JPH11289123A - 固体相レ―ザ中の誘導放出媒質の熱光学的経路の差を最小にする方法及びその装置 - Google Patents
固体相レ―ザ中の誘導放出媒質の熱光学的経路の差を最小にする方法及びその装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱歪みによって、誘導放出媒質内に熱による
寸法上の変形を生じさせる等の欠点を解決する、固体相
レーザビーム中の誘導放出媒質のＯＰＤを正確に制御す
る方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 励起中、光線を受け取る一対の側面１２
と、一対の端縁面１６とを有する誘導放出媒質１０の励
起中、固体相レーザ中の誘導放出媒質の熱光学的経路の
差（ＯＰＤ）を制御する方法は、ＯＰＤの略最小値であ
る、ＯＰＤminに対応する、側面と端縁面との間の温度
差、ΔＴminを決定するステップと、ＯＰＤが略ＯＰＤ
minに保たれるように、誘導放出媒質の励起中、略ΔＴ
minを保つステップとを備えている。この温度差は、誘
導放出媒質の端縁面における熱伝導を制御することによ
り保たれる。端縁面と側面との間の温度差を能動的に制
御し、この方法が自動的に行われるようにすることがで
きる。
寸法上の変形を生じさせる等の欠点を解決する、固体相
レーザビーム中の誘導放出媒質のＯＰＤを正確に制御す
る方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 励起中、光線を受け取る一対の側面１２
と、一対の端縁面１６とを有する誘導放出媒質１０の励
起中、固体相レーザ中の誘導放出媒質の熱光学的経路の
差（ＯＰＤ）を制御する方法は、ＯＰＤの略最小値であ
る、ＯＰＤminに対応する、側面と端縁面との間の温度
差、ΔＴminを決定するステップと、ＯＰＤが略ＯＰＤ
minに保たれるように、誘導放出媒質の励起中、略ΔＴ
minを保つステップとを備えている。この温度差は、誘
導放出媒質の端縁面における熱伝導を制御することによ
り保たれる。端縁面と側面との間の温度差を能動的に制
御し、この方法が自動的に行われるようにすることがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、国防省との契約第
ＤＡＡＢ０７−９１−Ｃ−Ｋ５０４に基づいて着想され
たものである。政府は、本発明に対する特定の権利を有
している。
ＤＡＡＢ０７−９１−Ｃ−Ｋ５０４に基づいて着想され
たものである。政府は、本発明に対する特定の権利を有
している。
【０００２】本発明は、固体相レーザの分野、より具体
的には、誘導放出媒質中の光学的経路の差を制御する装
置に関する。
的には、誘導放出媒質中の光学的経路の差を制御する装
置に関する。
【０００３】
【従来の技術】固体相レーザは、典型的に、スラブの幾
何学的形態をした誘導放出媒質を備えている。この誘導
放出媒質は、側面と、端縁面とを有している。レーザの
作動中、側面は、光線源により励起されてレーザビーム
を発生させる。この励起過程は、誘導放出媒質内に相当
な量の余剰な熱を発生させる。
何学的形態をした誘導放出媒質を備えている。この誘導
放出媒質は、側面と、端縁面とを有している。レーザの
作動中、側面は、光線源により励起されてレーザビーム
を発生させる。この励起過程は、誘導放出媒質内に相当
な量の余剰な熱を発生させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、この余剰な熱の
一部分を誘導放出媒質から除去して、その媒質の温度を
制御するため、側面及び端縁面の表面を冷却することが
利用されている。誘導放出媒質の全体に亙る温度分布
は、関係する熱歪み及び指数の変化を生じさせる温度勾
配を解消し得るように均一であることが理想的である。
熱歪みは、誘導放出媒質内に熱による寸法上の変形を生
じさせる。
一部分を誘導放出媒質から除去して、その媒質の温度を
制御するため、側面及び端縁面の表面を冷却することが
利用されている。誘導放出媒質の全体に亙る温度分布
は、関係する熱歪み及び指数の変化を生じさせる温度勾
配を解消し得るように均一であることが理想的である。
熱歪みは、誘導放出媒質内に熱による寸法上の変形を生
じさせる。
【０００５】誘導放出媒質の厚さに亙る温度勾配は、誘
導放出媒質の長さに沿ってレーザビームをジグザグのパ
ターンにて通すことにより平均化される。誘導放出媒質
の幅を亙る温度勾配は、端縁面に配置された端縁制御バ
ーを使用して制御される。
導放出媒質の長さに沿ってレーザビームをジグザグのパ
ターンにて通すことにより平均化される。誘導放出媒質
の幅を亙る温度勾配は、端縁面に配置された端縁制御バ
ーを使用して制御される。
【０００６】しかしながら、表面の冷却は、誘導放出媒
質内にて均一な温度を達成できず、誘導放出媒質の熱歪
みは、レーザビームに関係する有害な効果を生じさせ
る。その結果、公知の固体相レーザのレーザビームの品
質および平均的なパワー能力は制限される。熱による歪
み及び関係する熱による変形は、誘導放出媒質中に熱光
学的経路の差（ＯＰＤ）を生じさせる。このＯＰＤは、
