JPH1197782A - Solid laser device - Google Patents
Solid laser deviceInfo
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- JPH1197782A JPH1197782A JP25883597A JP25883597A JPH1197782A JP H1197782 A JPH1197782 A JP H1197782A JP 25883597 A JP25883597 A JP 25883597A JP 25883597 A JP25883597 A JP 25883597A JP H1197782 A JPH1197782 A JP H1197782A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ活性物質と
しての固体レーザ媒質を挟んで共振器が構成され、この
固体レーザ媒質を励起することによりレーザ発振する固
体レーザ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state laser device in which a resonator is formed with a solid-state laser medium as a laser active substance interposed therebetween and which oscillates by exciting the solid-state laser medium.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の固体レーザ装置は、一般には、固
体レーザ媒質、Ｑスイッチおよび１／４波長板等の光学
部品の全てが直線状に配列されて共振器が構成されてい
る。また、特開昭５６−７６５８７号公報には、プリズ
ムを利用することにより共振器を小型化したものが開示
されている。図２は、この公報に開示されている固体レ
ーザ装置の構成図である。2. Description of the Related Art A conventional solid-state laser device generally has a resonator in which all optical components such as a solid-state laser medium, a Q switch, and a quarter-wave plate are linearly arranged. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-76587 discloses a configuration in which a resonator is miniaturized by using a prism. FIG. 2 is a configuration diagram of the solid-state laser device disclosed in this publication.
【０００３】この固体レーザ装置は、移相反射鏡１０１
とプリズム１０４との間の第１の光軸上に固体レーザ媒
質１０２および偏光子１０３を備え、また、反射鏡１０
７とプリズム１０４との間の第２の光軸上にポッケルス
セル１０５および１／４波長板１０６を備えたものであ
る。ここで、移相反射鏡１０１は、１／４波長板の作用
を併有する半透鏡であり出力鏡である。プリズム１０４
は、第１の光軸に沿って入射した光を第２の光軸に沿っ
て出射させるとともに、第２の光軸に沿って入射した光
を第１の光軸に沿って出射させるものである。This solid-state laser device comprises a phase-shifting reflecting mirror 101.
A solid-state laser medium 102 and a polarizer 103 on a first optical axis between the light source and the prism 104;
A Pockels cell 105 and a quarter-wave plate 106 are provided on the second optical axis between the lens 7 and the prism 104. Here, the phase-shift reflecting mirror 101 is a semi-transmissive mirror having the function of a quarter-wave plate and an output mirror. Prism 104
Is for emitting light incident along the first optical axis along the second optical axis and emitting light incident along the second optical axis along the first optical axis. is there.
【０００４】この固体レーザ装置では、偏光子１０３側
から固体レーザ媒質１０２を通過した光は、移相反射鏡
１０１において等価的に、１／４波長板を透過し、半透
鏡により反射され、再び１／４波長板を透過する。そし
て、移相反射鏡１０１と反射鏡１０７との間の共振器中
で、励起手段により励起された固体レーザ媒質１０２に
おいて誘導放出された光が、プリズム１０４により折り
返された光軸上を共振器内で往復してレーザ発振する。In this solid-state laser device, the light that has passed through the solid-state laser medium 102 from the polarizer 103 side is equivalently transmitted through the quarter-wave plate at the phase-shift reflector 101, reflected by the semi-transmissive mirror, and re-emitted. Transmits through a quarter wave plate. Then, in the resonator between the phase-shift reflecting mirror 101 and the reflecting mirror 107, the light stimulated emitted from the solid-state laser medium 102 excited by the pumping means travels along the optical axis folded by the prism 104 to form a resonator. Oscillates in a reciprocating manner.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、固体レーザ
媒質を励起する励起光源として用いられる半導体レーザ
光源は高出力化が進んでおり、それとともに、固体レー
ザ装置も高出力化・高効率化に向けて研究開発が行われ
ている。固体レーザ装置における高出力化・高効率化に
際しては、特に、共振器における発振状態を最適化し
て、出力されるレーザ発振光の強度を目標値または最大
値に安定に制御することが要求される。しかしながら、
上記図２で説明したものを含め従来の固体レーザ装置で
は、励起手段を制御することによりレーザ発振光の強度
を或る程度は調整することができるが、レーザ発振光の
強度を安定に制御することは困難であった。By the way, semiconductor laser light sources used as an excitation light source for exciting a solid-state laser medium have been increasing in output power, and at the same time, solid-state laser devices have been working toward higher output and higher efficiency. Research and development. In order to increase the output and increase the efficiency of the solid-state laser device, it is particularly necessary to optimize the oscillation state of the resonator and stably control the intensity of the output laser oscillation light to a target value or a maximum value. . However,
In the conventional solid-state laser devices including those described in FIG. 2, the intensity of the laser oscillation light can be adjusted to some extent by controlling the excitation means, but the intensity of the laser oscillation light is controlled stably. It was difficult.
