存するため、レ
ーザ光の光軸１００方向に対して垂直な面の動径方向に
分布を持つ。このため、レーザ光の光軸１００方向に対
して垂直な面の動径方向に対して温度分布の２乗分布か
らのずれが生じるが、固体受動Ｑスイッチ１で発生した
熱が結晶２ａおよび２ｂへ移動する際の熱の流れは図２
に示したものと同様になるため、熱の動径方向移動によ
る温度分布の２乗分布からのずれは生じない。
動Ｑスイッチ１のレーザ光の吸収量に依存するため、レ
ーザ光の光軸１００方向に対して垂直な面の動径方向に
分布を持つ。このため、レーザ光の光軸１００方向に対
して垂直な面の動径方向に対して温度分布の２乗分布か
らのずれが生じるが、固体受動Ｑスイッチ１で発生した
熱が結晶２ａおよび２ｂへ移動する際の熱の流れは図２
に示したものと同様になるため、熱の動径方向移動によ
る温度分布の２乗分布からのずれは生じない。
【００６０】さらに、結晶２ａおよび２ｂ上にモード選
択用開口６を設けているため、横基本モードのみの発振
を得ることができる。このため、Ｑスイッチパルスが数
十から数百ｎｓ間隔の多数のパルスから構成されるパル
ス列となることを防ぎ、Ｑスイッチ出力を１ないし２個
のパルスにすることができる。
択用開口６を設けているため、横基本モードのみの発振
を得ることができる。このため、Ｑスイッチパルスが数
十から数百ｎｓ間隔の多数のパルスから構成されるパル
ス列となることを防ぎ、Ｑスイッチ出力を１ないし２個
のパルスにすることができる。
【００６１】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、光軸１００方向に対して垂直な面上での動径方向の
温度分布の２乗分布からのずれを軽減することができ、
固体受動Ｑスイッチ１における補正困難な熱レンズ効果
を軽減してレーザ光の出力の向上およびビーム品質の向
上を図ることができるとともに、少ない光学部品構成に
より複数のパルス列状の出力を防止し、１ないし２個の
パルスからなるＱスイッチ出力を行うＱスイッチパルス
レーザ発振器を構成することができる。
ば、光軸１００方向に対して垂直な面上での動径方向の
温度分布の２乗分布からのずれを軽減することができ、
固体受動Ｑスイッチ１における補正困難な熱レンズ効果
を軽減してレーザ光の出力の向上およびビーム品質の向
上を図ることができるとともに、少ない光学部品構成に
より複数のパルス列状の出力を防止し、１ないし２個の
パルスからなるＱスイッチ出力を行うＱスイッチパルス
レーザ発振器を構成することができる。
【００６２】なお、図９においては、単一横モード選択
のために、モード選択用の開口を設けたが、他の単一横
モード化機構を設けてもよい。たとえば、動径方向距離
ｒに従って透過率の変化するミラーを前記結晶２ａおよ
び２ｂ上に形成する方法等を用いることが可能である。
のために、モード選択用の開口を設けたが、他の単一横
モード化機構を設けてもよい。たとえば、動径方向距離
ｒに従って透過率の変化するミラーを前記結晶２ａおよ
び２ｂ上に形成する方法等を用いることが可能である。
【００６３】ちなみに、この実施の形態５による固体受
動Ｑスイッチブロック７を用いたレーザ装置のＱスイッ
チ発振パルスは、図１０に示すように、パルス間隔が数
十ｎｓ以下の２つのパルスからなる発振となる。この第
１のパルスの出力は、第２のパルスの出力と比較して数
倍から数十倍の大きさである。
動Ｑスイッチブロック７を用いたレーザ装置のＱスイッ
チ発振パルスは、図１０に示すように、パルス間隔が数
十ｎｓ以下の２つのパルスからなる発振となる。この第
１のパルスの出力は、第２のパルスの出力と比較して数
倍から数十倍の大きさである。
【００６４】実施の形態６．図１１はこの発明の実施の
形態６による固体レーザ装置の構成を示す模式図であ
り、図において、２０は全反射鏡、３０は出力鏡、４０
は固体レーザ媒質、５０は前記実施の形態１，２または
実施の形態５の固体受動Ｑスイッチブロック、６０は固
体レーザ媒質４０を励起する励起手段、７０は可飽和吸
収体、１２０は固体Ｑスイッチレーザ発振器である。
形態６による固体レーザ装置の構成を示す模式図であ
り、図において、２０は全反射鏡、３０は出力鏡、４０
は固体レーザ媒質、５０は前記実施の形態１，２または
実施の形態５の固体受動Ｑスイッチブロック、６０は固
体レーザ媒質４０を励起する励起手段、７０は可飽和吸
収体、１２０は固体Ｑスイッチレーザ発振器である。
【００６５】可飽和吸収体７０は、吸収率が飽和するレ
ーザ光の吸収体であり、図１４に示した特性と同様に、
レーザ光のエネルギー密度の増加に伴い吸収率が飽和
し、高エネルギー密度において透過率がほぼ１となるも
のである。ここでは、可飽和吸収体７０として、固体受
動Ｑスイッチブロック５０より初期透過率の小さい固体
受動Ｑスイッチブロックを用いている。
ーザ光の吸収体であり、図１４に示した特性と同様に、