レーザビームの異なる部分をその他の部分に対して誘導
放出媒質を通じて異なる速度にて走行させる。その結
果、レーザビームは、平坦でない波面を有する。
質内にて均一な温度を達成できず、誘導放出媒質の熱歪
みは、レーザビームに関係する有害な効果を生じさせ
る。その結果、公知の固体相レーザのレーザビームの品
質および平均的なパワー能力は制限される。熱による歪
み及び関係する熱による変形は、誘導放出媒質中に熱光
学的経路の差（ＯＰＤ）を生じさせる。このＯＰＤは、
レーザビームの異なる部分をその他の部分に対して誘導
放出媒質を通じて異なる速度にて走行させる。その結
果、レーザビームは、平坦でない波面を有する。
【０００７】固体相レーザ装置の高性能を実現するため
に必要とされる高レベルの光学的品質を保つように、誘
導放出媒質中のＯＰＤを制御することが重要である。Ｏ
ＰＤが増加すると、レーザビームの平均パワーを制限
し、更に、レーザビームの品質を低下させることによ
り、レーザの性能を低下させる結果となる。ＯＰＤは、
ＯＰＤの正確な制御を必要とする位相の共役結合体又は
不安定な共振器のような特定の用途にレーザを使用する
のに不適当な高レベルに達する可能性がある。
に必要とされる高レベルの光学的品質を保つように、誘
導放出媒質中のＯＰＤを制御することが重要である。Ｏ
ＰＤが増加すると、レーザビームの平均パワーを制限
し、更に、レーザビームの品質を低下させることによ
り、レーザの性能を低下させる結果となる。ＯＰＤは、
ＯＰＤの正確な制御を必要とする位相の共役結合体又は
不安定な共振器のような特定の用途にレーザを使用する
のに不適当な高レベルに達する可能性がある。
【０００８】このため、公知の技術の上述の欠点を解決
する、固体相レーザビーム中の誘導放出媒質のＯＰＤを
正確に制御する方法及び装置が必要とされている。
する、固体相レーザビーム中の誘導放出媒質のＯＰＤを
正確に制御する方法及び装置が必要とされている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、この必要を満
たす固体相レーザ中の誘導放出媒質の熱光学的経路の差
（ＯＰＤ）を制御するための方法及び装置を提供するも
のである。この誘導放出媒質は、光源と、一対の端縁面
とにより光学的に励起される一対の側面を有している。
この方法は、ＯＰＤを制御するため誘導放出媒質の外面
を貫通する熱伝導を制御することを備えている。特に、
この方法は、誘導放出媒質中のＯＰＤの平均値の略最小
のＯＰＤminに対応する、側面と端縁面との間の温度
差、ΔＴminを決定することを含む。
たす固体相レーザ中の誘導放出媒質の熱光学的経路の差
（ＯＰＤ）を制御するための方法及び装置を提供するも
のである。この誘導放出媒質は、光源と、一対の端縁面
とにより光学的に励起される一対の側面を有している。
この方法は、ＯＰＤを制御するため誘導放出媒質の外面
を貫通する熱伝導を制御することを備えている。特に、
この方法は、誘導放出媒質中のＯＰＤの平均値の略最小
のＯＰＤminに対応する、側面と端縁面との間の温度
差、ΔＴminを決定することを含む。
【００１０】このΔＴminの値は、所定の固体相レーザ
の形態について決定される。この形態に関し、ΔＴmin
は、励起源の負荷（パルスの反復）サイクルと略独立的
であり、ＯＰＤminは、負荷サイクルのある範囲に亙っ
てΔＴminの一定の値に略対応する。ΔＴminは、１つの
負荷サイクルのレベルにて決定することができ、この温
度差は、同様に、励起源のその他の負荷サイクルにて決
定することができる。ΔＴminは、予め決定し、又は、
これと代替的に、レーザ装置の作動中に決定してもよ
い。ΔＴminがレーザの形態に関して決定されたなら
ば、誘導放出媒質の励起中、この温度差を保って、ＯＰ
Ｄを略ＯＰＤminに保つことができる。
の形態について決定される。この形態に関し、ΔＴmin
は、励起源の負荷（パルスの反復）サイクルと略独立的
であり、ＯＰＤminは、負荷サイクルのある範囲に亙っ
てΔＴminの一定の値に略対応する。ΔＴminは、１つの
負荷サイクルのレベルにて決定することができ、この温
度差は、同様に、励起源のその他の負荷サイクルにて決
定することができる。ΔＴminは、予め決定し、又は、
これと代替的に、レーザ装置の作動中に決定してもよ
い。ΔＴminがレーザの形態に関して決定されたなら
ば、誘導放出媒質の励起中、この温度差を保って、ＯＰ
Ｄを略ＯＰＤminに保つことができる。
【００１１】誘導放出媒質の端縁面と側面との間の温度
差ΔＴは、端縁面における熱伝導を制御することにより
制御される。このことは、レーザ作動中、端縁面の少な
くとも１つと、誘導放出媒質の側面の少なくとも１つと
の温度を監視することと、略ΔＴminを保つのに必要な
ように端縁面の温度を調整することとにより行われる。
差ΔＴは、端縁面における熱伝導を制御することにより
制御される。このことは、レーザ作動中、端縁面の少な
くとも１つと、誘導放出媒質の側面の少なくとも１つと
の温度を監視することと、略ΔＴminを保つのに必要な
ように端縁面の温度を調整することとにより行われる。
