JPH0936467A - 固体レーザ共振素子及び固体レーザ共振器 - Google Patents
固体レーザ共振素子及び固体レーザ共振器Info
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- JPH0936467A JPH0936467A JP18035095A JP18035095A JPH0936467A JP H0936467 A JPH0936467 A JP H0936467A JP 18035095 A JP18035095 A JP 18035095A JP 18035095 A JP18035095 A JP 18035095A JP H0936467 A JPH0936467 A JP H0936467A
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- laser
- yag crystal
- light
- wavelength
- crystal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】小型で構造が簡単であり、コスト的に安く、環
境の温度と照明条件からの影響を受けにくい固体レーザ
共振素子を提供する。 【解決手段】ＹＡＧ結晶の可飽和吸収体３０と、ＹＡＧ
結晶３０の一面側にコーティングされ、１０６４ｎｍの
波長の光を全反射する全反射多層誘電体膜３３と、ＹＡ
Ｇ結晶３０の他面側にコーティングされ、１０６４ｎｍ
の波長の光の反射を防止する反射防止膜３２とを具備す
る。
境の温度と照明条件からの影響を受けにくい固体レーザ
共振素子を提供する。 【解決手段】ＹＡＧ結晶の可飽和吸収体３０と、ＹＡＧ
結晶３０の一面側にコーティングされ、１０６４ｎｍの
波長の光を全反射する全反射多層誘電体膜３３と、ＹＡ
Ｇ結晶３０の他面側にコーティングされ、１０６４ｎｍ
の波長の光の反射を防止する反射防止膜３２とを具備す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は工業、理化学、医療
などの低出力のレーザ応用分野で用いられる固体レーザ
発振素子及び固体レーザ発振器に関するものである。
などの低出力のレーザ応用分野で用いられる固体レーザ
発振素子及び固体レーザ発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】１９８４年、Y.S.LiuらがOpt.Lett.9:76
-78（1984）において、１９８７年、P.E.PerkinsらがJ.
Opt.Soc.Amer.B4:1066-1071（1987）において、内部共
振型及びA/O Q-SW(Acousto-optical Q-switch)を有する
固体レーザ発振器をそれぞれ発表した。
-78（1984）において、１９８７年、P.E.PerkinsらがJ.
Opt.Soc.Amer.B4:1066-1071（1987）において、内部共
振型及びA/O Q-SW(Acousto-optical Q-switch)を有する
固体レーザ発振器をそれぞれ発表した。
【０００３】A/O Q-SW（A/0 Q-スイッチ）は薄型のLiNb
O3結晶、金属薄膜電極、高周波数電源、石英ガラスから
構成されている。略平面状のLiNbO3結晶の両側面にコー
ティングした金属薄膜を電極とする厚さ数１０μmの薄
型のLiNbO3結晶をトランスデューサとし、両電極に２５
〜４０MHzの高周波数電圧を加え、この電圧の周波数に
より超音波を発生させる。またこのトランスデューサを
光、超音波伝達媒質の石英ガラスに粘着し、超音波を石
英ガラス内で伝達させると同時に光の伝達を回折させ、
A/O Q-スイッチの方位を調整することで最適な回折効
率を得、光の回折、周波数を制御する。
O3結晶、金属薄膜電極、高周波数電源、石英ガラスから
構成されている。略平面状のLiNbO3結晶の両側面にコー
ティングした金属薄膜を電極とする厚さ数１０μmの薄
型のLiNbO3結晶をトランスデューサとし、両電極に２５
〜４０MHzの高周波数電圧を加え、この電圧の周波数に
より超音波を発生させる。またこのトランスデューサを
光、超音波伝達媒質の石英ガラスに粘着し、超音波を石
英ガラス内で伝達させると同時に光の伝達を回折させ、
A/O Q-スイッチの方位を調整することで最適な回折効
率を得、光の回折、周波数を制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
機構は構造が複雑であり、超音波素子を駆動するための
比較的大きな駆動電源が必要なことから、光のスイッチ
ングを得るのにサイズとコストの面で欠点を有してい
た。
機構は構造が複雑であり、超音波素子を駆動するための