レーザ光のエネルギー密度の増加に伴い吸収率が飽和
し、高エネルギー密度において透過率がほぼ１となるも
のである。ここでは、可飽和吸収体７０として、固体受
動Ｑスイッチブロック５０より初期透過率の小さい固体
受動Ｑスイッチブロックを用いている。
【００６６】Ｑスイッチを用いないノーマル発振時にお
いて単一横モード化されているレーザ発振器内に固体受
動Ｑスイッチブロック５０を用いて固体Ｑスイッチレー
ザ発振器１２０とした場合には、Ｑスイッチ発振パルス
は、１ないし２個のパルスからなる出力となる。また、
ノーマル発振時で単一横モード化がされていないレーザ
発振器内に固体受動Ｑスイッチブロック５０を用いて固
体Ｑスイッチレーザ発振器１２０とした場合には、複数
の横モードが発振するため、Ｑスイッチ発振パルスは、
数十から数百ｎｓ間隔の多数のパルスから構成されるパ
ルス列となるが、前記実施の形態５における固体受動Ｑ
スイッチブロック７を用いることにより、Ｑスイッチ発
振パルスを１ないし２個のパルスからなる出力とするこ
とができる。
いて単一横モード化されているレーザ発振器内に固体受
動Ｑスイッチブロック５０を用いて固体Ｑスイッチレー
ザ発振器１２０とした場合には、Ｑスイッチ発振パルス
は、１ないし２個のパルスからなる出力となる。また、
ノーマル発振時で単一横モード化がされていないレーザ
発振器内に固体受動Ｑスイッチブロック５０を用いて固
体Ｑスイッチレーザ発振器１２０とした場合には、複数
の横モードが発振するため、Ｑスイッチ発振パルスは、
数十から数百ｎｓ間隔の多数のパルスから構成されるパ
ルス列となるが、前記実施の形態５における固体受動Ｑ
スイッチブロック７を用いることにより、Ｑスイッチ発
振パルスを１ないし２個のパルスからなる出力とするこ
とができる。
【００６７】この実施の形態６の固体Ｑスイッチレーザ
発振器１２０は上記のいずれかを満たすように構成され
ており、従って、固体Ｑスイッチレーザ発振器１２０の
Ｑスイッチレーザの出力時間波形は図１０のようなもの
であるとする。可飽和吸収体７０は図１０の第２のパル
スは透過せず、第１のパルスは透過するように透過率特
性が設定されている。
発振器１２０は上記のいずれかを満たすように構成され
ており、従って、固体Ｑスイッチレーザ発振器１２０の
Ｑスイッチレーザの出力時間波形は図１０のようなもの
であるとする。可飽和吸収体７０は図１０の第２のパル
スは透過せず、第１のパルスは透過するように透過率特
性が設定されている。
【００６８】次に動作について説明する。固体Ｑスイッ
チレーザ発振器１２０から出射されたＱスイッチパルス
は可飽和吸収体７０に入射する。第１のＱスイッチパル
スは高エネルギー密度であるため可飽和吸収体７０では
ほとんど吸収されずに可飽和吸収体７０を通過するが、
第２のＱスイッチパルスは低エネルギー密度であるため
可飽和吸収体で吸収され可飽和吸収体７０を通過できな
い。このため、可飽和吸収体７０を通過するパルスは第
１のパルスのみとなり、図１２に示すように、レーザ出
力は単一パルスとなる。
チレーザ発振器１２０から出射されたＱスイッチパルス
は可飽和吸収体７０に入射する。第１のＱスイッチパル
スは高エネルギー密度であるため可飽和吸収体７０では
ほとんど吸収されずに可飽和吸収体７０を通過するが、
第２のＱスイッチパルスは低エネルギー密度であるため
可飽和吸収体で吸収され可飽和吸収体７０を通過できな
い。このため、可飽和吸収体７０を通過するパルスは第
１のパルスのみとなり、図１２に示すように、レーザ出
力は単一パルスとなる。
【００６９】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、少ない光学部品構成により単一パルス出力の固体レ
ーザ装置を構成することができる。また、固体受動Ｑス
イッチブロック５０および可飽和吸収体７０として、こ
の発明の固体受動Ｑスイッチブロックを使用しているの
で、光軸１００方向に対して垂直な面上での動径方向の
温度分布の２乗分布からのずれを軽減することができ、
固体受動Ｑスイッチ１における補正困難な熱レンズ効果
および熱複屈折効果を軽減してレーザ光の出力の向上お
よびレーザ光のビーム品質の向上を図ることができる。
ば、少ない光学部品構成により単一パルス出力の固体レ
ーザ装置を構成することができる。また、固体受動Ｑス
イッチブロック５０および可飽和吸収体７０として、こ
の発明の固体受動Ｑスイッチブロックを使用しているの
で、光軸１００方向に対して垂直な面上での動径方向の
温度分布の２乗分布からのずれを軽減することができ、
固体受動Ｑスイッチ１における補正困難な熱レンズ効果
および熱複屈折効果を軽減してレーザ光の出力の向上お
よびレーザ光のビーム品質の向上を図ることができる。
【００７０】なお、上記においては、ノーマル発振時に
おいて単一横モード化されているレーザ発振器内に固体
受動Ｑスイッチブロック５０を用いて固体Ｑスイッチレ