【００１２】この方法を自動化し得るようにするため、
フィードバック回路を使用して、ΔＴを能動的に制御す
ることができる。その結果、固体相レーザの作動中、自
動的にＯＰＤminを保ち、これにより、均一で高品質の
レーザビームを発生させることを可能にする。
フィードバック回路を使用して、ΔＴを能動的に制御す
ることができる。その結果、固体相レーザの作動中、自
動的にＯＰＤminを保ち、これにより、均一で高品質の
レーザビームを発生させることを可能にする。
【００１３】固体相レーザの作動中、誘導放出媒質のＯ
ＰＤを制御する装置は、誘導放出媒質の端縁面の温度を
監視する少なくとも１つのセンサと、誘導放出媒質の側
面の温度を監視する少なくとも１つのセンサと、端縁面
と側面との間の温度差ΔＴを決定すべく温度センサに接
続された手段と、ΔＴが略ΔＴminに等しく、また、Ｏ
ＰＤが略ＯＰＤminに等しいように、端縁面の温度を制
御する手段とを備えている。
ＰＤを制御する装置は、誘導放出媒質の端縁面の温度を
監視する少なくとも１つのセンサと、誘導放出媒質の側
面の温度を監視する少なくとも１つのセンサと、端縁面
と側面との間の温度差ΔＴを決定すべく温度センサに接
続された手段と、ΔＴが略ΔＴminに等しく、また、Ｏ
ＰＤが略ＯＰＤminに等しいように、端縁面の温度を制
御する手段とを備えている。
【００１４】誘導放出媒質の端縁面の温度は、端縁制御
バーを使用して制御することができる。これらの端縁制
御バーは、端縁制御バーの形態に対応して端縁面を加熱
し且つ／又は冷却することができる。
バーを使用して制御することができる。これらの端縁制
御バーは、端縁制御バーの形態に対応して端縁面を加熱
し且つ／又は冷却することができる。
【００１５】ＯＰＤは、従来の干渉計技術を使用して測
定することができる。
定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の上記及びその他の特徴、
形態及び有利な点は、以下の説明、特許請求の範囲及び
添付図面から一層よく理解されよう。
形態及び有利な点は、以下の説明、特許請求の範囲及び
添付図面から一層よく理解されよう。
【００１７】本発明は、固体相レーザ中の誘導放出媒質
内の熱光学的経路の差（ＯＰＤ）を制御する方法及び装
置に関するものである。図１には、側面１２と、端縁面
１６と、端面１４とを有する典型的な平行六面体の形状
のスラブ誘導放出媒質１０が図示されている。誘導放出
媒質１０は、長さＬと、幅Ｗと、厚さＴとを有してい
る。このレーザの作動中、側面１２は、レーザビームＢ
を発生させ得るように、矢印Ｐで示すレーザダイオード
アレー又は閃光灯のような光源により光学的に励起され
る。このレーザビームＢは、側面１２からの内反射によ
り誘導放出媒質１０に沿って長手方向にジグザグのパタ
ーンにて進む。この誘導放出媒質１０は、典型的に、共
振器キャビティ内に配置されており、ミラー１８は、端
面１８に隣接して配置され、また、当該媒質１０は共振
器キャビティにより発生されたレーザビームＢを増幅す
るための増幅器として使用される。
内の熱光学的経路の差（ＯＰＤ）を制御する方法及び装
置に関するものである。図１には、側面１２と、端縁面
１６と、端面１４とを有する典型的な平行六面体の形状
のスラブ誘導放出媒質１０が図示されている。誘導放出
媒質１０は、長さＬと、幅Ｗと、厚さＴとを有してい
る。このレーザの作動中、側面１２は、レーザビームＢ
を発生させ得るように、矢印Ｐで示すレーザダイオード
アレー又は閃光灯のような光源により光学的に励起され
る。このレーザビームＢは、側面１２からの内反射によ
り誘導放出媒質１０に沿って長手方向にジグザグのパタ
ーンにて進む。この誘導放出媒質１０は、典型的に、共
振器キャビティ内に配置されており、ミラー１８は、端
面１８に隣接して配置され、また、当該媒質１０は共振
器キャビティにより発生されたレーザビームＢを増幅す
るための増幅器として使用される。
【００１８】側面１２の励起は、誘導放出媒質１０の温
度を上昇させる相当な量の熱を発生させる。誘導放出媒
質１０の熱伝導率が一般に不良であり、また、不均一な
加熱効果のため、誘導放出媒質１０中の温度プロファイ
ルは不均一となる。この不均一な温度プロファイルの結
果、誘導放出媒質１０は熱により歪み且つ変形する。誘
導放出媒質１０の熱による歪みの重要な効果は、誘導放
出媒質１０の歪み及び寸法上の変化に起因する波面のそ
の他の部分に対して、誘導放出媒質１０を貫通してより
高速度で走行する波面の一部分に起因して、誘導放出媒
質１０を貫通して走行するレーザビームＢの波面が歪む
ことである。この波面の速度が不均一であることは、平
坦でない波面を生じさせる。誘導放出媒質１０は、光学
的経路の差（ＯＰＤ）を有すると称される。このＯＰＤ
は、誘導放出媒質１０の熱による歪みの増大に伴なって
増す。ＯＰＤが増大すると、所定のレーザビームの品質
について実現可能なレーザの平均的パワー出力を制限す
ることになる。
度を上昇させる相当な量の熱を発生させる。誘導放出媒
質１０の熱伝導率が一般に不良であり、また、不均一な
加熱効果のため、誘導放出媒質１０中の温度プロファイ