【０００６】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、高出力のレーザ発振光を出力する場合
であっても安定して強度を制御することができる固体レ
ーザ装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a solid-state laser device capable of controlling the intensity stably even when outputting high-power laser oscillation light. The purpose is to do.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係る固体レーザ
装置は、(1) 第１の光軸に沿って入射した光のうち第１
の偏光方位の成分を透過させ、第１の偏光方位に直交す
る第２の偏光方位の成分を第２の光軸の方向に反射させ
る偏光子と、(2) 第１の光軸上に、第１の光軸に垂直な
反射面を有する第１の反射鏡と、偏光子と第１の反射鏡
との間に配された固体レーザ媒質および第１の１／４波
長板と、を有する第１の光学系と、(3)第２の光軸上
に、第２の光軸に垂直な反射面を有する第２の反射鏡
と、偏光子と第２の反射鏡との間に配されたポッケルス
セルおよび第２の１／４波長板と、を有する第２の光学
系と、(4) 固体レーザ媒質を励起する励起手段と、(5)
第１の１／４波長板を第１の光軸の回りに回転させる回
転駆動手段と、を備えることを特徴とする。According to the present invention, there is provided a solid-state laser device comprising: (1) a light source that emits light along a first optical axis;
A polarizer that transmits a component of a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction in a direction of a second optical axis, and a polarizer that transmits a component of a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction. A first reflecting mirror having a reflecting surface perpendicular to the first optical axis; a solid-state laser medium and a first quarter-wave plate disposed between the polarizer and the first reflecting mirror; A first optical system, (3) a second reflecting mirror having a reflecting surface perpendicular to the second optical axis on the second optical axis, and a polarizing mirror and the second reflecting mirror. A second optical system having a Pockels cell and a second quarter-wave plate, (4) pumping means for pumping a solid-state laser medium, and (5)
Rotation driving means for rotating the first quarter-wave plate around the first optical axis.
【０００８】この固体レーザ装置によれば、励起手段に
より励起された固体レーザ媒質内に反転分布が生じ、第
１の反射鏡と第２の反射鏡との間に構成される共振器の
Ｑ値が小さい値にポッケルスセルにより設定されている
ときには、固体レーザ媒質内の反転分布数は増加する。
一方、共振器のＱ値が大きい値にポッケルスセルにより
設定されると、固体レーザ媒質において誘導放出が生じ
る。この誘導放出により生じた光のうち第１の光軸に沿
って偏光子に入射する第１の偏光方位の光は偏光子を透
過するが、第２の偏光方位の光は、偏光子により第２の
光軸へ反射され、ポッケルスセルおよび第２の１／４波
長板を有する第２の光学系を往復し、再び偏光子に入射
して第１の光軸へ反射される。そして、その光は、固体
レーザ媒質および第１の１／４波長板を有する第１の光
学系を往復し、再び偏光子に入射する。このときの光の
偏光状態は、回転駆動手段により第１の光軸の回りに回
転制御された第１の１／４波長板の回転方位角に応じた
ものとなっている。したがって、第１の１／４波長板の
回転方位角が調整されることにより、この固体レーザ装
置から出力されるレーザ発振光の強度は所定値に設定さ
れる。According to this solid-state laser device, a population inversion occurs in the solid-state laser medium excited by the excitation means, and the Q value of the resonator formed between the first and second reflecting mirrors Is set to a small value by the Pockels cell, the population inversion number in the solid-state laser medium increases.
On the other hand, when the Q value of the resonator is set to a large value by the Pockels cell, stimulated emission occurs in the solid-state laser medium. Of the light generated by this stimulated emission, light of a first polarization direction incident on the polarizer along the first optical axis is transmitted through the polarizer, while light of the second polarization direction is transmitted to the polarizer by the polarizer. The light is reflected to the second optical axis, reciprocates in the second optical system having the Pockels cell and the second quarter-wave plate, is again incident on the polarizer, and is reflected to the first optical axis. Then, the light reciprocates through the first optical system having the solid-state laser medium and the first quarter-wave plate, and again enters the polarizer. The polarization state of the light at this time depends on the rotation azimuth of the first quarter-wave plate whose rotation is controlled around the first optical axis by the rotation driving means. Therefore, by adjusting the rotation azimuth of the first quarter-wave plate, the intensity of the laser oscillation light output from this solid-state laser device is set to a predetermined value.
【０００９】また、本発明に係る固体レーザ装置は、
(1) 偏光子を透過した第１の偏光方位の成分の光の強度
を検出する出力光強度検出手段と、(2) 出力光強度検出
手段により検出された強度に基づいて回転駆動手段を制
御する制御手段と、を更に備えることを特徴とする。こ
の場合には、偏光子を透過した第１の偏光方位の成分の
光すなわちレーザ発振光の強度は、出力光強度検出手段
により検出され、第１の１／４波長板の回転方位角は、
その強度に基づいて制御手段によりされた回転駆動手段
により調整されるので、レーザ発振光は、一定強度に維
持され、あるいは、最大強度に維持される。[0009] The solid-state laser device according to the present invention comprises:
(1) output light intensity detection means for detecting the intensity of light of the first polarization azimuth component transmitted through the polarizer; and (2) rotation drive means based on the intensity detected by the output light intensity detection means. And control means for performing the operation. In this case, the intensity of the component light of the first polarization azimuth, that is, the intensity of the laser oscillation light transmitted through the polarizer is detected by the output light intensity detection means, and the rotation azimuth angle of the first quarter-wave plate is
Since the laser oscillation light is adjusted by the rotation driving means based on the intensity, the laser oscillation light is maintained at a constant intensity or at a maximum intensity.