ーザ発振器１２０とした場合、または、ノーマル発振時
で単一横モード化がされていないレーザ発振器内に前記
実施の形態５における固体受動Ｑスイッチブロック７を
用いて固体Ｑスイッチレーザ発振器１２０とした場合、
つまり、Ｑスイッチ発振パルスが１ないし２個のパルス
からなる出力となる場合について説明したが、この発明
はこれに限るものではなく、一般的な固体受動Ｑスイッ
チブロックを有した複数のパルス列状の出力をする固体
Ｑスイッチレーザ発振器に対して、上記のように可飽和
吸収体７０を配置してもよく、この場合には、高エネル
ギー密度のＱスイッチパルスのみを通過させることによ
り選別された少数のパルスからなる出力を行う固体レー
ザ装置とすることができる。
おいて単一横モード化されているレーザ発振器内に固体
受動Ｑスイッチブロック５０を用いて固体Ｑスイッチレ
ーザ発振器１２０とした場合、または、ノーマル発振時
で単一横モード化がされていないレーザ発振器内に前記
実施の形態５における固体受動Ｑスイッチブロック７を
用いて固体Ｑスイッチレーザ発振器１２０とした場合、
つまり、Ｑスイッチ発振パルスが１ないし２個のパルス
からなる出力となる場合について説明したが、この発明
はこれに限るものではなく、一般的な固体受動Ｑスイッ
チブロックを有した複数のパルス列状の出力をする固体
Ｑスイッチレーザ発振器に対して、上記のように可飽和
吸収体７０を配置してもよく、この場合には、高エネル
ギー密度のＱスイッチパルスのみを通過させることによ
り選別された少数のパルスからなる出力を行う固体レー
ザ装置とすることができる。
【００７１】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、固体受動Ｑスイッチと、前記固体受動Ｑスイッチ
の少なくとも一方の端面に光学的・物理的に接続された
レーザ光に対して透明な透明放熱体とを備えるように構
成したので、透明放熱体を、レーザ光透過用の穴を形成
せずに固体受動Ｑスイッチと対向した全面に接触させて
設けることができ、固体受動Ｑスイッチにおける動径方
向の熱の移動をほぼなくすことができる。従って、固体
受動Ｑスイッチにおける動径方向の温度分布の２乗分布
からのずれを軽減することができ、固体受動Ｑスイッチ
における補正困難な熱レンズ効果を軽減してレーザ光の
出力の向上およびレーザ光のビーム品質の向上を図るこ
とができる効果がある。
れば、固体受動Ｑスイッチと、前記固体受動Ｑスイッチ
の少なくとも一方の端面に光学的・物理的に接続された
レーザ光に対して透明な透明放熱体とを備えるように構
成したので、透明放熱体を、レーザ光透過用の穴を形成
せずに固体受動Ｑスイッチと対向した全面に接触させて
設けることができ、固体受動Ｑスイッチにおける動径方
向の熱の移動をほぼなくすことができる。従って、固体
受動Ｑスイッチにおける動径方向の温度分布の２乗分布
からのずれを軽減することができ、固体受動Ｑスイッチ
における補正困難な熱レンズ効果を軽減してレーザ光の
出力の向上およびレーザ光のビーム品質の向上を図るこ
とができる効果がある。
【００７２】請求項２記載の発明によれば、透明放熱体
に結晶を用いるように構成したので、非晶質と比較して
熱伝導率が高い結晶の使用により固体受動Ｑスイッチに
対面した端面における熱の滞留を少なくして熱レンズ効
果の補正を容易とすることができ、容易にレーザ光の出
力の向上およびレーザ光のビーム品質の向上を図ること
ができる効果がある。
に結晶を用いるように構成したので、非晶質と比較して
熱伝導率が高い結晶の使用により固体受動Ｑスイッチに
対面した端面における熱の滞留を少なくして熱レンズ効
果の補正を容易とすることができ、容易にレーザ光の出
力の向上およびレーザ光のビーム品質の向上を図ること
ができる効果がある。
【００７３】請求項３記載の発明によれば、固体受動Ｑ
スイッチと透明放熱体との間の光学的・物理的接続を、
光学接着により行うように構成したので、光学接着剤を
不要とすることができ、レーザ光の吸収による光学接着
剤の光学特性の変化が起こることのない信頼性の高い固
体受動Ｑスイッチブロックとすることができる効果があ
る。
スイッチと透明放熱体との間の光学的・物理的接続を、
光学接着により行うように構成したので、光学接着剤を
不要とすることができ、レーザ光の吸収による光学接着
剤の光学特性の変化が起こることのない信頼性の高い固
体受動Ｑスイッチブロックとすることができる効果があ
る。
【００７４】請求項４記載の発明によれば、固体受動Ｑ
スイッチと透明放熱体との間の光学的・物理的接続を、
熱接着により行うように構成したので、光学接着剤を不
要とすることができ、レーザ光の吸収による光学接着剤
の光学特性の変化が起こることのない信頼性の高い固体
受動Ｑスイッチブロックとすることができるとともに、
固体受動Ｑスイッチとレーザ光に対して透明な結晶の端