ルは不均一となる。この不均一な温度プロファイルの結
果、誘導放出媒質１０は熱により歪み且つ変形する。誘
導放出媒質１０の熱による歪みの重要な効果は、誘導放
出媒質１０の歪み及び寸法上の変化に起因する波面のそ
の他の部分に対して、誘導放出媒質１０を貫通してより
高速度で走行する波面の一部分に起因して、誘導放出媒
質１０を貫通して走行するレーザビームＢの波面が歪む
ことである。この波面の速度が不均一であることは、平
坦でない波面を生じさせる。誘導放出媒質１０は、光学
的経路の差（ＯＰＤ）を有すると称される。このＯＰＤ
は、誘導放出媒質１０の熱による歪みの増大に伴なって
増す。ＯＰＤが増大すると、所定のレーザビームの品質
について実現可能なレーザの平均的パワー出力を制限す
ることになる。
【００１９】ＯＰＤは、誘導放出媒質１０の材料の組成
及び熱伝導率に依存する。誘導放出媒質１０の熱伝導率
が低下するに伴い、表面の冷却技術により誘導放出媒質
１０の温度勾配を制御する能力は低下し、ＯＰＤを制御
することを全体としてより難しくする。
及び熱伝導率に依存する。誘導放出媒質１０の熱伝導率
が低下するに伴い、表面の冷却技術により誘導放出媒質
１０の温度勾配を制御する能力は低下し、ＯＰＤを制御
することを全体としてより難しくする。
【００２０】レーザビームＢが側面１２の間にて誘導放
出媒質１０（すなわち、厚さのＴ方向）を貫通してジグ
ザグパターンにて伝播することは、厚さ方向への温度収
差（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）
に対してレーザビームＢを平均化することによりＯＰＤ
を低下させることになる。
出媒質１０（すなわち、厚さのＴ方向）を貫通してジグ
ザグパターンにて伝播することは、厚さ方向への温度収
差（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）
に対してレーザビームＢを平均化することによりＯＰＤ
を低下させることになる。
【００２１】誘導放出媒質１０の熱による歪みは、励起
中、典型的に、誘導放出媒質１０の表面冷却により更に
制御される。側面１２を横断する（すなわち、誘導放出
媒質１０の幅Ｗを横断する）温度プロファイルは、温度
分布が一元的であるように、均一であることが理想的で
ある。端縁面１６を横断する（すなわち、誘導放出媒質
の厚さＴを横断する）温度プロファイルは左右対称であ
ることが理想である。
中、典型的に、誘導放出媒質１０の表面冷却により更に
制御される。側面１２を横断する（すなわち、誘導放出
媒質１０の幅Ｗを横断する）温度プロファイルは、温度
分布が一元的であるように、均一であることが理想的で
ある。端縁面１６を横断する（すなわち、誘導放出媒質
の厚さＴを横断する）温度プロファイルは左右対称であ
ることが理想である。
【００２２】側面１２は、その側面１２の上に、水のよ
うな冷却液を流すことにより典型的に冷却される。側面
１２は、典型的に、冷却液の温度の約−１２°Ｃ（１０
°Ｆ）内の表面温度にある。
うな冷却液を流すことにより典型的に冷却される。側面
１２は、典型的に、冷却液の温度の約−１２°Ｃ（１０
°Ｆ）内の表面温度にある。
【００２３】端縁面１６の温度は、端縁面１６へ且つ端
縁面１６からの熱伝導を制御する端縁制御バー２０によ
り典型的に制御される。この端縁制御バー２０は、端縁
面１６を加熱し且つ／又は冷却することにより誘導放出
媒質１０の幅Ｗの方向への温度勾配を小さくする。該端
縁制御バー２０は、端縁面１６を加熱し且つ／又は冷却
するため、端縁制御バー２０を通る選択した温度及び流
量にて液体又は気体を流すための流体回路を備えること
ができる。
縁面１６からの熱伝導を制御する端縁制御バー２０によ
り典型的に制御される。この端縁制御バー２０は、端縁
面１６を加熱し且つ／又は冷却することにより誘導放出
媒質１０の幅Ｗの方向への温度勾配を小さくする。該端
縁制御バー２０は、端縁面１６を加熱し且つ／又は冷却
するため、端縁制御バー２０を通る選択した温度及び流
量にて液体又は気体を流すための流体回路を備えること
ができる。
【００２４】該端縁制御バー２０は、端縁面１６を加熱
するため選択随意的に電気的に加熱することができる。
該端縁制御バー２０は、独立的に制御することができ
る。
するため選択随意的に電気的に加熱することができる。
該端縁制御バー２０は、独立的に制御することができ
る。
【００２５】本発明によれば、誘導放出媒質１０の端縁
面１６の温度Ｔeと、側面１２の温度Ｔsとの差ΔＴ（す
なわち、ΔＴ＝Ｔe−Ｔs）は、誘導放出媒質１０の励起
中、ＯＰＤを制御し得るように制御することができる。
特に、ＯＰＤの最小値、ＯＰＤminに略対応するΔＴの
値、ΔＴminがある。ΔＴminが所定のレーザ形態につい
て一度経験的に決定されたならば、次に、誘導放出媒質
１０の励起中、ＯＰＤを略ＯＰＤminに保つため、温度
差を略ΔＴminに保つことができる。
面１６の温度Ｔeと、側面１２の温度Ｔsとの差ΔＴ（す
なわち、ΔＴ＝Ｔe−Ｔs）は、誘導放出媒質１０の励起
中、ＯＰＤを制御し得るように制御することができる。
特に、ＯＰＤの最小値、ＯＰＤminに略対応するΔＴの