【００１０】また、本発明に係る固体レーザ装置は、
(1) 励起手段による励起の強度を検出する励起強度検出
手段と、(2) 励起強度検出手段により検出された強度に
基づいて回転駆動手段を制御する制御手段と、を更に備
えることを特徴とする。この場合には、固体レーザ媒質
が励起手段により励起される強度は、励起強度検出手段
により検出され、第１の１／４波長板の回転方位角は、
その強度に基づいて制御手段によりされた回転駆動手段
により調整されるので、励起光の強度が変動しても、レ
ーザ発振光は一定強度に維持される。[0010] The solid-state laser device according to the present invention comprises:
(1) excitation intensity detection means for detecting the intensity of the excitation by the excitation means, and (2) control means for controlling the rotation drive means based on the intensity detected by the excitation intensity detection means, further comprising: I do. In this case, the intensity at which the solid-state laser medium is excited by the excitation means is detected by the excitation intensity detection means, and the rotation azimuth of the first quarter-wave plate is:
Since the intensity is adjusted by the rotation driving means based on the intensity, the laser oscillation light is maintained at a constant intensity even if the intensity of the excitation light fluctuates.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。図１は、本実施形態に係る固体レーザ装置の構
成図である。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. FIG. 1 is a configuration diagram of the solid-state laser device according to the present embodiment.
【００１２】この固体レーザ装置は、偏光子１０、第１
の光学系２０および第２の光学系４０を備えて共振器が
構成されている。第１の光学系２０は、偏光子１０と第
１の反射鏡２１との間の第１の光軸２０ａ上に、固体レ
ーザ媒質２２と第１の１／４波長板２３とを有し、第２
の光学系４０は、偏光子１０と第２の反射鏡４３との間
の第２の光軸４０ａ上に、ポッケルスセル４１と第２の
１／４波長板４２とを有する。また、この固体レーザ装
置は、固体レーザ媒質２２を光励起し反転分布を生じさ
せる励起光源（励起手段）３０と、１／４波長板２３を
第１の光軸２０ａを中心軸として回転させる回転駆動部
（回転駆動手段）５０と、偏光子１０を透過して出力さ
れたレーザ発振光の一部を分岐するビームスプリッタ６
１と、その分岐された光の強度を検出する光検出器（出
力光強度検出手段）６２と、その検出された光強度に基
づいて回転駆動部５０を制御する制御回路（制御手段）
７０と、を備える。This solid-state laser device comprises a polarizer 10, a first
And a second optical system 40 to form a resonator. The first optical system 20 has a solid-state laser medium 22 and a first quarter-wave plate 23 on a first optical axis 20a between the polarizer 10 and the first reflecting mirror 21, Second
The optical system 40 has a Pockels cell 41 and a second quarter-wave plate 42 on a second optical axis 40 a between the polarizer 10 and the second reflecting mirror 43. Further, this solid-state laser device includes an excitation light source (excitation means) 30 that optically excites the solid-state laser medium 22 to generate a population inversion, and a rotational drive that rotates the quarter-wave plate 23 about the first optical axis 20a as a central axis. (Rotation driving means) 50 and a beam splitter 6 for splitting a part of the laser oscillation light output through the polarizer 10.
1, a photodetector (output light intensity detection means) 62 for detecting the intensity of the split light, and a control circuit (control means) for controlling the rotation drive unit 50 based on the detected light intensity.
70.
【００１３】偏光子１０は、第１の光軸２０ａまたは第
２の光軸４０ａに沿って入射した光のうち、入射面に平
行なｐ偏光成分を透過させ、入射面に垂直なｓ偏光成分
を反射させるものである。第１の光軸２０ａおよび第２
の光軸４０ａは、偏光子１０の法線に対して互いに対称
な関係にあり、反射鏡２１は、第１の光軸２０ａに垂直
な反射面を有し、反射鏡４３は、第２の光軸４０ａに垂
直な反射面を有しており、反射鏡２１と反射鏡４３との
間に共振器が構成されている。The polarizer 10 transmits a p-polarized light component parallel to the incident surface out of the light incident along the first optical axis 20a or the second optical axis 40a, and an s-polarized light component perpendicular to the incident surface. Is reflected. The first optical axis 20a and the second
Are in a symmetrical relationship with each other with respect to the normal to the polarizer 10, the reflecting mirror 21 has a reflecting surface perpendicular to the first optical axis 20a, and the reflecting mirror 43 is It has a reflecting surface perpendicular to the optical axis 40a, and a resonator is formed between the reflecting mirror 21 and the reflecting mirror 43.
【００１４】固体レーザ媒質２２は、例えば、Ｎｄ元素
が 1.0 at.％添加されたＹＡＧ結晶のロッドが好適に用
いられ、励起光の照射により光励起されると反転分布を
生じ、また、所定波長の光を誘導放出するものである。
この固体レーザ媒質２２を光励起するため近接して設け
られる励起光源３０は、例えば、半導体レーザ光源が好
適に用いられ、特に、レーザダイオード素子が積層配列
された高出力のものが好適である。また、励起光源１０
は、固体レーザ媒質２２のロッドを側面より照射するよ
う配置されると有効照射面積を大きくとれるので好適で
ある。As the solid-state laser medium 22, for example, a rod of a YAG crystal to which Nd element is added at 1.0 at.% Is preferably used, and when photoexcited by irradiation of excitation light, a population inversion is generated. It stimulates and emits light.