面に減反射コーティングを施した後に接着を行うことが
可能となり、レーザ発振器の損失を低減してレーザ出力
を向上することが可能となる効果がある。
スイッチと透明放熱体との間の光学的・物理的接続を、
熱接着により行うように構成したので、光学接着剤を不
要とすることができ、レーザ光の吸収による光学接着剤
の光学特性の変化が起こることのない信頼性の高い固体
受動Ｑスイッチブロックとすることができるとともに、
固体受動Ｑスイッチとレーザ光に対して透明な結晶の端
面に減反射コーティングを施した後に接着を行うことが
可能となり、レーザ発振器の損失を低減してレーザ出力
を向上することが可能となる効果がある。
【００７５】請求項５記載の発明によれば、第１の固体
受動Ｑスイッチと、前記第１の固体受動Ｑスイッチの一
方の端面に光学的・物理的に接続されたレーザ光に対し
て透明な第１の透明放熱体と、レーザ光に対する透過率
特性が前記第１の固体受動Ｑスイッチとほぼ等しい第２
の固体受動Ｑスイッチと、前記第２の固体受動Ｑスイッ
チの一方の端面に光学的・物理的に接続されたレーザ光
に対して透明な第２の透明放熱体と、前記第１の透明放
熱体の前記第１の固体受動Ｑスイッチと接続していない
他方の端面とこれに対面する前記第２の透明放熱体の前
記第２の固体受動Ｑスイッチと接続していない他方の端
面との間に配置された９０度旋光子とを備えるように構
成したので、第１の固体受動Ｑスイッチと第２の固体受
動Ｑスイッチとの間で相互に熱複屈折を補償することに
より固体受動Ｑスイッチブロックで発生した熱複屈折効
果を固体受動Ｑスイッチブロックで補償することがで
き、レーザ出力およびビーム品質を向上することができ
る効果がある。
受動Ｑスイッチと、前記第１の固体受動Ｑスイッチの一
方の端面に光学的・物理的に接続されたレーザ光に対し
て透明な第１の透明放熱体と、レーザ光に対する透過率
特性が前記第１の固体受動Ｑスイッチとほぼ等しい第２
の固体受動Ｑスイッチと、前記第２の固体受動Ｑスイッ
チの一方の端面に光学的・物理的に接続されたレーザ光
に対して透明な第２の透明放熱体と、前記第１の透明放
熱体の前記第１の固体受動Ｑスイッチと接続していない
他方の端面とこれに対面する前記第２の透明放熱体の前
記第２の固体受動Ｑスイッチと接続していない他方の端
面との間に配置された９０度旋光子とを備えるように構
成したので、第１の固体受動Ｑスイッチと第２の固体受
動Ｑスイッチとの間で相互に熱複屈折を補償することに
より固体受動Ｑスイッチブロックで発生した熱複屈折効
果を固体受動Ｑスイッチブロックで補償することがで
き、レーザ出力およびビーム品質を向上することができ
る効果がある。
【００７６】請求項６記載の発明によれば、透明放熱体
に結晶を用いるように構成したので、非晶質と比較して
熱伝導率が高い結晶の使用により固体受動Ｑスイッチに
対面した端面における熱の滞留を少なくして熱レンズ効
果の補正を容易とすることができ、容易にレーザ光の出
力の向上およびレーザ光のビーム品質の向上を図ること
ができる効果がある。
に結晶を用いるように構成したので、非晶質と比較して
熱伝導率が高い結晶の使用により固体受動Ｑスイッチに
対面した端面における熱の滞留を少なくして熱レンズ効
果の補正を容易とすることができ、容易にレーザ光の出
力の向上およびレーザ光のビーム品質の向上を図ること
ができる効果がある。
【００７７】請求項７記載の発明によれば、固体受動Ｑ
スイッチと接続されていない側の透明放熱体の端面に単
一横モード化機構を形成するように構成したので、少な
い光学部品構成によりパルス列状の出力を防止し、１な
いし２個のパルスからなるＱスイッチ出力を行うＱスイ
ッチレーザ発振器を構成することができる効果がある。
スイッチと接続されていない側の透明放熱体の端面に単
一横モード化機構を形成するように構成したので、少な
い光学部品構成によりパルス列状の出力を防止し、１な
いし２個のパルスからなるＱスイッチ出力を行うＱスイ
ッチレーザ発振器を構成することができる効果がある。
【００７８】請求項８記載の発明によれば、単一横モー
ド化機構として、モード選択用開口を形成するように構
成したので、単純な開口を追加した少ない光学部品構成
によりパルス列状の出力を防止し、１ないし２個のパル
スからなるＱスイッチ出力を行うＱスイッチレーザ発振
器を構成することができる効果がある。
ド化機構として、モード選択用開口を形成するように構
成したので、単純な開口を追加した少ない光学部品構成
によりパルス列状の出力を防止し、１ないし２個のパル
スからなるＱスイッチ出力を行うＱスイッチレーザ発振
器を構成することができる効果がある。
【００７９】請求項９記載の発明によれば、共振器を構
成する一対の全反射鏡および出力鏡と、前記共振器内に
配置された固体レーザ媒質と、前記固体レーザ媒質を励
起する励起手段と、前記共振器内に配置された請求項１
から請求項８のうちのいずれか１項記載の固体受動Ｑス
