JPS58500502A - レ−ザ共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 レーザ共振器 本発明は改良されたレーザに係り、特に、ポロ（ｐｏｒｒｏ　）プリズムのよう な全反射型のプリズム反射器を用いる一般型式のレーザに係る。

ポロプリズム反射器を用いたレーザ、例えば交差ポロレーザは、機械的な衝撃に 不感であるという点で好ましいとされている。このようなレーザはＦｅｒｒａｎ ｔｉ　のオーストラリア特許第４６６．１９６号並びにＩｎｔｅｒｎａｔ　１ｏ −ｎａｌ　Ｌａ５ｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｉｎｓ、　（ｌ　ＬＳ　）　の米国特 許第ｓ、９２４，２ｏ：号に開示されている。これらの特許には、レーデ空胴の 各端に全反射器を有していて偏光器から出力を取り出すよう々装置が述べられて いる。

〃偏光−選択共振器用の複合ＴＩＲプリズムＩと題するＯｐｔ、ｏ−Ｅｌｅｃｔ ｒｏｎｉｃｓ、第５巻、第２５５頁（１９７３年）に述べられた型式のプリズム を用いた場合には、各端にプリズム型全反射器を使用する型式のレーザを更に効 果的なものにできることが分った。

このようなプリズムは、４つの平らな面より成り、そのうちの６つは互いに９０ °の斜面であり、そして第４番目の面は他の６つの面で形成された綾線の１つに 対して４５°に傾斜されている。面に入射する光線は各々４５’の入射角におい て４回の反射を受けそしてその最初の経路方向に反射される。プリズムの屈折率 が２より大きいとすれば、各反射は全反射であり、エネルギの損失はない。４回 の反射は、成る反射における平行成分と垂直偏光成分とが次の反射において互い に入れ代るように構成される。これによシ、成る内部全反射で生じる移相が次の ゛反射で逆転され、反射の回数は偶数回であるから、内部全反射による全移相は ゼロとなる。然し乍ら、像の逆転によシ、成る成分においては１８０°の移相が 生じ、従って、このプリズムは半波プレートと等価である。偏光面がＸ軸に対し て角度θだけ傾斜された状態でプリズムに入射する平面偏光ビームはその偏光面 が２φだけ回転された状態でプリズムから出て来る。

ポロプリズムは、内部全反射が２回だけであシそして各反射で生じる移相が互い に打ち消されるのではなく互いに加えられるという点で、複合ＴＩＲプリズムと は異なった働きをする。ポロプリズムからのＳ成分とＰ成分との間に生じる全移 相は次式で表わされる。

移相＝π＋４　ｔａｎ”−’　（近「；逼扉面璽但し、ｎはポロプリズムの屈折 率である。移相がπ又はその倍数でないことにより、ポロプリズムを用いたレー ザには性能に若干の制約がある。

本明細書の一部を形成する添付図面において、第１図は複合ＴＩＲプリズムの斜 視図であシ、第２図は本発明による直進レーザを示す概略図であり、そして 第６図１ｒｉ屈曲構成を示す同様の図である。

ＴＩＲポロプリズムされた第１図より明らかなように、面Ａは光線の入射及び出 口面を形成し、この面は使用中レーザ空胴軸に直角にされるので〃直角〃面と称 され、面Ｂ及びＣは面Ａから後方に９０°で延びており、面Ｂ及びＣ自体は互い に９０°であり、面りは面Ａから後方に４５°の角度で延びておシ、面Ｂ、Ｃ及 びＤは綾線Ｒで合流する、 前記したように、プリズムの屈折率がｆｉよシ大きいならば、各反射は全反射と なる。４回の反射は、図示されたように、ビームがプリズム内を進むにつれて、 ビームのＳ成分とＰ成分とが互いに入れ代わるように構成される。これにより、 全反射の際にＳ成分とＰ成分との間に生じる移相を打ち消して、全反射による移 相が生じないようにすることができる。