For example, a semiconductor laser light source is suitably used as the pumping light source 30 which is provided in proximity to the solid-state laser medium 22 for optically pumping it. Further, the excitation light source 10
Is preferably arranged so that the rod of the solid-state laser medium 22 is irradiated from the side, since the effective irradiation area can be increased.
【００１５】ポッケルスセル４１は、例えば、ＫＤＰや
ＡＤＰ等の電気光学結晶が好適に用いられ、Ｑスイッチ
として作用する。すなわち、ポッケルスセル４１は、印
加される電圧の値に応じて透過する光を変調するもので
あり、これにより、共振器のＱ値を調整するものであ
る。ここで、共振器のＱ値とは、共振器内に蓄積された
平均エネルギをサイクル当たりの消費エネルギで割った
値に比例する量を表すパラメータであり、その値が小さ
いときには、固体レーザ媒質２２に励起エネルギが蓄え
られ反転分布数が増加し、一方、その値が大きいときに
は、誘導放出が生じてレーザ発振を生じさせる。また、
ポッケルスセル４１は、１／４波長板としての作用をも
奏する。The Pockels cell 41 is preferably made of, for example, an electro-optic crystal such as KDP or ADP, and functions as a Q switch. That is, the Pockels cell 41 modulates the transmitted light according to the value of the applied voltage, and thereby adjusts the Q value of the resonator. Here, the Q value of the resonator is a parameter representing an amount proportional to a value obtained by dividing the average energy stored in the resonator by the energy consumption per cycle. When the value is small, the solid laser medium 22 When the value is large, stimulated emission occurs to cause laser oscillation. Also,
The Pockels cell 41 also functions as a quarter-wave plate.
【００１６】１／４波長板２３および４２それぞれは、
光が透過したときに、その光のうち互いに垂直な直線偏
光成分の間に１／４波長に相当する位相差を与える複屈
折板である。１／４波長板２３は、第１の光軸２０ａを
中心軸として回転自在であり、回転駆動部５０により回
転駆動され、その回転方位角と入力光の偏光状態とに応
じた偏光状態の光を出力する。すなわち、偏光子１０に
おける入射面と１／４波長板２３の光学軸とがなす角度
をθとし、これを１／４波長板２３の回転方位角とする
と、偏光子１０により反射された光は、当初はｓ偏光で
あっても、１／４波長板２３および固体レーザ媒質２２
を順次透過し、反射鏡２１により反射され、固体レーザ
媒質２２および１／４波長板２３を順次透過し、再び偏
光子１０に入射すると、そのときには、１／４波長板２
３の回転方位角θに応じた割合でｓ偏光成分とｐ偏光成
分とを含む光となる。第１の光学系２０を往復して再び
偏光子１０に入射する光のうち、ｐ偏光成分の強度の割
合は、４・sin2θ・cos2θで表される。したがって、１／
４波長板２３の回転方位角θを０゜から４５゜までの範
囲で変化させることにより、偏光子１０に入射するｐ偏
光成分の割合は０％から１００％までの範囲で変化す
る。The quarter-wave plates 23 and 42 are respectively
This is a birefringent plate that gives a phase difference corresponding to a quarter wavelength between linearly polarized light components perpendicular to each other when the light is transmitted. The quarter-wave plate 23 is rotatable around the first optical axis 20a, is rotationally driven by the rotation drive unit 50, and has a polarization state corresponding to the rotation azimuth angle and the polarization state of the input light. Is output. That is, assuming that the angle between the incident surface of the polarizer 10 and the optical axis of the quarter-wave plate 23 is θ, and this is the rotation azimuth of the quarter-wave plate 23, the light reflected by the polarizer 10 is , Even if it is initially s-polarized,
Are sequentially transmitted, reflected by the reflecting mirror 21, sequentially transmitted through the solid-state laser medium 22 and the quarter-wave plate 23, and then incident on the polarizer 10 again.
3 is light containing an s-polarized component and a p-polarized component at a ratio corresponding to the rotational azimuth angle θ. The ratio of the intensity of the p-polarized light component to the light that reenters the polarizer 10 after reciprocating through the first optical system 20 is represented by 4 · sin 2 θ · cos 2 θ. Therefore, 1 /
By changing the rotation azimuth angle θ of the four-wavelength plate 23 in the range of 0 ° to 45 °, the ratio of the p-polarized light component incident on the polarizer 10 changes in the range of 0% to 100%.
【００１７】なお、偏光子１０に入射する光のうちｐ偏
光成分の割合が０％の場合には、偏光子１０からレーザ
発振光が出力され得ない。また、偏光子１０に入射する
光のうちｐ偏光成分の割合が１００％の場合には、共振
器内を往復する光が存在しないため誘導放出が起こり得
ない。したがって、偏光子１０に入射する光のうちｐ偏
光成分の割合が０％超１００％未満の範囲の何れかの値
のときに、レーザ発振光の最大出力値が得られる。When the proportion of the p-polarized light component in the light incident on the polarizer 10 is 0%, the laser oscillation light cannot be output from the polarizer 10. When the ratio of the p-polarized light component to the light incident on the polarizer 10 is 100%, stimulated emission cannot occur because there is no light reciprocating in the resonator. Therefore, the maximum output value of the laser oscillation light is obtained when the ratio of the p-polarized light component in the light incident on the polarizer 10 is any value in the range of more than 0% and less than 100%.