イッチブロックとを備えた固体Ｑスイッチレーザ発振器
であり、前記固体レーザ媒質と前記固体受動Ｑスイッチ
ブロックの固体受動Ｑスイッチに、熱レンズ焦点距離の
符号が逆の材料を用いるように構成したので、共振器内
における熱レンズ効果を低減させた固体Ｑスイッチレー
ザ発振器とすることができ、レーザの出力向上およびビ
ーム品質の向上を図ることができる効果がある。
成する一対の全反射鏡および出力鏡と、前記共振器内に
配置された固体レーザ媒質と、前記固体レーザ媒質を励
起する励起手段と、前記共振器内に配置された請求項１
から請求項８のうちのいずれか１項記載の固体受動Ｑス
イッチブロックとを備えた固体Ｑスイッチレーザ発振器
であり、前記固体レーザ媒質と前記固体受動Ｑスイッチ
ブロックの固体受動Ｑスイッチに、熱レンズ焦点距離の
符号が逆の材料を用いるように構成したので、共振器内
における熱レンズ効果を低減させた固体Ｑスイッチレー
ザ発振器とすることができ、レーザの出力向上およびビ
ーム品質の向上を図ることができる効果がある。
【００８０】請求項１０記載の発明によれば、固体レー
ザ媒質にＮｄ：ＹＬＦを、固体受動ＱスイッチにＣ
ｒ4+：ＹＡＧを用いるように構成したので、共振器内に
おける熱レンズ効果をほぼ打ち消したレーザ発振器を構
成することができ、レーザ発振器の出力向上およびビー
ム品質の向上を図ることができる効果がある。
ザ媒質にＮｄ：ＹＬＦを、固体受動ＱスイッチにＣ
ｒ4+：ＹＡＧを用いるように構成したので、共振器内に
おける熱レンズ効果をほぼ打ち消したレーザ発振器を構
成することができ、レーザ発振器の出力向上およびビー
ム品質の向上を図ることができる効果がある。
【００８１】請求項１１記載の発明によれば、共振器を
構成する一対の全反射鏡および出力鏡と前記共振器内に
配置された固体レーザ媒質と前記固体レーザ媒質を励起
する励起手段と固体受動Ｑスイッチブロックとを有する
固体Ｑスイッチレーザ発振器と、レーザ光出射方向の光
軸上に設置された可飽和吸収体とを備えるように構成し
たので、可飽和吸収体により高エネルギー密度のＱスイ
ッチパルスのみを通過させ、選別された少数のパルスか
らなる出力を行う固体レーザ装置を構成することができ
る効果がある。
構成する一対の全反射鏡および出力鏡と前記共振器内に
配置された固体レーザ媒質と前記固体レーザ媒質を励起
する励起手段と固体受動Ｑスイッチブロックとを有する
固体Ｑスイッチレーザ発振器と、レーザ光出射方向の光
軸上に設置された可飽和吸収体とを備えるように構成し
たので、可飽和吸収体により高エネルギー密度のＱスイ
ッチパルスのみを通過させ、選別された少数のパルスか
らなる出力を行う固体レーザ装置を構成することができ
る効果がある。
【００８２】請求項１２記載の発明によれば、固体Ｑス
イッチレーザ発振器として、ノーマル発振時において単
一横モード化されている固体レーザ発振器内に固体受動
Ｑスイッチブロックを設けたものを用いるように構成し
たので、可飽和吸収体を追加するのみの少ない光学部品
構成により単一パルス出力の固体レーザ装置を構成する
ことができる効果がある。
イッチレーザ発振器として、ノーマル発振時において単
一横モード化されている固体レーザ発振器内に固体受動
Ｑスイッチブロックを設けたものを用いるように構成し
たので、可飽和吸収体を追加するのみの少ない光学部品
構成により単一パルス出力の固体レーザ装置を構成する
ことができる効果がある。
【００８３】請求項１３記載の発明によれば、固体受動
Ｑスイッチブロックとして、請求項１から請求項６記載
の固体受動Ｑスイッチブロックを用いるように構成した
ので、さらに、補正困難な熱レンズ効果の軽減、熱複屈
折効果の補償等の効果が得られ、レーザ出力およびビー
ム品質を向上することができる効果がある。
Ｑスイッチブロックとして、請求項１から請求項６記載
の固体受動Ｑスイッチブロックを用いるように構成した
ので、さらに、補正困難な熱レンズ効果の軽減、熱複屈
折効果の補償等の効果が得られ、レーザ出力およびビー
ム品質を向上することができる効果がある。
【００８４】請求項１４記載の発明によれば、固体Ｑス
イッチレーザ発振器として、ノーマル発振時において単
一横モード化されていない固体レーザ発振器内に固体受
動Ｑスイッチブロックとして請求項７または請求項８記
載の固体受動Ｑスイッチブロックを設けたものを用いる
ように構成したので、単一横モード化されていない固体
レーザ発振器においても、請求項７または請求項８記載
の固体受動Ｑスイッチブロックと可飽和吸収体を追加す
るのみの少ない光学部品構成により単一パルス出力の固
体レーザ装置を構成することができ、さらに、補正困難
な熱レンズ効果の軽減、熱複屈折効果の補償等により、
レーザ出力およびビーム品質を向上することができる効
果がある。
イッチレーザ発振器として、ノーマル発振時において単