比較的大きな駆動電源が必要なことから、光のスイッチ
ングを得るのにサイズとコストの面で欠点を有してい
た。
【０００５】また、厚さ数１０μmの薄型のLiNbO3結晶
の研磨加工は難しく、研磨加工できても壊れやすいとい
う欠点も有する。A/O Q-SW方位の調整精度も確保困難で
ある。さらに、駆動電源となる高周波数電源はレーザー
発振器の他の電子回路に対してノイズ源となる。A/O Q-
SWは、また常に環境の温度と照明条件の影響をうけやす
く、不安定であるという欠点も有する。
の研磨加工は難しく、研磨加工できても壊れやすいとい
う欠点も有する。A/O Q-SW方位の調整精度も確保困難で
ある。さらに、駆動電源となる高周波数電源はレーザー
発振器の他の電子回路に対してノイズ源となる。A/O Q-
SWは、また常に環境の温度と照明条件の影響をうけやす
く、不安定であるという欠点も有する。
【０００６】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、小型で構
造が簡単であり、コスト的に安く、環境の温度と照明条
件からの影響を受けにくい固体レーザ共振素子を提供す
ることにある。
されたものであり、その目的とするところは、小型で構
造が簡単であり、コスト的に安く、環境の温度と照明条
件からの影響を受けにくい固体レーザ共振素子を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し目
的を達成するために、本発明に係わる固体レーザ共振素
子は、ＹＡＧ結晶で形成される可飽和吸収体と、該ＹＡ
Ｇ結晶の一面側にコーティングされ、１０６４ｎｍの波
長の光を全反射する全反射膜と、前記ＹＡＧ結晶の他面
側にコーティングされ、１０６４ｎｍの波長の光の反射
を防止し、かつ透過させる透過膜とを具備することを特
徴としている。
的を達成するために、本発明に係わる固体レーザ共振素
子は、ＹＡＧ結晶で形成される可飽和吸収体と、該ＹＡ
Ｇ結晶の一面側にコーティングされ、１０６４ｎｍの波
長の光を全反射する全反射膜と、前記ＹＡＧ結晶の他面
側にコーティングされ、１０６４ｎｍの波長の光の反射
を防止し、かつ透過させる透過膜とを具備することを特
徴としている。
【０００８】また、この発明に係わる固体レーザ共振素
子において、前記ＹＡＧ結晶は、ハウジングに収納され
ており、該ハウジングには、前記ＹＡＧ結晶を冷却する
ための冷却媒体流通管路が設けられていることを特徴と
している。
子において、前記ＹＡＧ結晶は、ハウジングに収納され
ており、該ハウジングには、前記ＹＡＧ結晶を冷却する
ための冷却媒体流通管路が設けられていることを特徴と
している。
【０００９】また、本発明に係わる固体レーザ共振器
は、第１の波長の第１のレーザ光を発振するための第１
のレーザ媒体と、該第１のレーザ媒体の光軸上に配置さ
れ、カラーセンターＹＡＧ結晶の可飽和吸収体と、該Ｙ
ＡＧ結晶の一面側にコーティングされ、１０６４ｎｍの
波長の光を全反射する全反射膜と、前記ＹＡＧ結晶の他
面側にコーティングされ、１０６４ｎｍの波長の光の反
射を防止する反射防止膜とを有するＱ−スイッチ型全反
射平面鏡と、前記第１のレーザ媒体の光軸上の前記平面
鏡の反対側に配置され、前記第１のレーザ光を５°〜２
０°の角度で折り返すとともに、前記第１のレーザ光を
所定の集光位置に集光させる第１の凹面鏡と、前記集光
位置近傍に配置され、前記第１のレーザ光の励起により
第２の波長の第２のレーザ光を発振する第２のレーザ媒
体と、折り返された第１のレーザ光の光軸上に配置さ
れ、前記第２のレーザ媒体を通過したレーザ光を反射す
る第２の凹面鏡とを具備することを特徴としている。
は、第１の波長の第１のレーザ光を発振するための第１
のレーザ媒体と、該第１のレーザ媒体の光軸上に配置さ
れ、カラーセンターＹＡＧ結晶の可飽和吸収体と、該Ｙ
ＡＧ結晶の一面側にコーティングされ、１０６４ｎｍの
波長の光を全反射する全反射膜と、前記ＹＡＧ結晶の他
面側にコーティングされ、１０６４ｎｍの波長の光の反
射を防止する反射防止膜とを有するＱ−スイッチ型全反
射平面鏡と、前記第１のレーザ媒体の光軸上の前記平面
鏡の反対側に配置され、前記第１のレーザ光を５°〜２
０°の角度で折り返すとともに、前記第１のレーザ光を
所定の集光位置に集光させる第１の凹面鏡と、前記集光
位置近傍に配置され、前記第１のレーザ光の励起により
第２の波長の第２のレーザ光を発振する第２のレーザ媒
体と、折り返された第１のレーザ光の光軸上に配置さ
れ、前記第２のレーザ媒体を通過したレーザ光を反射す
る第２の凹面鏡とを具備することを特徴としている。
【００１０】また、この発明に係わる固体レーザ共振器
において、前記第１のレーザ媒体はＹＡＧ結晶であり、