【００１８】一方、１／４波長板４２の光学軸は、偏光
子１０における入射面に平行または垂直に固定されてお
り、直線偏光の光が入力すると円偏光の光を出力し、円
偏光の光が入力すると直線偏光の光を出力する。また、
上述したように、ポッケルスセル４１も１／４波長板と
しての作用を奏する。したがって、偏光子１０により反
射された光は、当初はｓ偏光であるが、ポッケルスセル
４１を透過することにより円偏光となり、１／４波長板
４２を透過することによりｐ偏光となり、反射鏡４３に
より反射され再び１／４波長板４２を透過することによ
り円偏光となり、ポッケルスセル４１を透過することに
よりｓ偏光となり、それ故、全てが偏光子１０により第
１の光軸２０ａの方向に反射される。On the other hand, the optical axis of the quarter-wave plate 42 is fixed parallel or perpendicular to the plane of incidence of the polarizer 10, and when linearly polarized light is input, circularly polarized light is output and circularly polarized light is output. When light is input, it outputs linearly polarized light. Also,
As described above, the Pockels cell 41 also functions as a quarter-wave plate. Accordingly, the light reflected by the polarizer 10 is initially s-polarized light, but becomes circularly polarized light by passing through the Pockels cell 41, becomes p-polarized light by passing through the quarter-wave plate 42, and becomes a reflecting mirror 43. And is again circularly polarized by passing through the quarter-wave plate 42 and s-polarized by passing through the Pockels cell 41, and is therefore all reflected by the polarizer 10 in the direction of the first optical axis 20a. Is done.
【００１９】偏光子１０を透過したｐ偏光の光を入力す
るビームスプリッタ４１は、その光の一部を反射させ、
残部を透過させて固体レーザ装置の出力光とする。光検
出器４２は、このビームスプリッタ４１により反射され
た光の強度を検出し、その強度に応じた電気信号を出力
するものであり、例えば、フォトダイオードが用いられ
る。そして、制御回路７０は、その光検出器４２から出
力された電気信号を入力し、この電気信号に基づいて回
転駆動部５０を制御し、１／４波長板２３の回転方位角
θを調整する。このように構成されるフィードバック系
により、この固体レーザ装置から出力されるレーザ発振
光は、一定強度に維持され、あるいは、最大強度に維持
される。The beam splitter 41 for inputting the p-polarized light transmitted through the polarizer 10 reflects a part of the light,
The remaining part is transmitted to be output light of the solid-state laser device. The photodetector 42 detects the intensity of the light reflected by the beam splitter 41 and outputs an electric signal corresponding to the intensity. For example, a photodiode is used. Then, the control circuit 70 inputs the electric signal output from the photodetector 42, controls the rotation driving unit 50 based on the electric signal, and adjusts the rotation azimuth θ of the quarter-wave plate 23. . With the feedback system configured as described above, the laser oscillation light output from the solid-state laser device is maintained at a constant intensity or at a maximum intensity.
【００２０】次に、以上のように構成される本実施形態
に係る固体レーザ装置の作用について説明する。Next, the operation of the solid-state laser device according to this embodiment configured as described above will be described.
【００２１】励起光源３０から出力された励起光が固体
レーザ媒質２２に照射されると、固体レーザ媒質２２は
励起されて、固体レーザ媒質２２内に反転分布が生じ
る。ポッケルスセル４１により共振器のＱ値が小さい値
に設定されているときには、固体レーザ媒質２２内に励
起エネルギが蓄積され反転分布数が増加する。そして、
共振器のＱ値が大きくなると、固体レーザ媒質２２にお
いて誘導放出が起こる。When the solid-state laser medium 22 is irradiated with the excitation light output from the excitation light source 30, the solid-state laser medium 22 is excited and a population inversion occurs in the solid-state laser medium 22. When the Q value of the resonator is set to a small value by the Pockels cell 41, the pump energy is accumulated in the solid-state laser medium 22, and the population inversion number increases. And
When the Q value of the resonator increases, stimulated emission occurs in the solid-state laser medium 22.
【００２２】この誘導放出された光のうちの一部は、第
１の光軸２０ａに沿って１／４波長板２３に入射し、ま
た、他の一部は、第１の光軸２０ａに沿って反射鏡２１
に向かい、反射鏡２１により反射され固体レーザ媒質２
２を再び通過した後に、１／４波長板２３に入射する。
１／４波長板２３を透過する光は、その１／４波長板２
３の回転方位角θに応じた所定強度比のｐ偏光成分およ
びｓ偏光成分となり、ｐ偏光の光は偏光子１０を透過
し、ｓ偏光の光は偏光子１０により反射される。A part of the stimulated emission light is incident on the quarter-wave plate 23 along the first optical axis 20a, and the other part is incident on the first optical axis 20a. Reflector 21 along
To the solid-state laser medium 2 reflected by the reflecting mirror 21.
After passing through 2 again, the light enters the 波長 wavelength plate 23.
The light transmitted through the 波長 wavelength plate 23 is the １ ／ wavelength plate 2
The p-polarized light component and the s-polarized light component have a predetermined intensity ratio according to the rotation azimuth angle θ of 3, and the p-polarized light passes through the polarizer 10 and the s-polarized light is reflected by the polarizer 10.