一横モード化されていない固体レーザ発振器内に固体受
動Ｑスイッチブロックとして請求項７または請求項８記
載の固体受動Ｑスイッチブロックを設けたものを用いる
ように構成したので、単一横モード化されていない固体
レーザ発振器においても、請求項７または請求項８記載
の固体受動Ｑスイッチブロックと可飽和吸収体を追加す
るのみの少ない光学部品構成により単一パルス出力の固
体レーザ装置を構成することができ、さらに、補正困難
な熱レンズ効果の軽減、熱複屈折効果の補償等により、
レーザ出力およびビーム品質を向上することができる効
果がある。
【００８５】請求項１５記載の発明によれば、複数個分
の広さを持つ固体受動Ｑスイッチおよび透明放熱体を重
ねて光学的・物理的に接続した後に、または、さらに単
一横モード化機構を形成した後に、複数の固体受動Ｑス
イッチブロックに切断することにより、請求項１から請
求項８のうちのいずれか１項記載の固体受動Ｑスイッチ
ブロックを複数製造するように構成したので、固体受動
Ｑスイッチや結晶の研磨等の高価なプロセスを一回行う
のみで複数の固体受動Ｑスイッチブロックを同時に製作
することができるため、コストの低減を図りながら大量
生産を行うことができ、また、個別ばらつきを少なくし
て歩留まりを向上することができる効果がある。
の広さを持つ固体受動Ｑスイッチおよび透明放熱体を重
ねて光学的・物理的に接続した後に、または、さらに単
一横モード化機構を形成した後に、複数の固体受動Ｑス
イッチブロックに切断することにより、請求項１から請
求項８のうちのいずれか１項記載の固体受動Ｑスイッチ
ブロックを複数製造するように構成したので、固体受動
Ｑスイッチや結晶の研磨等の高価なプロセスを一回行う
のみで複数の固体受動Ｑスイッチブロックを同時に製作
することができるため、コストの低減を図りながら大量
生産を行うことができ、また、個別ばらつきを少なくし
て歩留まりを向上することができる効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１による固体受動Ｑス
イッチブロックの構成を示す模式図である。
イッチブロックの構成を示す模式図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による固体受動Ｑス
イッチブロックにおける熱の流れを示す模式図である。
イッチブロックにおける熱の流れを示す模式図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による固体受動Ｑス
イッチブロックの構成を示す模式図である。
イッチブロックの構成を示す模式図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による固体受動Ｑス
イッチブロックにおける熱の流れを示す模式図である。
イッチブロックにおける熱の流れを示す模式図である。
【図５】 この発明の実施の形態２による固体受動Ｑス
イッチブロックにおける９０度旋光子の効果の説明図で
ある。
イッチブロックにおける９０度旋光子の効果の説明図で
ある。
【図６】 この発明の実施の形態３による固体受動Ｑス
イッチブロックの製造方法を示す模式図である。
イッチブロックの製造方法を示す模式図である。
【図７】 この発明の実施の形態４による固体Ｑスイッ
チレーザ発振器の構成を示す模式図である。
チレーザ発振器の構成を示す模式図である。
【図８】 熱レンズ焦点距離ｆの逆数のレーザ出力パワ
ー依存性を示したグラフ図である。
ー依存性を示したグラフ図である。
【図９】 この発明の実施の形態５による固体受動Ｑス
イッチブロックの構成を示す模式図である。
イッチブロックの構成を示す模式図である。
【図１０】 この発明の実施の形態５による固体受動Ｑ
スイッチブロックを用いたレーザ装置のＱスイッチ発振
パルスの時間波形を示すグラフ図である。
スイッチブロックを用いたレーザ装置のＱスイッチ発振
パルスの時間波形を示すグラフ図である。
【図１１】 この発明の実施の形態６による固体レーザ
装置の構成を示す模式図である。
装置の構成を示す模式図である。
【図１２】 この発明の実施の形態６による固体レーザ
装置のＱスイッチ発振パルスの時間波形を示すグラフ図
である。
装置のＱスイッチ発振パルスの時間波形を示すグラフ図
である。
【図１３】 従来の固体受動Ｑスイッチブロックの構成
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図１４】 固体受動Ｑスイッチの透過率特性を示すグ
ラフ図である。
ラフ図である。
【図１５】 従来の固体受動Ｑスイッチブロックにおけ
る熱の流れを示す模式図である。
る熱の流れを示す模式図である。
【図１６】 温度の動径ｒに関する２乗分布を示すグラ
フ図である。
フ図である。
１，１ａ，１ｂ 固体受動Ｑスイッチ、２ａ，２ｂ 結
晶（透明放熱体）、３，５，７，５０ ５０ａ 固体受