前記第２のレーザ媒体はＫＴＰ（ＫＴｉＰＯ4）結晶で
あることを特徴としている。
において、前記第１のレーザ媒体はＹＡＧ結晶であり、
前記第２のレーザ媒体はＫＴＰ（ＫＴｉＰＯ4）結晶で
あることを特徴としている。
【００１１】また、この発明に係わる固体レーザ共振器
において、前記ＫＴＰ結晶の厚さは、５.８３ｍｍであ
ることを特徴としている。
において、前記ＫＴＰ結晶の厚さは、５.８３ｍｍであ
ることを特徴としている。
【００１２】また、この発明に係わる固体レーザ共振器
において、前記第１の凹面鏡により前記第１のレーザ光
が折り返される角度は、約１３°であることを特徴とし
ている。
において、前記第１の凹面鏡により前記第１のレーザ光
が折り返される角度は、約１３°であることを特徴とし
ている。
【００１３】以上の様に構成される本発明に係わる固体
レーザ共振素子及び固体レーザ共振器においては、温度
や照明の影響を受けにくく、超音波による駆動等を必要
としないカラーセンターＹＡＧ結晶をＱ−スイッチとし
て用いることにより、小型で構造が簡単であり、コスト
的に安く、環境の温度と照明条件からの影響を受けにく
い固体レーザ共振素子を提供することが出来る。
レーザ共振素子及び固体レーザ共振器においては、温度
や照明の影響を受けにくく、超音波による駆動等を必要
としないカラーセンターＹＡＧ結晶をＱ−スイッチとし
て用いることにより、小型で構造が簡単であり、コスト
的に安く、環境の温度と照明条件からの影響を受けにく
い固体レーザ共振素子を提供することが出来る。
【００１４】また、ＹＡＧ結晶のハウジングを水等の冷
却媒体で冷却することにより、レーザ光の出力を増加さ
せることができ、耐用性も向上させることが出来る。
却媒体で冷却することにより、レーザ光の出力を増加さ
せることができ、耐用性も向上させることが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の固体レーザ共振素
子及び固体レーザ共振器の好適な実施形態について、添
付図面を参照して詳細に説明する。
子及び固体レーザ共振器の好適な実施形態について、添
付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】図１は一実施形態の固体レーザ共振器２０
の斜視図である。図１において、第１のレーザ媒体は、
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶６、すなわちＮｄ3+を微量添加したイ
ットリウムアルミニウムガーネットの単結晶であり、こ
のＹＡＧ結晶６の脇には、励起用の光源としてＫｒ（ク
リプトン）アークランプ７が配置されている。Ｋｒアー
クランプ７は、固体レーザ共振器２０の制御装置９に接
続されており、制御装置９により点灯の制御が行われ
る。ＹＡＧ結晶６及びＫｒアークランプ７は、基台８上
に配置されており、この基台８には、これらを冷却する
ための冷却水循環パイプ２１が接続されている。冷却水
循環パイプ２１は制御装置９に一体的に設けられた冷却
水循環装置に接続されている。
の斜視図である。図１において、第１のレーザ媒体は、
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶６、すなわちＮｄ3+を微量添加したイ
ットリウムアルミニウムガーネットの単結晶であり、こ
のＹＡＧ結晶６の脇には、励起用の光源としてＫｒ（ク
リプトン）アークランプ７が配置されている。Ｋｒアー
クランプ７は、固体レーザ共振器２０の制御装置９に接
続されており、制御装置９により点灯の制御が行われ
る。ＹＡＧ結晶６及びＫｒアークランプ７は、基台８上
に配置されており、この基台８には、これらを冷却する
ための冷却水循環パイプ２１が接続されている。冷却水
循環パイプ２１は制御装置９に一体的に設けられた冷却
水循環装置に接続されている。
【００１７】ＹＡＧ結晶６の光軸上には、本実施形態の
固体レーザ共振素子としてのＱ−スイッチ１１が設けら
れている。Ｑ−スイッチ１１は、ＹＡＧレーザのエネル
ギーの吸収状態により、一定の周期でＹＡＧレーザの波
長である１０６４ｎｍ（この波長は、医療用としてはレ
ーザーメスに適用できる）の波長のレーザ光を全反射す
る状態と吸収する状態とが切り替わるものである。すな
わち、１０６４ｎｍの波長のレーザ光に対する可飽和吸
収体となる。この作用により、固体レーザ共振器２０か
ら、後述する５３２ｎｍの波長のレーザ光を高周波でパ
ルス発振させることが出来る。なお、Ｑ−スイッチ１１
のハウジング１１ａには、冷却水循環パイプ２１から分
岐された冷却水パイプ１７が接続されており、Ｑ−スイ
ッチ１１を所定の温度に保持出来るように冷却する様に
なされている。
固体レーザ共振素子としてのＱ−スイッチ１１が設けら