【００２３】偏光子１０により第１の光軸２０ａから第
２の光軸４０ａへ反射されたｓ偏光の光は、第２の光軸
４０ａに沿って進み、ポッケルスセル４１を透過して円
偏光となり、１／４波長板４２を透過してｐ偏光とな
り、反射鏡４３により反射され再び１／４波長板４２を
透過して円偏光となり、ポッケルスセル４１を透過して
ｓ偏光となる。したがって、この光は、偏光子１０によ
り全て反射され、第１の光軸２０ａに沿って進む。The s-polarized light reflected from the first optical axis 20a to the second optical axis 40a by the polarizer 10 travels along the second optical axis 40a, passes through the Pockels cell 41, and is circularly polarized. Then, the light passes through the quarter-wave plate 42 to become p-polarized light, is reflected by the reflecting mirror 43, passes through the quarter-wave plate 42 again, becomes circularly polarized light, and passes through the Pockels cell 41 to become s-polarized light. Therefore, this light is all reflected by the polarizer 10 and travels along the first optical axis 20a.
【００２４】偏光子１０により第２の光軸４０ａから第
１の光軸２０ａへ反射されたｓ偏光の光は、第１の光軸
２０ａに沿って進み、１／４波長板２３および固体レー
ザ媒質２２を順次透過し、反射鏡２１により反射され、
固体レーザ媒質２２および１／４波長板２３を順次透過
し、再び偏光子１０に入射する。第１の光学系２０を往
復して再び偏光子１０に入射したとき、ｐ偏光成分の強
度の割合は ４・sin2θ・cos2θ になる。すなわち、偏光
子１０を透過してレーザ発振光となるべきｐ偏光成分の
強度と、偏光子１０により反射されるｓ偏光成分の強度
との比は、１／４波長板２３の回転方位角θの値を適切
に調整することにより制御される。また、偏光子１０に
入射する光のうちｓ偏光成分の光のみが偏光子１０によ
り反射されポッケルスセル４１に入射するので、ポッケ
ルスセル４１の損傷の問題が解消される。The s-polarized light reflected by the polarizer 10 from the second optical axis 40a to the first optical axis 20a travels along the first optical axis 20a and travels along the first optical axis 20a. The light sequentially passes through the medium 22, is reflected by the reflecting mirror 21,
The light sequentially passes through the solid-state laser medium 22 and the quarter-wave plate 23 and enters the polarizer 10 again. When the light reciprocates through the first optical system 20 and enters the polarizer 10 again, the ratio of the intensity of the p-polarized light component is 4 · sin 2 θ · cos 2 θ. That is, the ratio of the intensity of the p-polarized light component to be transmitted through the polarizer 10 to become the laser oscillation light and the intensity of the s-polarized light component reflected by the polarizer 10 is the rotational azimuth angle θ of the 波長 wavelength plate 23. Is controlled by appropriately adjusting the value of. Further, since only the s-polarized light component of the light incident on the polarizer 10 is reflected by the polarizer 10 and enters the Pockels cell 41, the problem of damage to the Pockels cell 41 is solved.
【００２５】偏光子１０を透過したｐ偏光の光は、この
固体レーザ装置からのレーザ発振光として出力される
が、その一部は、ビームスプリッタ６１により分岐され
て光検出器６２により検出される。その検出された光強
度に応じて光検出器６２から出力された電気信号は、制
御回路７０に入力する。そして、制御回路７０は、この
電気信号に基づいて回転駆動部５０を制御し、１／４波
長板２３の回転方位角θを調整する。例えば、レーザ発
振光の強度が所定値になるよう制御する場合には、光検
出器６２により検出された光の強度と基準値とを比較
し、両者の値が一致するように１／４波長板２３の回転
方位角θを制御する。The p-polarized light transmitted through the polarizer 10 is output as laser oscillation light from the solid-state laser device, and a part of the light is branched by a beam splitter 61 and detected by a photodetector 62. . The electric signal output from the photodetector 62 according to the detected light intensity is input to the control circuit 70. Then, the control circuit 70 controls the rotation drive unit 50 based on the electric signal to adjust the rotation azimuth θ of the quarter-wave plate 23. For example, when controlling the intensity of the laser oscillation light to be a predetermined value, the intensity of the light detected by the photodetector 62 is compared with a reference value, and the 1/4 wavelength is adjusted so that both values match. The rotation azimuth θ of the plate 23 is controlled.
【００２６】また、レーザ発振光の強度が最大値になる
ように制御する場合には、１／４波長板２３の回転方位
角θを微小量増加させ、光検出器６２により検出された
光の強度が増加すれば、１／４波長板２３の回転方位角
θを更に微小量増加させて同様に光強度の増減を確認
し、一方、光検出器６２により検出された光の強度が減
少すれば、１／４波長板２３の回転方位角θを微小量減
少させて同様に光強度の増減を確認する。このようにし
て、光検出器６２により検出される光の強度が大きくな
る方向に、１／４波長板２３の回転方位角θを変化させ
ていく。When the intensity of the laser oscillation light is controlled to be the maximum value, the rotation azimuth θ of the quarter-wave plate 23 is increased by a small amount, and the light detected by the photodetector 62 is increased. If the intensity increases, the rotation azimuth θ of the quarter-wave plate 23 is further increased by a small amount, and the increase or decrease of the light intensity is similarly confirmed. On the other hand, the intensity of the light detected by the photodetector 62 decreases. For example, the rotation azimuth θ of the １ ／ wavelength plate 23 is reduced by a small amount, and the increase or decrease of the light intensity is similarly confirmed. In this manner, the rotation azimuth θ of the quarter-wave plate 23 is changed in a direction in which the intensity of light detected by the photodetector 62 increases.