動Ｑスイッチブロック、４ ９０度旋光子、６モード選
択用開口（単一横モード化機構）、２０ 全反射鏡、３
０ 出力鏡、４０ 固体レーザ媒質、６０ 励起手段、
７０ 可飽和吸収体、１００ 光軸、１２０ 固体Ｑス
イッチレーザ発振器。
晶（透明放熱体）、３，５，７，５０ ５０ａ 固体受
動Ｑスイッチブロック、４ ９０度旋光子、６モード選
択用開口（単一横モード化機構）、２０ 全反射鏡、３
０ 出力鏡、４０ 固体レーザ媒質、６０ 励起手段、
７０ 可飽和吸収体、１００ 光軸、１２０ 固体Ｑス
イッチレーザ発振器。
Claims (15)
- 【請求項１】 固体受動Ｑスイッチと、前記固体受動Ｑ
スイッチの少なくとも一方の端面に光学的・物理的に接
続されたレーザ光に対して透明な透明放熱体とを備えた
固体受動Ｑスイッチブロック。 - 【請求項２】 透明放熱体に結晶を用いたことを特徴と
する請求項１記載の固体受動Ｑスイッチブロック。 - 【請求項３】 固体受動Ｑスイッチと透明放熱体との間
の光学的・物理的接続を、光学接着により行ったことを
特徴とする請求項１または請求項２記載の固体受動Ｑス
イッチブロック。 - 【請求項４】 固体受動Ｑスイッチと透明放熱体との間
の光学的・物理的接続を、熱接着により行ったことを特
徴とする請求項１または請求項２記載の固体受動Ｑスイ
ッチブロック。 - 【請求項５】 第１の固体受動Ｑスイッチと、前記第１
の固体受動Ｑスイッチの一方の端面に光学的・物理的に
接続されたレーザ光に対して透明な第１の透明放熱体
と、レーザ光に対する透過率特性が前記第１の固体受動
Ｑスイッチとほぼ等しい第２の固体受動Ｑスイッチと、
前記第２の固体受動Ｑスイッチの一方の端面に光学的・
物理的に接続されたレーザ光に対して透明な第２の透明
放熱体と、前記第１の透明放熱体の前記第１の固体受動
Ｑスイッチと接続していない他方の端面とこれに対面す
る前記第２の透明放熱体の前記第２の固体受動Ｑスイッ
チと接続していない他方の端面との間に配置された９０
度旋光子とを備えた固体受動Ｑスイッチブロック。 - 【請求項６】 透明放熱体に結晶を用いたことを特徴と
する請求項５記載の固体受動Ｑスイッチブロック。 - 【請求項７】 固体受動Ｑスイッチと接続されていない
側の透明放熱体の端面に単一横モード化機構を形成した
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれ
か１項記載の固体受動Ｑスイッチブロック。 - 【請求項８】 単一横モード化機構として、モード選択
用開口を形成したことを特徴とする請求項７記載の固体
受動Ｑスイッチブロック。 - 【請求項９】 共振器を構成する一対の全反射鏡および
出力鏡と、前記共振器内に配置された固体レーザ媒質
と、前記固体レーザ媒質を励起する励起手段と、前記共
振器内に配置された請求項１から請求項８のうちのいず
れか１項記載の固体受動Ｑスイッチブロックとを備えた
固体Ｑスイッチレーザ発振器であり、前記固体レーザ媒
質と前記固体受動Ｑスイッチブロックの固体受動Ｑスイ
ッチに、熱レンズ焦点距離の符号が逆の材料を用いたこ
とを特徴とする固体Ｑスイッチレーザ発振器。 - 【請求項１０】 固体レーザ媒質にＮｄ：ＹＬＦを、固
体受動ＱスイッチにＣｒ4+：ＹＡＧを用いたことを特徴
とする請求項９記載の固体Ｑスイッチレーザ発振器。 - 【請求項１１】 共振器を構成する一対の全反射鏡およ
び出力鏡と前記共振器内に配置された固体レーザ媒質と
前記固体レーザ媒質を励起する励起手段と固体受動Ｑス
イッチブロックとを有する固体Ｑスイッチレーザ発振器
と、レーザ光出射方向の光軸上に設置された可飽和吸収
体とを備えた固体レーザ装置。 - 【請求項１２】 固体Ｑスイッチレーザ発振器は、ノー
マル発振時において単一横モード化されている固体レー
ザ発振器内に固体受動Ｑスイッチブロックを設けたもの
であることを特徴とする請求項１１記載の固体レーザ装
置。 - 【請求項１３】 固体受動Ｑスイッチブロックとして、
請求項１から請求項６記載の固体受動Ｑスイッチブロッ
クを用いたことを特徴とする請求項１２記載の固体レー
ザ装置。 - 【請求項１４】 固体Ｑスイッチレーザ発振器は、ノー
マル発振時において単一横モード化されていない固体レ
ーザ発振器内に固体受動Ｑスイッチブロックとして請求
項７または請求項８記載の固体受動Ｑスイッチブロック
を設けたものであることを特徴とする請求項１１記載の
固体レーザ装置。 - 【請求項１５】 複数個分の広さを持つ固体受動Ｑスイ
ッチおよび透明放熱体を重ねて光学的・物理的に接続し
た後に、または、さらに単一横モード化機構を形成した
後に、複数の固体受動Ｑスイッチブロックに切断するこ
とにより、請求項１から請求項８のうちのいずれか１項
記載の固体受動Ｑスイッチブロックを複数製造すること