れている。Ｑ−スイッチ１１は、ＹＡＧレーザのエネル
ギーの吸収状態により、一定の周期でＹＡＧレーザの波
長である１０６４ｎｍ（この波長は、医療用としてはレ
ーザーメスに適用できる）の波長のレーザ光を全反射す
る状態と吸収する状態とが切り替わるものである。すな
わち、１０６４ｎｍの波長のレーザ光に対する可飽和吸
収体となる。この作用により、固体レーザ共振器２０か
ら、後述する５３２ｎｍの波長のレーザ光を高周波でパ
ルス発振させることが出来る。なお、Ｑ−スイッチ１１
のハウジング１１ａには、冷却水循環パイプ２１から分
岐された冷却水パイプ１７が接続されており、Ｑ−スイ
ッチ１１を所定の温度に保持出来るように冷却する様に
なされている。
【００１８】また、ＹＡＧ結晶６の光軸上の、Ｑ−スイ
ッチ１１と反対側には、凹面状の二向色性ミラーＭ0が
配置されている。二向色性ミラーＭ0は、１０６４ｎｍ
のＹＡＧレーザをほとんど１００％反射し、後述するＫ
ＴＰ結晶２により発振される波長５３２ｎｍのレーザ光
を９０％以上透過させる様に構成されている。
ッチ１１と反対側には、凹面状の二向色性ミラーＭ0が
配置されている。二向色性ミラーＭ0は、１０６４ｎｍ
のＹＡＧレーザをほとんど１００％反射し、後述するＫ
ＴＰ結晶２により発振される波長５３２ｎｍのレーザ光
を９０％以上透過させる様に構成されている。
【００１９】また、ＹＡＧ結晶６で発振されたレーザ光
の二向色性ミラーＭ0への入射角φは、１２.８７°に設
定されている。この１２.８７°という値は、図３のグ
ラフに示すように、図１に示す光学系の非点収差が実質
的にゼロになる角度である。ここで、図３は、入射角φ
と非点収差の関係を示したグラフであり、図中縦軸は非
点収差の大きさを実質的に表わすε／ｓを示しており、
横軸は入射角φを示している。また、図中の曲線Ａ,Ｂ,
Ｃは、それぞれ図４に示す計算結果をプロットしたもの
であり、この実施形態では、ＫＴＰ結晶の厚さｈを５.
８３ｍｍとしているので、曲線Ｂがその特性を示してい
る。なお、ｎは屈折率を表わす。光学系の非点収差を略
１００％補償するためには、入射角φを１２.８７°に
設定する必要があるが、入射角φを５°〜２０°程度の
範囲にすれば従来の４５°に比較して非点収差ははるか
に小さくなり、実際上は問題にならない程度に抑えるこ
とが出来る。
の二向色性ミラーＭ0への入射角φは、１２.８７°に設
定されている。この１２.８７°という値は、図３のグ
ラフに示すように、図１に示す光学系の非点収差が実質
的にゼロになる角度である。ここで、図３は、入射角φ
と非点収差の関係を示したグラフであり、図中縦軸は非
点収差の大きさを実質的に表わすε／ｓを示しており、
横軸は入射角φを示している。また、図中の曲線Ａ,Ｂ,
Ｃは、それぞれ図４に示す計算結果をプロットしたもの
であり、この実施形態では、ＫＴＰ結晶の厚さｈを５.
８３ｍｍとしているので、曲線Ｂがその特性を示してい
る。なお、ｎは屈折率を表わす。光学系の非点収差を略
１００％補償するためには、入射角φを１２.８７°に
設定する必要があるが、入射角φを５°〜２０°程度の
範囲にすれば従来の４５°に比較して非点収差ははるか
に小さくなり、実際上は問題にならない程度に抑えるこ
とが出来る。
【００２０】一方、二向色性ミラーＭ0で反射されたレ
ーザ光の光軸上には、非線形結晶ＫＴＰ（カリウムチタ
ン燐酸：ＫＴｉＰＯ4）が、第２のレーザ媒体として配
置されている。このＫＴＰ結晶２は、二向色性ミラーＭ
0の凹面によりＹＡＧレーザが集光される焦点位置に配
置されている。ＫＴＰ結晶２は、ＹＡＧレーザ（波長１
０６４ｎｍ）を励起光源として、５３２ｎｍの波長のレ
ーザ光を発振する。このとき、集光されたＹＡＧレーザ
の光スポット３の直径が小さいほどＫＴＰ結晶２を励起
するためのエネルギー密度が向上し、レーザ発振が安定
すると共に、発振閾値が低下する。本実施形態では、上
記の様に二向色性ミラーＭ0へのＹＡＧレーザの入射角
φを１２.８７°に設定し、非点収差を略１００％補
償、すなわち反射によるエネルギーのロスを略０％にす
ることにより、ＹＡＧレーザの光スポット径を小さく
し、ＫＴＰ結晶２でのレーザ発振の安定性の向上と発振
閾値の低下を図っている。なお、ＫＴＰ結晶２を挟ん
で、二向色性ミラーＭ0と対向する位置には、凹面状の
全反射ミラーＭ2が配置されており、二向色性ミラーＭ0
とともに、５３２ｎｍのレーザ光の共振器を構成してい
る。そして、この共振器で発振された５３２ｎｍのレー
ザ光の大部分（９０％以上）が二向色性ミラーＭ0を透
過し、外部に出力される。なお、出力されたレーザ光
は、図１に示す光パワーメータ１５によりそのエネルギ
ー（ワット：Ｗ）が測定される。
ーザ光の光軸上には、非線形結晶ＫＴＰ（カリウムチタ