移相を生じさせる第２の作用があり、これはプリズムによってビームが反射され る時に生じる像の逆転である。

これは、Ｙ軸に平行に偏光された放射成分に１８００の実効移相を生じさせ、従 ってこのプリズムにより生じる移相は半波プレートによシ生じる移相と同じであ る。

偏光面が第１図に示されたＸ軸に対し角度θだけ傾斜された状態でプリズムに入 射する平面偏光ビームは、その偏光面が２θだけ回転されてプリズムから出て来 る。

対応する部分が同じ参照番号で示された第２図及び第６図を説明すれば、共振空 胴の各端に１つずつ配置された１対の複合ＴＩＲプリズム２及び３が使用され、 そして交差ボロレーザの場合と同様に、第２図に示されたような直進形態又は第 ３図に示されたような屈曲形態のいずれかを用いることができる。レーザのポッ ケルスセル端にある複合ＴＩＲプリズム２は４５°の向きにされ、従って、反射 ビームはその偏光面において９０°の回転を受ける。Ｑスイッチが４で示されて おり、その電圧発生器が５で示されている。上記回転は、ポッケルスセルＱスイ ッチにバイアスをかける必要なく、Ｑスポイルド状態における完全ホールドオフ をもたらす。これによシ、特に完全ホールドオフを得るためにバイアスが必要と されるようなポロ構成と比較すると、ポッケルスセルの１駆動回路を非常に簡単 なものにすることができる。更に、ポッケルスセルからバイアスが除去されるこ とにより、電気的な漏洩の問題がなくなるので、作動の信頼性が高くなる。

他端の複合ＴＩＲプリズムはレーザロッド６に隣接して配置され、このプリズム はレーザビームに平行な軸に対する回転により出力のカップリングを制御するの に用いられる。向きφにおける実効反射塵は次式で表わされる。

Ｒ＝ＣＯ５２（２φ） これは０と１００係との間で変化し得る。この範囲は、ポロ構成で得られる範囲 より大きく、従って、例えば非常に低い反射塵が所望されたシ或いは空咽内出力 レベルを非常に低く保つことが必要とされるような非常に高利得のレーザにおい ては、複合ＴＩＲプリズムに対し性能が成る程度良くなる。レーザロッド６は、 電源８から給電されるフラッシュランプ７の如きによって通常のやり方で付勢さ れる。出力け９から取シ出される。

各々の図において、レーザロッドは６で示されておりそして偏光器は１０で示さ れているが、第６図の場合は屈曲式であるため、空胴にミラー１１が含まれる。

複合ＴＩＲプリズム２及び３の４５°面はその反射面を区別し易いように点線で 示されている。

以上の説明より、従来装置のポロプリズムをＴＩＲポロプリズムシ替えることに よシ、第１に、ＴＩＲポロプリズムの内部で４回の反射が必要とされそして第２ に、成る反射における垂直偏光成分が次の反応で入れ代わるようにされるので、 エネルギ損失の低い改良されたレーザが形成されることが明らかであろう。又、 この装置は、プリズムの後方反射面が互いに実質的に垂直に配置されるならば、 共振器が整列エラーに比較的不感であるので、非常に機械的に丈夫な構造をなし 得る。

又、偏光結合レーザに複合丁ＩＲプリズムを用いた場合には、ポロプリズムを用 いた場合よりも更に効果が発揮される。最も重要な効果は、ポッケルスセルをバ イアスする必要なく完全なホールドオフを得ると共に出力カップリングの範囲を 拡張するとめう性能上の優位性である。更に、性能が屈折率によって左右されな いということにより別の効果が得られ、即ちポロプリズムの場合のように屈折率 によるのではなく、熱的な安定性や、光学的な質や、低い吸収係数や、高い損傷 スレッシュホールドといったものに基いてプリズム材料を選択できるという特徴 がある。グリズム特性の選択にこのような自由性があることによυ信頼性及び効 率が改善される。

Ｉ□ｔ、ノ ミラー 、ＦＪ＃−３ 国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　レーザ空胴が、少なくともレーザロツ「と、偏光器と、上記レーザ空胴の 軸に対して配置されたＱスイツ型の１対の全反射器間に画成されるレーザ共振器 において、上記プリズムは、それらのｌ直角〃面が上記レーザ空胴に面している が上記レーザ空胴の軸に対し互いに４５°の角度に向き付けされるように配置さ れた複合ＴＩＲプリズムであり、そして上記ＴｌＲ７’リズムの綾線は上記レー ザ空胴軸に平行であることを特徴とするレーザ共振器。 ２、　上記レーザ空胴は屈曲されておシ、上記レーザ空胴を屈曲させるミラーを 上記偏光器と共に備えている請求の範囲第１項に記載のレーザ共振器。