を特徴とする固体受動Ｑスイッチブロックの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8115092A JPH09298333A (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 固体受動ｑスイッチブロックとその製造方法、および固体ｑスイッチレーザ発振器、ならびに固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8115092A JPH09298333A (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 固体受動ｑスイッチブロックとその製造方法、および固体ｑスイッチレーザ発振器、ならびに固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09298333A true JPH09298333A (ja) | 1997-11-18 |
Family
ID=14654013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8115092A Pending JPH09298333A (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 固体受動ｑスイッチブロックとその製造方法、および固体ｑスイッチレーザ発振器、ならびに固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09298333A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000008727A1 (en) * | 1998-08-06 | 2000-02-17 | Laser Power Corporation | Solid state laser with longitudinal cooling |
| US6389043B1 (en) | 1997-01-17 | 2002-05-14 | Melles Griot, Inc. | Efficient frequency-converted laser with single beam output |
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| JP2003521743A (ja) * | 2000-02-01 | 2003-07-15 | レイセオン・カンパニー | 多結晶で非線形の光学装置の非分散面冷却方法および装置 |
| WO2003084009A1 (fr) * | 2002-03-29 | 2003-10-09 | Kataoka Corporation | Dispositif laser solide |
| JP2008060139A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Sunx Ltd | レーザ加工装置 |
| JP2008258627A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Topcon Corp | Ｑスイッチマイクロレーザ装置と利用方法 |
| JP2017220652A (ja) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | レーザ装置とその製造方法 |
| JP2019129252A (ja) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | 光学素子の製造方法及び光学素子 |
| KR20220152482A (ko) * | 2021-05-07 | 2022-11-16 | 국방과학연구소 | 레이저를 이용하여 피아를 식별하기 위한 장치 및 방법 |
-
1996
- 1996-05-09 JP JP8115092A patent/JPH09298333A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10819078B2 (en) | 2018-01-25 | 2020-10-27 | Inter-University Research Institute Corporation National Institutes Of Natural Sciences | Method for manufacturing optical element and optical element |
| KR20220152482A (ko) * | 2021-05-07 | 2022-11-16 | 국방과학연구소 | 레이저를 이용하여 피아를 식별하기 위한 장치 및 방법 |
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