【００２７】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく種々の変形が可能である。例えば、励起光源３
０から出力される励起光の強度に対するレーザ発振光の
強度の関係が安定しており既知であれば、レーザ発振光
の強度を検出する為のビームスプリッタ６１および光検
出器６２に替えて、励起光源３０から出力される励起光
の強度を検出する光検出器（励起強度検出手段）を設
け、その結果に応じて１／４波長板２３の回転方位角θ
を調整してレーザ発振光の強度を制御してもよい。この
場合には、励起光の強度が変動しても、レーザ発振光は
一定強度に維持され得る。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, the excitation light source 3
If the relationship between the intensity of the laser oscillation light and the intensity of the laser oscillation light output from 0 is stable and known, the pumping is replaced with the beam splitter 61 and the photodetector 62 for detecting the intensity of the laser oscillation light. A photodetector (excitation intensity detection means) for detecting the intensity of the excitation light output from the light source 30 is provided, and the rotation azimuth θ of the quarter-wave plate 23 is set according to the result.
May be adjusted to control the intensity of the laser oscillation light. In this case, even if the intensity of the excitation light changes, the laser oscillation light can be maintained at a constant intensity.
【００２８】また、励起光源３０から出力される励起光
の強度が安定し、且つ、１／４波長板２３の回転方位角
θに対するレーザ発振光の強度の関係が安定しており既
知であれば、レーザ発振光や励起光の強度を検出するこ
となく、１／４波長板２３の回転方位角θを調整してレ
ーザ発振光の強度を制御してもよく、この場合にも、レ
ーザ発振光の強度は所定値に設定され得る。Further, if the intensity of the pumping light output from the pumping light source 30 is stable, and the relationship between the rotational azimuth angle θ of the quarter-wave plate 23 and the intensity of the laser oscillation light is stable and known, Alternatively, the intensity of the laser oscillation light may be controlled by adjusting the rotation azimuth angle θ of the 板 wavelength plate 23 without detecting the intensity of the laser oscillation light or the excitation light. Can be set to a predetermined value.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、ポッケルスセルによるＱスイッチにより、励起
手段により励起された固体レーザ媒質において誘導放出
が生じると、この誘導放出により生じた光のうち第１の
光軸に沿って偏光子に入射する第１の偏光方位の光は偏
光子を透過するが、第２の偏光方位の光は、偏光子によ
り第２の光軸へ反射され、ポッケルスセルおよび第２の
１／４波長板を有する第２の光学系を往復し、再び偏光
子に入射して第１の光軸へ反射される。そして、その光
は、固体レーザ媒質および第１の１／４波長板を有する
第１の光学系を往復し、再び偏光子に入射する。このと
きの光の偏光状態は、回転駆動手段により第１の光軸の
回りに回転制御された第１の１／４波長板の回転方位角
に応じたものとなっている。したがって、第１の１／４
波長板の回転方位角が調整されることにより、この固体
レーザ装置から出力されるレーザ発振光の強度は所定値
に設定される。As described in detail above, according to the present invention, when stimulated emission occurs in the solid-state laser medium excited by the pumping means by the Q-switch by the Pockels cell, the light generated by the stimulated emission becomes The light of the first polarization direction incident on the polarizer along the first optical axis is transmitted through the polarizer, while the light of the second polarization direction is reflected by the polarizer to the second optical axis, The light travels back and forth through the second optical system having the Pockels cell and the second quarter-wave plate, enters the polarizer again, and is reflected to the first optical axis. Then, the light reciprocates through the first optical system having the solid-state laser medium and the first quarter-wave plate, and again enters the polarizer. The polarization state of the light at this time depends on the rotation azimuth of the first quarter-wave plate whose rotation is controlled around the first optical axis by the rotation driving means. Therefore, the first quarter
By adjusting the rotation azimuth of the wave plate, the intensity of the laser oscillation light output from the solid-state laser device is set to a predetermined value.
【００３０】また、偏光子を透過した第１の偏光方位の
成分の光すなわちレーザ発振光の強度に基づいて第１の
１／４波長板の回転方位角が調整される場合には、レー
ザ発振光は、一定強度に維持され、あるいは、最大強度
に維持される。In the case where the rotation azimuth of the first quarter-wave plate is adjusted based on the intensity of the component light of the first polarization azimuth transmitted through the polarizer, ie, the intensity of the laser oscillation light, the laser oscillation The light is maintained at a constant intensity or at a maximum intensity.
【００３１】また、固体レーザ媒質が励起手段により励
起される強度に基づいて第１の１／４波長板の回転方位
角が調整される場合には、励起光の強度が変動しても、
レーザ発振光は一定強度に維持される。When the rotation azimuth of the first quarter-wave plate is adjusted based on the intensity of the excitation of the solid-state laser medium by the excitation means, even if the intensity of the excitation light fluctuates,
The laser oscillation light is maintained at a constant intensity.
【図１】本実施形態に係る固体レーザ装置の構成図であ
る。FIG. 1 is a configuration diagram of a solid-state laser device according to an embodiment.