値、ΔＴminがある。ΔＴminが所定のレーザ形態につい
て一度経験的に決定されたならば、次に、誘導放出媒質
１０の励起中、ＯＰＤを略ＯＰＤminに保つため、温度
差を略ΔＴminに保つことができる。
【００２６】端縁制御バー２０は、該バーが励起源によ
り発生された熱を吸収するのか又は反射するのかによっ
て、加熱し又は冷却する。端縁制御バー２０が光学的に
吸収性であるならば、これらの端縁制御バーは、温度
差、ΔＴminを保ち得るように、励起中、冷却する。端
縁制御バー２０が光学的に反射性であるならば、これら
のバーは、温度差を保ち得るように、励起中、加熱す
る。
り発生された熱を吸収するのか又は反射するのかによっ
て、加熱し又は冷却する。端縁制御バー２０が光学的に
吸収性であるならば、これらの端縁制御バーは、温度
差、ΔＴminを保ち得るように、励起中、冷却する。端
縁制御バー２０が光学的に反射性であるならば、これら
のバーは、温度差を保ち得るように、励起中、加熱す
る。
【００２７】端縁面１６の少なくとも１つと、側面１６
の少なくとも１つとの温度差をそれぞれの温度センサ２
２、２４を使用して監視することにより、端縁面２４と
測面１２との間の温度差ΔＴを決定することができる。
センサ２２は、両方の制御バー２０上に配置し、更に、
センサ２４は、図１に図示するように、両側面１２の上
に配置することが好ましい。センサ２２、２４は、側面
１２の冷却、及び端縁制御バー２０の性能に伴う問題点
を検出することができる。センサ２２、２４は、例え
ば、温度と共に変化する抵抗値を有するサーミスタ等の
ような電気抵抗器とすることができる。図１に図示する
ように、端縁面１６の温度を監視するセンサ２２は、端
縁制御バー２０の外面上に配置することができる。セン
サ２２は、典型的に、端縁制御バー２０の内側に配置さ
れる。センサ２２は、端縁面１６に対して可能な限り近
い位置に配置し、センサ２２により測定された温度が端
縁面１６の実際の温度に略等しいようにすることが好ま
しい。
の少なくとも１つとの温度差をそれぞれの温度センサ２
２、２４を使用して監視することにより、端縁面２４と
測面１２との間の温度差ΔＴを決定することができる。
センサ２２は、両方の制御バー２０上に配置し、更に、
センサ２４は、図１に図示するように、両側面１２の上
に配置することが好ましい。センサ２２、２４は、側面
１２の冷却、及び端縁制御バー２０の性能に伴う問題点
を検出することができる。センサ２２、２４は、例え
ば、温度と共に変化する抵抗値を有するサーミスタ等の
ような電気抵抗器とすることができる。図１に図示する
ように、端縁面１６の温度を監視するセンサ２２は、端
縁制御バー２０の外面上に配置することができる。セン
サ２２は、典型的に、端縁制御バー２０の内側に配置さ
れる。センサ２２は、端縁面１６に対して可能な限り近
い位置に配置し、センサ２２により測定された温度が端
縁面１６の実際の温度に略等しいようにすることが好ま
しい。
【００２８】端縁制御バー２０の作用は、温度制御手段
によって制御される。図２を参照するとセンサ２２、２
４は、それぞれの導電体２６、２８を介して、ΔＴ決定
手段３０に接続されている。該ΔＴ決定手段３０は、例
えば、電圧計等とすることができる。該ΔＴ決定手段３
０は、導電体３２を介して、端縁面１６における温度を
制御し得るように、制御手段３４に接続されている。該
制御手段３４は、導電体３６を介して端縁制御バー２０
に接続されている。該制御手段３４は、ΔＴに比例する
出力を端縁制御バー２０に提供する比例式出力制御装置
のような装置とすることができる。該出力制御手段３４
は、デジタル式に制御されるオン／オフスイッチ（図示
せず）を含むことができる。
によって制御される。図２を参照するとセンサ２２、２
４は、それぞれの導電体２６、２８を介して、ΔＴ決定
手段３０に接続されている。該ΔＴ決定手段３０は、例
えば、電圧計等とすることができる。該ΔＴ決定手段３
０は、導電体３２を介して、端縁面１６における温度を
制御し得るように、制御手段３４に接続されている。該
制御手段３４は、導電体３６を介して端縁制御バー２０
に接続されている。該制御手段３４は、ΔＴに比例する
出力を端縁制御バー２０に提供する比例式出力制御装置
のような装置とすることができる。該出力制御手段３４
は、デジタル式に制御されるオン／オフスイッチ（図示
せず）を含むことができる。
【００２９】典型的に、誘導放出媒質１０は、双方の側
面１２にて略同一の方法にて励起され、その双方の側面
１２は、側面１２の温度が略等しいように冷却される。
従って、側面１２の一方の温度のみを測定し、また、も
う一方の側面１２がこれと等しい温度であると仮定すれ
ば、典型的に十分である。レーザの形態のため、側面１
２の一方のみが励起されるレーザにおいて、励起されな
い側面１２の近似的な温度は、励起した面の測定温度か
ら推測することができる。次に、測定温度と平均温度の
ような推測温度との幾つかの選択した関係に基づいて、
側面１２の温度を決定することができる。
面１２にて略同一の方法にて励起され、その双方の側面
１２は、側面１２の温度が略等しいように冷却される。