ン燐酸：ＫＴｉＰＯ4）が、第２のレーザ媒体として配
置されている。このＫＴＰ結晶２は、二向色性ミラーＭ
0の凹面によりＹＡＧレーザが集光される焦点位置に配
置されている。ＫＴＰ結晶２は、ＹＡＧレーザ（波長１
０６４ｎｍ）を励起光源として、５３２ｎｍの波長のレ
ーザ光を発振する。このとき、集光されたＹＡＧレーザ
の光スポット３の直径が小さいほどＫＴＰ結晶２を励起
するためのエネルギー密度が向上し、レーザ発振が安定
すると共に、発振閾値が低下する。本実施形態では、上
記の様に二向色性ミラーＭ0へのＹＡＧレーザの入射角
φを１２.８７°に設定し、非点収差を略１００％補
償、すなわち反射によるエネルギーのロスを略０％にす
ることにより、ＹＡＧレーザの光スポット径を小さく
し、ＫＴＰ結晶２でのレーザ発振の安定性の向上と発振
閾値の低下を図っている。なお、ＫＴＰ結晶２を挟ん
で、二向色性ミラーＭ0と対向する位置には、凹面状の
全反射ミラーＭ2が配置されており、二向色性ミラーＭ0
とともに、５３２ｎｍのレーザ光の共振器を構成してい
る。そして、この共振器で発振された５３２ｎｍのレー
ザ光の大部分（９０％以上）が二向色性ミラーＭ0を透
過し、外部に出力される。なお、出力されたレーザ光
は、図１に示す光パワーメータ１５によりそのエネルギ
ー（ワット：Ｗ）が測定される。
【００２１】次に、図２は、各レーザ媒体及び各ミラー
の位置関係をより詳細に示した図である。
の位置関係をより詳細に示した図である。
【００２２】図２においては、Ｑ−スイッチ１１と二向
色性ミラーＭ0との間の距離をｄ1、二向色性ミラーＭ0
の焦点距離をｆ0、二向色性ミラーＭ0の焦点付近から全
反射ミラーＭ2までの距離をＲ2、二向色性ミラーＭ0と
全反射ミラーＭ2との間の距離をｄ2、ＫＴＰ結晶２の厚
さをｈとして示している。
色性ミラーＭ0との間の距離をｄ1、二向色性ミラーＭ0
の焦点距離をｆ0、二向色性ミラーＭ0の焦点付近から全
反射ミラーＭ2までの距離をＲ2、二向色性ミラーＭ0と
全反射ミラーＭ2との間の距離をｄ2、ＫＴＰ結晶２の厚
さをｈとして示している。
【００２３】本実施形態においては、ｄ1＝５８３ｍ
ｍ、ｆ0＝５０ｍｍ、Ｒ2＝５０ｍｍに設定されており、
ｄ2＝ｆ0＋Ｒ2＋Δ＝５０＋５０＋４.２９＝１０４.２
９ｍｍに設定されている。ここで、Δで表わされる領域
は安定域であり、この領域内にＫＴＰ結晶２を位置させ
る様にするものである。また、ＫＴＰ結晶２は、その厚
みｈが大きくなるほどレーザ光の出力は増加するが、逆
に厚みが厚くなるほどレーザ光のＫＴＰ結晶内部での吸
収が起こるため、それらのバランスから本実施形態では
その厚みｈを５.８３ｍｍに設定している。
ｍ、ｆ0＝５０ｍｍ、Ｒ2＝５０ｍｍに設定されており、
ｄ2＝ｆ0＋Ｒ2＋Δ＝５０＋５０＋４.２９＝１０４.２
９ｍｍに設定されている。ここで、Δで表わされる領域
は安定域であり、この領域内にＫＴＰ結晶２を位置させ
る様にするものである。また、ＫＴＰ結晶２は、その厚
みｈが大きくなるほどレーザ光の出力は増加するが、逆
に厚みが厚くなるほどレーザ光のＫＴＰ結晶内部での吸
収が起こるため、それらのバランスから本実施形態では
その厚みｈを５.８３ｍｍに設定している。
【００２４】次に、図５は本実施形態の固体レーザ共振
素子としてのＱ−スイッチ１１の構成を詳しく説明した
図である。
素子としてのＱ−スイッチ１１の構成を詳しく説明した
図である。
【００２５】図５において、Ｑ−スイッチ１１の金属製
のハウジング１１ａは略円筒状に形成されており、この
ハウジング１１ａの内部には直径１０ｍｍ、厚さ０.７
ｍｍの円板状のカラーセンターＹＡＧ結晶の可飽和吸収
体３０が配置されている。このＹＡＧ結晶３０は、内径
８ｍｍの押さえリング３４によりハウジング１１ａに固
定されている。このＹＡＧ結晶３０は、パルス発振が出
来るようにＮｄ3+とは異なる微量元素をイットリウムア
ルミニウムガーネット結晶に添加したものである。ま
た、ＹＡＧ結晶３０の背面３３は、ハウジングから１ｍ
ｍの隙間をあけて配置されている。ＹＡＧ結晶３０の光
入射面３２には、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ光の
反射を防止し、かつ透過させるための透過膜、換言すれ
ば反射防止膜がコーティングされており、入射面３２と
反対側の背面３３には、ＹＡＧレーザ光を略全反射する
ための全反射膜（全反射多層誘電体膜）がコーティング
されている。この透過膜は、波長１０６４ｎｍのＹＡＧ
レーザ光に対して略１００％近い透過率を示すものであ
る。
のハウジング１１ａは略円筒状に形成されており、この
ハウジング１１ａの内部には直径１０ｍｍ、厚さ０.７
ｍｍの円板状のカラーセンターＹＡＧ結晶の可飽和吸収
