JPS594091A - エメラルドレ−ザ - Google Patents
エメラルドレ−ザInfo
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- JPS594091A JPS594091A JP10760483A JP10760483A JPS594091A JP S594091 A JPS594091 A JP S594091A JP 10760483 A JP10760483 A JP 10760483A JP 10760483 A JP10760483 A JP 10760483A JP S594091 A JPS594091 A JP S594091A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
１）発明の技術分野
本発明はレーザに関し、更に詳しくはレーザ媒体がエメ
ラルド（Ｂｅ３Ａ／２（ＳｉＯ３）６：Ｏｒ”） ノ単
結晶である固体レーザに関する。
ラルド（Ｂｅ３Ａ／２（ＳｉＯ３）６：Ｏｒ”） ノ単
結晶である固体レーザに関する。
２）先行技術の説明
結晶、ガラスの双方を含めてレーザ作用に適した数多く
の固体が１９６０年Ｍａｉｍａｎ によって示された最
初の（固体）レーザ以来見出されている。
の固体が１９６０年Ｍａｉｍａｎ によって示された最
初の（固体）レーザ以来見出されている。
一般的には、レーザ活性材料は結晶質あるいはガラス質
の基質中に希土類、アクチナイド又は遷移金属のドーパ
ントを含むものである。その後知られる様になった固体
レーザについて広範に取り扱５ｔａｔｅ Ｌａ５ｅｒ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、 Ｗ＋Ｋｏｅｃｈｎｅｒ、
Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−ｈ−１，−一部１５．
神Ｖｅｒｌａｇ、
Ｎｅｗ Ｙｏｒｋがある。より最近におイテハ、Ｌａ５
ｅｒ Ｃｒｙｓｔａｌｓ、 Ａ、Ａ＋Ｋａｍｉｎｓｋｉ
ｉ、 Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌ＆ｇ、 Ｎｅｗ Ｙ
ｏｒｋ （’ｌ ９８１年）中にレーザ結晶集が示され
ている。レーザ作用はまた金縁上構造を有し自然界に見
い出される鉱物であるアレクーｔ）’７ドライト（Ｂｅ
Ａ１２０４ ：Ｃｒ ”） においても明らか（（さ
れている（米国特許第３，９９７，８５３号）。
の基質中に希土類、アクチナイド又は遷移金属のドーパ
ントを含むものである。その後知られる様になった固体
レーザについて広範に取り扱５ｔａｔｅ Ｌａ５ｅｒ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、 Ｗ＋Ｋｏｅｃｈｎｅｒ、
Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−ｈ−１，−一部１５．
神Ｖｅｒｌａｇ、
Ｎｅｗ Ｙｏｒｋがある。より最近におイテハ、Ｌａ５
ｅｒ Ｃｒｙｓｔａｌｓ、 Ａ、Ａ＋Ｋａｍｉｎｓｋｉ
ｉ、 Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌ＆ｇ、 Ｎｅｗ Ｙ
ｏｒｋ （’ｌ ９８１年）中にレーザ結晶集が示され
ている。レーザ作用はまた金縁上構造を有し自然界に見
い出される鉱物であるアレクーｔ）’７ドライト（Ｂｅ
Ａ１２０４ ：Ｃｒ ”） においても明らか（（さ
れている（米国特許第３，９９７，８５３号）。
このアレクサントゝライトレーザの顕著な特徴の１つと
して可同調性がある（米国特許第４．２７２，７３６号
）。
して可同調性がある（米国特許第４．２７２，７３６号
）。
エメラルドの螢光スペクトルはいくつかのグループ（Ｇ
、Ｂｕｒｎｓら、Ｐｈｙｓ、Ｒｅｖ、１３９．Ａ１６８
７（１９６５） ； Ｐ、Ｋ１５ｌｉｕｋ、Ｐｈｙｓ、
Ｒｅｖ、 １６０ 。
、Ｂｕｒｎｓら、Ｐｈｙｓ、Ｒｅｖ、１３９．Ａ１６８
７（１９６５） ； Ｐ、Ｋ１５ｌｉｕｋ、Ｐｈｙｓ、
Ｒｅｖ、 １６０ 。
＋−
３０７（１９６７））によって研究されている。彼らは
４Ｔ ２−＋ ’ Ａ ２遷移に伴う輻射の波長、線幅
、量子効率等の温度依存性を測定した。