従って、側面１２の一方の温度のみを測定し、また、も
う一方の側面１２がこれと等しい温度であると仮定すれ
ば、典型的に十分である。レーザの形態のため、側面１
２の一方のみが励起されるレーザにおいて、励起されな
い側面１２の近似的な温度は、励起した面の測定温度か
ら推測することができる。次に、測定温度と平均温度の
ような推測温度との幾つかの選択した関係に基づいて、
側面１２の温度を決定することができる。
【００３０】同様に、誘導放出媒質１０の端縁面１６の
温度は、典型的に、略等しく、このため、端縁面１６の
一方の温度のみを測定すれば十分である。平均温度、又
は、２つの端縁面１４の間の幾つかのその他の選択した
関係は、端縁面１６の双方の温度を制御しないレーザに
て決定することができる。
温度は、典型的に、略等しく、このため、端縁面１６の
一方の温度のみを測定すれば十分である。平均温度、又
は、２つの端縁面１４の間の幾つかのその他の選択した
関係は、端縁面１６の双方の温度を制御しないレーザに
て決定することができる。
【００３１】ＯＰＤは、マック−ゼンダー（Ｍａｃｈ−
Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉計等のような従来の干渉計を使用
して決定することができる。
Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉計等のような従来の干渉計を使用
して決定することができる。
【００３２】ΔＴmin及びＯＰＤminの値は、予め決定す
るか、又はレーザ装置が、実際に、幾つかの機能を果た
すように作動しているときに、決定することができる。
これら２つの値は、予め決定することが好ましい。以下
に説明するように、所定のレーザ形態についてΔＴmin
の値が決定されたならば、この値は、誘導放出媒質１０
の異なる励起状態にてＯＰＤを最適にするように使用す
ることができる。
るか、又はレーザ装置が、実際に、幾つかの機能を果た
すように作動しているときに、決定することができる。
これら２つの値は、予め決定することが好ましい。以下
に説明するように、所定のレーザ形態についてΔＴmin
の値が決定されたならば、この値は、誘導放出媒質１０
の異なる励起状態にてＯＰＤを最適にするように使用す
ることができる。
【００３３】ΔＴminの値は、端縁面センサ２２の位置
と端縁面との間の距離、端縁制御バー２０を端縁面１６
に結合するために使用される結合材料の組成、誘導放出
媒質１０の組成を含む、種々のファクタによって決ま
る。レーザの形態が変更されると、ΔＴminの値もま
た、変化する可能性がある。
と端縁面との間の距離、端縁制御バー２０を端縁面１６
に結合するために使用される結合材料の組成、誘導放出
媒質１０の組成を含む、種々のファクタによって決ま
る。レーザの形態が変更されると、ΔＴminの値もま
た、変化する可能性がある。
【００３４】図１に図示するような形態を有するＮｄ：
ＹＡＧスラブ誘導放出媒質に対するΔＴminの値を決定
するための試験を行った。誘導放出媒質の側面は、２０
Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚの負荷（パルス反復）サイク
ル時に、また、ダイオードレーザをオフにして静的状態
下にて、ダイオードレーザアレーにより励起させた。誘
導放出媒質の側面は、水で冷却した。双方の端縁面の温
度は、端縁制御バーを使用して制御した。温度センサ
は、端縁近くの側面の各々の略中心に且つ端縁制御バー
の各々に配置した。ＯＰＤは、Ｈｅ−Ｎｅレーザを含
む、マック−ゼンダー干渉計を使用して測定した。
ＹＡＧスラブ誘導放出媒質に対するΔＴminの値を決定
するための試験を行った。誘導放出媒質の側面は、２０
Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚの負荷（パルス反復）サイク
ル時に、また、ダイオードレーザをオフにして静的状態
下にて、ダイオードレーザアレーにより励起させた。誘
導放出媒質の側面は、水で冷却した。双方の端縁面の温
度は、端縁制御バーを使用して制御した。温度センサ
は、端縁近くの側面の各々の略中心に且つ端縁制御バー
の各々に配置した。ＯＰＤは、Ｈｅ−Ｎｅレーザを含
む、マック−ゼンダー干渉計を使用して測定した。
【００３５】図３を参照すると、ΔＴminの値は、レー
ザ形態の４つの試験状態の各々に対して約０℃であっ
た。ＯＰＤminの値は、この温度にてＨｅ−Ｎｅレーザ
の約１．５波長（波の山−波の谷）であった。従って、
試験結果から、所定のレーザ形態について、ΔＴminの
値は、励起源の異なる負荷サイクルについて決定する必
要はなく、ΔＴminは、また、その他の励起状態下にて
ＯＰＤを略ＯＰＤminに保つために適用することもでき
る。
ザ形態の４つの試験状態の各々に対して約０℃であっ
た。ＯＰＤminの値は、この温度にてＨｅ−Ｎｅレーザ
の約１．５波長（波の山−波の谷）であった。従って、
試験結果から、所定のレーザ形態について、ΔＴminの
値は、励起源の異なる負荷サイクルについて決定する必
要はなく、ΔＴminは、また、その他の励起状態下にて