体３０が配置されている。このＹＡＧ結晶３０は、内径
８ｍｍの押さえリング３４によりハウジング１１ａに固
定されている。このＹＡＧ結晶３０は、パルス発振が出
来るようにＮｄ3+とは異なる微量元素をイットリウムア
ルミニウムガーネット結晶に添加したものである。ま
た、ＹＡＧ結晶３０の背面３３は、ハウジングから１ｍ
ｍの隙間をあけて配置されている。ＹＡＧ結晶３０の光
入射面３２には、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ光の
反射を防止し、かつ透過させるための透過膜、換言すれ
ば反射防止膜がコーティングされており、入射面３２と
反対側の背面３３には、ＹＡＧレーザ光を略全反射する
ための全反射膜（全反射多層誘電体膜）がコーティング
されている。この透過膜は、波長１０６４ｎｍのＹＡＧ
レーザ光に対して略１００％近い透過率を示すものであ
る。
【００２６】また、ハウジング１１ａには、ＹＡＧ結晶
３０を冷却するための水を流通させるための流体通路１
１ｂが形成されている。この流体通路１１ｂの両端部に
は、冷却水パイプ１７と接続するための連結パイプ３
６,３７が固定されている。
３０を冷却するための水を流通させるための流体通路１
１ｂが形成されている。この流体通路１１ｂの両端部に
は、冷却水パイプ１７と接続するための連結パイプ３
６,３７が固定されている。
【００２７】ＹＡＧ結晶の可飽和吸収体３０は、通常の
状態では、ＹＡＧ結晶６で発振されたＹＡＧレーザ（連
続光としてのＹＡＧレーザ：１０６４ｎｍ）を吸収して
反射させないが、ＹＡＧレーザのエネルギーを吸収して
飽和状態になると、連続光としてのＹＡＧレーザを透過
させる状態となり、背面３３にコーティングされた全反
射多層誘電体膜によりＹＡＧレーザを略全反射するよう
になる。この作用により、ＹＡＧ結晶の可飽和吸収体３
０は、一定周期でＹＡＧレーザを反射しない状態と全反
射する状態に切り替わり、Ｑ−スイッチとして動作する
こととなり、高周波の１０６４ｎｍのレーザ光をパルス
発振する。
状態では、ＹＡＧ結晶６で発振されたＹＡＧレーザ（連
続光としてのＹＡＧレーザ：１０６４ｎｍ）を吸収して
反射させないが、ＹＡＧレーザのエネルギーを吸収して
飽和状態になると、連続光としてのＹＡＧレーザを透過
させる状態となり、背面３３にコーティングされた全反
射多層誘電体膜によりＹＡＧレーザを略全反射するよう
になる。この作用により、ＹＡＧ結晶の可飽和吸収体３
０は、一定周期でＹＡＧレーザを反射しない状態と全反
射する状態に切り替わり、Ｑ−スイッチとして動作する
こととなり、高周波の１０６４ｎｍのレーザ光をパルス
発振する。
【００２８】次に、上記の様に構成される固体レーザ共
振器２０の動作について説明する。
振器２０の動作について説明する。
【００２９】まず、固体レーザ共振器２０を動作させる
前段階として、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１３を点灯させて、共
振器２０の各ミラー及びレーザ媒体の位置合わせを行っ
た。Ｈｅ−Ｎｅレーザは赤色の可視光であるため、この
レーザをガイド光として、各ミラー及びレーザ媒体の光
軸合わせ及び角度合わせを行った。具体的には、全反射
ミラーＭ2を透過したＨｅ−Ｎｅレーザが二向色性ミラ
ーＭ0、Ｑ−スイッチ１１で反射され、戻ってきた光が
Ｈｅ−Ｎｅレーザ１３の発射口に戻る様に調整した。
前段階として、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１３を点灯させて、共
振器２０の各ミラー及びレーザ媒体の位置合わせを行っ
た。Ｈｅ−Ｎｅレーザは赤色の可視光であるため、この
レーザをガイド光として、各ミラー及びレーザ媒体の光
軸合わせ及び角度合わせを行った。具体的には、全反射
ミラーＭ2を透過したＨｅ−Ｎｅレーザが二向色性ミラ
ーＭ0、Ｑ−スイッチ１１で反射され、戻ってきた光が
Ｈｅ−Ｎｅレーザ１３の発射口に戻る様に調整した。
【００３０】次に、冷却水循環装置を動作させて、ＹＡ
Ｇ結晶６及びＱ−スイッチ１１の冷却を開始するととも
に、Ｋｒアークランプ７を連続点灯させた。次に、ＹＡ
Ｇレーザ発振スイッチ１２を動作させながら、Ｋｒアー
クランプ７の入力電流を電流調節ツマミ１４により調節
し、ＹＡＧレーザを発振するのに要する適切な値に調節
した。次に全反射ミラーＭ2を光軸方向の前後に移動さ
せて、ビームスポット３を安定域Δの中心に位置する様
に調整した。これにより、二向色性ミラーＭ0から５３
２ｎｍの波長を持つＫＴＰレーザのグリーンビームが発
射された。このとき出射されたＫＴＰレーザの出力を光
パワーメータ１５で測定したところ、入力電力が２.４
ｋＷの場合、ＫＴＰ結晶２から発振された５３２ｎｍの