【図２】従来の固体レーザ装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional solid-state laser device.
１０…偏光子、２０…第１の光学系、２０ａ…第１の光
軸、２１…反射鏡、２２…固体レーザ媒質、２３…１／
４波長板、３０…励起光源、４０…第１の光学系、４０
ａ…第２の光軸、４１…ポッケルスセル、４２…１／４
波長板、４３…反射鏡、５０…回転駆動部、６１…ビー
ムスプリッタ、６２…光検出器、７０…制御回路。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Polarizer, 20 ... First optical system, 20a ... First optical axis, 21 ... Reflection mirror, 22 ... Solid laser medium, 23 ... 1 /
4 wavelength plate, 30 ... excitation light source, 40 ... first optical system, 40
a: second optical axis, 41: Pockels cell, 42: 1/4
Reference numeral 43 denotes a reflecting mirror, 50 denotes a rotation drive unit, 61 denotes a beam splitter, 62 denotes a photodetector, and 70 denotes a control circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅 博文 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 宮島 博文 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 神崎 武司 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 曽根 明弘 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 井澤 靖和 大阪府茨木市橋の内２丁目８番417号 (72)発明者 中井 貞雄 大阪府茨木市北春日丘３丁目６番45号 (72)発明者 山中 正宣 大阪府箕面市石丸３丁目25番Ｅ−205号 (72)発明者 山中 千代衛 大阪府大阪市西区靱本町１丁目８番４号 財団法人レーザー技術総合研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hirofumi Suga 1126-1, Nomachi, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture Inside Hamamatsu Photonics Co., Ltd. (72) Inventor Hirofumi Miyajima 1126-1, Nomachi, Hamamatsu-shi, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture Photonics Hamamatsu Inside (72) Inventor Takeshi Kanzaki 1126, Nomachi, Ichinomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture Inside (72) Inventor Akihiro Sone 1126, Nomachi, Ichinomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture Inside Hamamatsu Photonics Co., Ltd. 72) Inventor Yasawa Izawa 2-8-417, Hashino, Ibaraki-shi, Osaka (72) Inventor Sadao Nakai 3-6-45 Kita-Kasugaoka, Ibaraki-shi, Osaka (72) Inventor Masanori Yamanaka 3 Ishimaru, Minoh-shi, Osaka No. 25 E-205 (72) Inventor Chiyoe Yamanaka 1-8-4 Utsumotocho, Nishi-ku, Osaka-shi, Osaka Inside the Laser Technology Research Institute
Claims (3)
１の偏光方位の成分を透過させ、前記第１の偏光方位に
直交する第２の偏光方位の成分を第２の光軸の方向に反
射させる偏光子と、 前記第１の光軸上に、前記第１の光軸に垂直な反射面を
有する第１の反射鏡と、前記偏光子と前記第１の反射鏡
との間に配された固体レーザ媒質および第１の１／４波
長板と、を有する第１の光学系と、 前記第２の光軸上に、前記第２の光軸に垂直な反射面を
有する第２の反射鏡と、前記偏光子と前記第２の反射鏡
との間に配されたポッケルスセルおよび第２の１／４波
長板と、を有する第２の光学系と、 前記固体レーザ媒質を励起する励起手段と、 前記第１の１／４波長板を前記第１の光軸の回りに回転
させる回転駆動手段と、 を備えることを特徴とする固体レーザ装置。1. A component having a first polarization direction among light incident along a first optical axis is transmitted, and a component having a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction is converted into a second light component. A polarizer that reflects light in an axial direction; a first reflecting mirror having a reflecting surface on the first optical axis perpendicular to the first optical axis; the polarizer and the first reflecting mirror; A first optical system having a solid-state laser medium and a first quarter-wave plate disposed between the first optical system and a reflecting surface perpendicular to the second optical axis on the second optical axis; A second optical system comprising: a second reflecting mirror having a Pockels cell and a second quarter-wave plate disposed between the polarizer and the second reflecting mirror; and the solid-state laser. Excitation means for exciting a medium; and rotation driving means for rotating the first quarter-wave plate around the first optical axis. Solid-state laser apparatus that.
位の成分の光の強度を検出する出力光強度検出手段と、 前記出力光強度検出手段により検出された前記強度に基
づいて前記回転駆動手段を制御する制御手段と、 を更に備えることを特徴とする請求項１記載の固体レー
ザ装置。2. An output light intensity detecting means for detecting an intensity of light of the component of the first polarization direction transmitted through the polarizer, and the rotation based on the intensity detected by the output light intensity detecting means. The solid-state laser device according to claim 1, further comprising: control means for controlling the driving means.
る励起強度検出手段と、 前記励起強度検出手段により検出された前記強度に基づ
いて前記回転駆動手段を制御する制御手段と、 を更に備えることを特徴とする請求項１記載の固体レー
ザ装置。3. The apparatus according to claim 1, further comprising: an excitation intensity detecting unit configured to detect an intensity of the excitation by the excitation unit; and a control unit configured to control the rotation driving unit based on the intensity detected by the excitation intensity detecting unit. The solid-state laser device according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25883597A JPH1197782A (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Solid laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25883597A JPH1197782A (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Solid laser device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197782A true JPH1197782A (en) | 1999-04-09 |
Family
ID=17325692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25883597A Pending JPH1197782A (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Solid laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1197782A (en) |
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