４Ｔ ２−＋ ’ Ａ ２遷移に伴う輻射の波長、線幅
、量子効率等の温度依存性を測定した。
発明の概略
本発明に従えば、エメラルドＢｅ３Ａ１２（ＳｉＯ３）
６：ｃｒ３＋単結晶を含むレーザ媒体と、コヒーレント
輻射線を放出すべくそのレーザ媒体を励起する為のポン
プ手段とを含むレーザが提供される。一般には、このレ
ーザはレーザ発振を維持するに適した光学共振器を形成
する複数のミラーを含んでいる。このレーザの出力は広
い範囲で同調可能であり、従ってレーザが同調手段を含
んでいれば電磁波スハクトルの中で深赤色から近赤外の
間のいずれの波長の出力を選択することも可能である。
６：ｃｒ３＋単結晶を含むレーザ媒体と、コヒーレント
輻射線を放出すべくそのレーザ媒体を励起する為のポン
プ手段とを含むレーザが提供される。一般には、このレ
ーザはレーザ発振を維持するに適した光学共振器を形成
する複数のミラーを含んでいる。このレーザの出力は広
い範囲で同調可能であり、従ってレーザが同調手段を含
んでいれば電磁波スハクトルの中で深赤色から近赤外の
間のいずれの波長の出力を選択することも可能である。
可同調性に加えて、もう１つの長所としてエメラルｌ−
゛レーザ媒体は４準位動作を行うということがある。４
準位レーザはレーザ遷移の最終準位がイオンの基底状態
ではないという特徴を有するものとして分類されている
。これらのレーザにおいては、レーザ基質中で未励起あ
基底状態によるレーザ放射の再吸収が起っても極く僅か
である。これにより低しきい値、高効率の１７一ザ動作
が可能となる。他の音響量子終結レーザ（ｐｈ６ｎｏｎ
−ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ １ａｓｅｒ）と同様にエメラ
ルトゝの場合、１つの光子と１つの音響量子の同時放射
が起り、従って放射の再吸収にはいかなる場合にも両量
子の同時吸収が要求される。この再吸収が起る確率の低
いことは容易に理解されることであり、それ故エメラル
ド４準位レーザ作用のしきい値は低い。
゛レーザ媒体は４準位動作を行うということがある。４
準位レーザはレーザ遷移の最終準位がイオンの基底状態
ではないという特徴を有するものとして分類されている
。これらのレーザにおいては、レーザ基質中で未励起あ
基底状態によるレーザ放射の再吸収が起っても極く僅か
である。これにより低しきい値、高効率の１７一ザ動作
が可能となる。他の音響量子終結レーザ（ｐｈ６ｎｏｎ
−ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ １ａｓｅｒ）と同様にエメラ
ルトゝの場合、１つの光子と１つの音響量子の同時放射
が起り、従って放射の再吸収にはいかなる場合にも両量
子の同時吸収が要求される。この再吸収が起る確率の低
いことは容易に理解されることであり、それ故エメラル
ド４準位レーザ作用のしきい値は低い。
本発明の可同調レーザは可同調色素レーザとこれまでに
知られているアレクサントゝライトレーザ以外の振動レ
ーザの両方の短所な回避するものである。そして補助装
置を必要とすることなく高パワー動作が可能であり；Ｑ
スイッチ動作を行うことができ；レーザ媒体は安定であ
り毒性も腐蝕性も持たない。この放射の一部（ｆＣはス
ペクトルの可視領域が入っている。アレクザンドライト
の場合と同様に、レーザ利得は温度と共に上昇する。
知られているアレクサントゝライトレーザ以外の振動レ
ーザの両方の短所な回避するものである。そして補助装
置を必要とすることなく高パワー動作が可能であり；Ｑ
スイッチ動作を行うことができ；レーザ媒体は安定であ
り毒性も腐蝕性も持たない。この放射の一部（ｆＣはス
ペクトルの可視領域が入っている。アレクザンドライト
の場合と同様に、レーザ利得は温度と共に上昇する。
本発明において採用されるレーザ媒体は、エメラルドＢ
ｅ３Ａ４ｚ（Ｓｉ０３） ６ ：Ｃｒ３＋の単結晶を含
む。
ｅ３Ａ４ｚ（Ｓｉ０３） ６ ：Ｃｒ３＋の単結晶を含
む。
エメラルトゝはインコヒーレント又はコヒーレントな輻
射源によるポンプ作用によって励起され深赤色から近赤
外のスはクトル領域の電磁波を放射する。出力波長の選
択を可能にする為に同調手段を組み込むことができる。
射源によるポンプ作用によって励起され深赤色から近赤