波長のレーザ光の周波数は６ｋＨｚ、平均エネルギー
（パワー）は１.３Ｗであった。入力電力が３.４ｋＷの
場合、ＫＴＰ結晶２から発振された５３２ｎｍの波長の
レーザ光の周波数は１３ｋＨｚ、平均パワーは４.５Ｗ
であった。また、このときのピークパワーは約４〜８ｋ
Ｗで、パルス幅は３００〜１００ｎｓとなった。さら
に、この実験を温度条件、照明条件の異なる環境下で行
ったが、得られたデータはすべて同じであり、安定度の
高いことが確認された。
Ｇ結晶６及びＱ−スイッチ１１の冷却を開始するととも
に、Ｋｒアークランプ７を連続点灯させた。次に、ＹＡ
Ｇレーザ発振スイッチ１２を動作させながら、Ｋｒアー
クランプ７の入力電流を電流調節ツマミ１４により調節
し、ＹＡＧレーザを発振するのに要する適切な値に調節
した。次に全反射ミラーＭ2を光軸方向の前後に移動さ
せて、ビームスポット３を安定域Δの中心に位置する様
に調整した。これにより、二向色性ミラーＭ0から５３
２ｎｍの波長を持つＫＴＰレーザのグリーンビームが発
射された。このとき出射されたＫＴＰレーザの出力を光
パワーメータ１５で測定したところ、入力電力が２.４
ｋＷの場合、ＫＴＰ結晶２から発振された５３２ｎｍの
波長のレーザ光の周波数は６ｋＨｚ、平均エネルギー
（パワー）は１.３Ｗであった。入力電力が３.４ｋＷの
場合、ＫＴＰ結晶２から発振された５３２ｎｍの波長の
レーザ光の周波数は１３ｋＨｚ、平均パワーは４.５Ｗ
であった。また、このときのピークパワーは約４〜８ｋ
Ｗで、パルス幅は３００〜１００ｎｓとなった。さら
に、この実験を温度条件、照明条件の異なる環境下で行
ったが、得られたデータはすべて同じであり、安定度の
高いことが確認された。
【００３１】以上説明した様に、本実施形態においては
数１０μmの薄型の結晶の研磨加工、Ｑ−ＳＷの方位の
調整、駆動電源が不要で、Ｑ−スイッチ型全反射ミラー
１１の体積は小さく、両側面に薄膜をコーティングした
カラーセンターＹＡＧ結晶の可飽和吸収体のみを用いる
ので、構造が簡単である。また、従来のＡ／Ｏ Ｑ−ス
イッチに比較してコストは１／１０となる。また、温度
と照明条件の影響を無視でき、安定性、耐用性を向上す
る効果がある。
数１０μmの薄型の結晶の研磨加工、Ｑ−ＳＷの方位の
調整、駆動電源が不要で、Ｑ−スイッチ型全反射ミラー
１１の体積は小さく、両側面に薄膜をコーティングした
カラーセンターＹＡＧ結晶の可飽和吸収体のみを用いる
ので、構造が簡単である。また、従来のＡ／Ｏ Ｑ−ス
イッチに比較してコストは１／１０となる。また、温度
と照明条件の影響を無視でき、安定性、耐用性を向上す
る効果がある。
【００３２】なお、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲
で、上記実施形態を修正または変形したものに適用可能
である。
で、上記実施形態を修正または変形したものに適用可能
である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の固体レーザ
共振素子及び固体レーザ共振器によれば、温度や照明の
影響を受けにくく、超音波による駆動等を必要としない
カラーセンターＹＡＧ結晶をＱ−スイッチとして用いる
ことにより、小型で構造が簡単であり、コスト的に安
く、環境の温度と照明条件からの影響を受けにくい固体
レーザ共振素子を提供することが出来る。
共振素子及び固体レーザ共振器によれば、温度や照明の
影響を受けにくく、超音波による駆動等を必要としない
カラーセンターＹＡＧ結晶をＱ−スイッチとして用いる
ことにより、小型で構造が簡単であり、コスト的に安
く、環境の温度と照明条件からの影響を受けにくい固体
レーザ共振素子を提供することが出来る。
【００３４】また、ＹＡＧ結晶のハウジングを水等の冷
却媒体で冷却することにより、レーザ光の出力を増加さ
せることができ、耐用性も向上させることが出来る。
却媒体で冷却することにより、レーザ光の出力を増加さ
せることができ、耐用性も向上させることが出来る。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の固体レーザ共振器の斜視図であ
る。
る。
【図２】各レーザ媒体及び各ミラーの位置関係をより詳
細に示した図である。
細に示した図である。
【図３】入射角φと非点収差の関係を示したグラフであ
る。
る。
【図４】入射角φと非点収差の関係を示した図である。
【図５】Ｑ−スイッチの構造を示した図である。
Ｍ0 二向色性ミラー Ｍ2 全反射ミラー ２ ＫＴＰ結晶 ３ ビームスポット ６ Ｎｄ：ＹＡＧ結晶 ７ Ｋｒアークランプ ８ 基台 ９ 制御装置 １１ Ｑ−スイッチ １３ Ｈｅ−Ｎｅレーザ ２０ 収差全補償型固体レーザ共振器 ２１ 冷却水循環パイプ