ＯＰＤを略ＯＰＤminに保つために適用することもでき
る。
【００３６】所定のレーザ形態についてある範囲の負荷
サイクルに亙ってΔＴminの略一定の値を保つことによ
り、誘導放出媒質の端縁面と側面との間の温度差を能動
的に制御し、図２に図示するような自動的なフィードバ
ック回路を有する温度制御装置を使用して、本発明の方
法を自動化できるようにする。その結果、ＯＰＤ
minは、固体相レーザの作動中、正確に保って、これに
より、均一で高品質のレーザビームを発生させることを
可能にし、このことは、広範囲の適用例、特に、ＯＰＤ
を正確に制御することを必要とする用途にて有利なこと
である。
サイクルに亙ってΔＴminの略一定の値を保つことによ
り、誘導放出媒質の端縁面と側面との間の温度差を能動
的に制御し、図２に図示するような自動的なフィードバ
ック回路を有する温度制御装置を使用して、本発明の方
法を自動化できるようにする。その結果、ＯＰＤ
minは、固体相レーザの作動中、正確に保って、これに
より、均一で高品質のレーザビームを発生させることを
可能にし、このことは、広範囲の適用例、特に、ＯＰＤ
を正確に制御することを必要とする用途にて有利なこと
である。
【００３７】本発明は、その特定の好適な実施の形態に
関して相当、詳細に説明したが、その他の実施の形態も
可能である。このため、特許請求の範囲は、本明細書に
含めた好適な実施の形態の説明にのみ限定されるべきで
はない。
関して相当、詳細に説明したが、その他の実施の形態も
可能である。このため、特許請求の範囲は、本明細書に
含めた好適な実施の形態の説明にのみ限定されるべきで
はない。
【図１】励起中、端縁面及び側面の温度を測定する位置
に配置された温度センサを示す、その側面にて光学的に
励起される固体相レーザ中のジグザグの固体誘導放出媒
質の概略図である。
に配置された温度センサを示す、その側面にて光学的に
励起される固体相レーザ中のジグザグの固体誘導放出媒
質の概略図である。
【図２】温度センサと、温度制御手段と、端縁制御バー
との間のループを示す概略図的なブロック図である。
との間のループを示す概略図的なブロック図である。
【図３】ＯＰＤの最小値を示す、励起源の負荷サイクル
の範囲に亙って、光学的経路の差（ＯＰＤ）対誘導放出
媒質の端縁面と側面との間の温度差（ΔＴ）の実験デー
タのプロット図である。
の範囲に亙って、光学的経路の差（ＯＰＤ）対誘導放出
媒質の端縁面と側面との間の温度差（ΔＴ）の実験デー
タのプロット図である。
１０ スラブ誘導放出媒質 １２ 側面 １４ 端面 １６ 端縁面 １８ ミラー ２０ 端縁制御バー ２２、２４ 温度センサ ２６、２８、３２、３
６ 導電体 ３０ ΔＴ決定手段 ３４ 制御手段 Ｂ レーザビーム Ｌ 誘導放出媒質の長
さ Ｔ 誘導放出媒質の厚さ Ｔe 端縁面の温度 Ｔs 側面の温度 Ｗ 誘導放出媒質の幅
６ 導電体 ３０ ΔＴ決定手段 ３４ 制御手段 Ｂ レーザビーム Ｌ 誘導放出媒質の長
さ Ｔ 誘導放出媒質の厚さ Ｔe 端縁面の温度 Ｔs 側面の温度 Ｗ 誘導放出媒質の幅
Claims (14)
- 【請求項１】 固体相レーザ中の誘導放出媒質であっ
て、外面を有する誘導放出媒質の熱光学的経路の差を最
小にする方法において、光学的経路の差を最小にし得る
ように、誘導放出媒質の光学的励起中に、誘導放出媒質
の外面を横断する熱伝導を制御するステップを備える、
方法。 - 【請求項２】 固体相レーザ中の誘導放出媒質であっ
て、励起中、光線を受け取る一対の側面と、一対の端縁
面とを有する誘導放出媒質の熱光学的経路の差を制御す
る方法において、誘導放出媒質の励起中、側面と端縁面
との間に、誘導放出媒質の光学的経路の差における略最
小値である、ＯＰＤminに対応する、温度差、ΔＴminを
保つステップを備える、方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の方法において、温度差
を保つステップが、励起中、誘導放出媒質の端縁面の少
なくとも１つの温度を監視することと、略ΔＴminの温
度差を保ち得るように端縁面の各々における温度を調節
することとを備える、方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の方法において、温度差
を保つステップが、励起中、誘導放出媒質の端縁面の温
度を監視する方法を備える、方法。 - 【請求項５】 請求項２に記載の方法において、温度差
を保つステップが、励起中、少なくとも１つの端縁及び
誘導放出媒質の少なくとも１つの側面の温度を監視する
ことと、略ΔＴminの温度差を保ち得るように端縁面の
各々における温度を調節することとを備える、方法。 - 【請求項６】 固体相レーザ中の誘導放出媒質であっ
て、励起中、光線を受け取る一対の側面と、一対の端縁
面とを有する誘導放出媒質の熱光学的経路の差を能動的
に制御する方法において、 ａ）励起中、誘導放出媒質の端縁面の温度及び側面の温
度を監視するステップと、 ｂ）励起中、誘導放出媒質の光学的経路の差の略最小値
である、ＯＰＤminに対応する、側面と端縁面との間の
温度差、ΔＴminを保ち得るように、端縁面の温度を能