Claims (4)
- 【請求項１】 ＹＡＧ結晶で形成される可飽和吸収体
と、 該ＹＡＧ結晶の一面側にコーティングされ、１０６４ｎ
ｍの波長の光を実質的に全反射する全反射膜と、 前記ＹＡＧ結晶の他面側にコーティングされ、１０６４
ｎｍの波長の光の反射を防止し、かつ透過させる透過膜
とを具備することを特徴とする固体レーザ共振素子。 - 【請求項２】 前記ＹＡＧ結晶は、ハウジングに収納さ
れており、該ハウジングには、前記ＹＡＧ結晶を冷却す
るための冷却媒体流通管路が設けられていることを特徴
とする請求項１に記載の固体レーザ共振素子。 - 【請求項３】 第１の波長の第１のレーザ光を発振する
ための第１のレーザ媒体と、 該第１のレーザ媒体の光軸上に配置され、ＹＡＧ結晶か
らなる可飽和吸収体と、該ＹＡＧ結晶の一面側にコーテ
ィングされ、１０６４ｎｍの波長の光を全反射する全反
射膜と、前記ＹＡＧ結晶の他面側にコーティングされ、
１０６４ｎｍの波長の光の反射を防止し、かつ透過させ
る透過膜とを有するＱ−スイッチ型全反射平面鏡と、 前記第１のレーザ媒体の光軸上の前記平面鏡の反対側に
配置され、前記第１のレーザ光を５°〜２０°の角度で
折り返すとともに、前記第１のレーザ光を所定の集光位
置に集光させる第１の凹面鏡と、 前記集光位置近傍に配置され、前記第１のレーザ光の励
起により第２の波長の第２のレーザ光を発振する第２の
レーザ媒体と、 折り返された第１のレーザ光の光軸上に配置され、前記
第２のレーザ媒体を通過したレーザ光を反射する第２の
凹面鏡とを具備することを特徴とする固体レーザ共振
器。 - 【請求項４】 前記第１のレーザ媒体はＹＡＧ結晶であ
り、前記第２のレーザ媒体はＫＴＰ結晶であることを特
徴とする請求項３に記載の固体レーザ共振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18035095A JPH0936467A (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 固体レーザ共振素子及び固体レーザ共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18035095A JPH0936467A (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 固体レーザ共振素子及び固体レーザ共振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936467A true JPH0936467A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16081703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18035095A Pending JPH0936467A (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 固体レーザ共振素子及び固体レーザ共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0936467A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018092813A1 (ja) * | 2016-11-16 | 2018-05-24 | 国立大学法人電気通信大学 | レーザ共振器、及びレーザ共振器の設計方法 |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP18035095A patent/JPH0936467A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018092813A1 (ja) * | 2016-11-16 | 2018-05-24 | 国立大学法人電気通信大学 | レーザ共振器、及びレーザ共振器の設計方法 |
| JPWO2018092813A1 (ja) * | 2016-11-16 | 2019-10-17 | 国立大学法人電気通信大学 | レーザ共振器、及びレーザ共振器の設計方法 |
| US10763634B2 (en) | 2016-11-16 | 2020-09-01 | The University Of Electro-Communications | Laser resonator, and method of designing laser resonator |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030808 |