動的に制御するステップとを備える、方法。 - 【請求項７】 固体相レーザ中の誘導放出媒質であっ
て、励起中、光線を受け取る一対の側面と、一対の端縁
面とを有する誘導放出媒質の温度分布状態を制御する方
法において、励起中、誘導放出媒質中の光学的経路の差
の略最小値である、ＯＰＤminに対応する、誘導放出媒
質内の温度分布状態を実現し得るように、側面の温度に
対して端縁面の温度を制御するステップを備える、方
法。 - 【請求項８】 請求項７に記載の方法において、温度の
制御ステップが、励起中、端縁面の温度を制御し且つＯ
ＰＤminの光学的経路の差を保ち得るように、誘導放出
媒質の少なくとも１つの端縁面の熱伝導を制御すること
を備える、方法。 - 【請求項９】 請求項７に記載の方法において、温度の
制御ステップが、励起中、誘導放出媒質の双方の端縁面
における熱伝導を制御することを備える、方法。 - 【請求項１０】 固体相レーザ中の誘導放出媒質であっ
て、励起中、光線を受け取る対向した一対の側面と、対
向した一対の端縁面とを有する誘導放出媒質中の熱光学
的経路の差を制御する装置において、 ａ）各々が誘導放出媒質の端縁面の一方の温度を監視す
る、少なくとも１つの端縁面センサと、 ｂ）各々が誘導放出媒質の側面の一方の温度を監視す
る、少なくとも１つの側面センサと、 ｃ）誘導放出媒質の励起中、端縁面と側面との間の温度
差、ΔＴを制御し、誘導放出媒質中の光学的経路の差が
略最小値である、ＯＰＤminに保たれるように、端縁面
センサ及び側面センサに接続された温度制御手段とを備
える、装置。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の装置において、温
度制御手段が、 ｉ）ΔＴを決定し得るように端縁面センサ及び側面セン
サに接続された温度差の決定手段と、 ｉｉ）レーザの作動中、端縁面の温度を能動的に制御
し、誘導放出媒質中の光学的経路の差が略ＯＰＤminに
保たれるように、温度差の決定手段に接続された端縁面
の温度制御手段とを備える、装置。 - 【請求項１２】 固体相レーザにおいて、 ａ）対向した一対の側面と、対向した一対の端縁面とを
有する誘導放出媒質と、 ｂ）誘導放出媒質の側面を光学的に励起する励起源と、 ｃ）各々が誘導放出媒質の端縁面の一方の温度を監視す
る、少なくとも１つの端縁面センサと、 ｄ）各々が誘導放出媒質の側面の一方の温度を監視す
る、少なくとも１つの側面センサと、 ｅ）誘導放出媒質の励起中、端縁面と側面との間の温度
差、ΔＴを制御し、誘導放出媒質中の光学的経路の差が
略最小値である、ＯＰＤminに保たれるように、端縁面
センサ及び側面センサに接続された温度制御手段とを備
える、装置。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の固体相レーザにお
いて、一対の端縁面センサと、一対の側面センサとを備
える、固体相レーザ。 - 【請求項１４】 請求項１２に記載の固体相レーザにお
いて、温度制御手段が、 ｉ）ΔＴを決定し得るように、端縁面センサ及び側面セ
ンサに接続された温度差の決定手段と、 ｉｉ）レーザの作動中、端縁面の温度を能動的に制御
し、誘導放出媒質中の光学的経路の差が約ＯＰＤminに
保たれるように、温度差の決定手段に接続された端縁面
の温度制御手段とを備える、装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US024137 | 1998-02-17 | ||
| US09/024,137 US6034977A (en) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | Optical path difference control system and method for solid state lasers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11289123A true JPH11289123A (ja) | 1999-10-19 |
| JP3062487B2 JP3062487B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=21819046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11038579A Expired - Fee Related JP3062487B2 (ja) | 1998-02-17 | 1999-02-17 | 固体相レ―ザ中の誘導放出媒質の熱光学的経路の差を最小にする方法及びその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6034977A (ja) |
| EP (1) | EP0936708B1 (ja) |
| JP (1) | JP3062487B2 (ja) |
| DE (1) | DE69933722T2 (ja) |
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