外のスはクトル領域の電磁波を放射する。出力波長の選
択を可能にする為に同調手段を組み込むことができる。
エメラルド即ちクロムをド−プされた紅柱石は、自然界
に見出される六方晶系でありスラックス成長法あるいは
熱水成長法（米国特許第３，５６７゜６４２号、同３，
５６７．６４３号、及び３，７２３，３３７号）によっ
て調製することが出来る。光学的により高品質の結晶を
成長させられることから、一般的には熱水成長法が好ま
しい。結晶の唯一の軸はＣ軸である。レーザ媒体として
使用する為にエメラルド結晶は好ましくはロッド形ある
いは厚板（スラブ）形が良い。厚板はその長さ方向に対
して垂直な平面内において実質的に矩形の断面を有し、
幅／厚さの比は２に等しいかこれより大きいものが好ま
しい。また高利得を得る為に長さ方向が結晶のＣ軸に対
して垂直であることが好ましい。
に見出される六方晶系でありスラックス成長法あるいは
熱水成長法（米国特許第３，５６７゜６４２号、同３，
５６７．６４３号、及び３，７２３，３３７号）によっ
て調製することが出来る。光学的により高品質の結晶を
成長させられることから、一般的には熱水成長法が好ま
しい。結晶の唯一の軸はＣ軸である。レーザ媒体として
使用する為にエメラルド結晶は好ましくはロッド形ある
いは厚板（スラブ）形が良い。厚板はその長さ方向に対
して垂直な平面内において実質的に矩形の断面を有し、
幅／厚さの比は２に等しいかこれより大きいものが好ま
しい。また高利得を得る為に長さ方向が結晶のＣ軸に対
して垂直であることが好ましい。
しかし、長さ方向がＣ軸と平行であっても良い。
更に、レーザ出力を最適化する為にレーザ媒体の長さ方
向に通り抜けるビームの分散を最小とするように結晶を
切るべきである。分散はわずかに異った屈折率を有する
結晶面によって引き起こされる。これら各成長面は各々
に沿って屈折率が一定であり、他の成長面と平行であり
最遠の成長方向とは垂直をなしている。ビームの分散は
プローブビームを成長面と小さな角度をなすように結晶
中に通してやることによって観測できる。プローブビー
ムをこれら面に平行に向けると、分散は最小（あるいは
、皆無）となる。分散の最小化はまたビームとこれら面
とを一１５°あるいはそれ以上の大きな角度、好ましく
は９０°をなすように結晶を配向させることによって行
うことができる。
向に通り抜けるビームの分散を最小とするように結晶を
切るべきである。分散はわずかに異った屈折率を有する
結晶面によって引き起こされる。これら各成長面は各々
に沿って屈折率が一定であり、他の成長面と平行であり
最遠の成長方向とは垂直をなしている。ビームの分散は
プローブビームを成長面と小さな角度をなすように結晶
中に通してやることによって観測できる。プローブビー
ムをこれら面に平行に向けると、分散は最小（あるいは
、皆無）となる。分散の最小化はまたビームとこれら面
とを一１５°あるいはそれ以上の大きな角度、好ましく
は９０°をなすように結晶を配向させることによって行
うことができる。
熱水成長法で成長させたエメラルドにおいては、成長条
件に制約がありロッド構造の長さ方向が成長面とほぼ平
行であることが要求される。従ってレーザロッドの軸は
、これらの面と正確に平行に整列させねばならない。ス
ラブ構造の場合にはレーザビームはジグザグに進むので
、ビームを面となす角は６０°のオーダーとなり分散は
実質的に除去される。
件に制約がありロッド構造の長さ方向が成長面とほぼ平
行であることが要求される。従ってレーザロッドの軸は
、これらの面と正確に平行に整列させねばならない。ス
ラブ構造の場合にはレーザビームはジグザグに進むので
、ビームを面となす角は６０°のオーダーとなり分散は
実質的に除去される。
結晶中の成長面はプローブビームを用いて最っも良（決
定される。熱水成長法においては成長方向は正確にであ
るとは限らないがほぼ種子板と垂直をなし、成長面は十
分に成長した結晶の大きく自然な面としばしば平行とな
る。
定される。熱水成長法においては成長方向は正確にであ
るとは限らないがほぼ種子板と垂直をなし、成長面は十
分に成長した結晶の大きく自然な面としばしば平行とな
る。
エメラルドレーザ媒体は光学的にポンピングさレル。一
般にはレーザ媒体全体を通してポンピング用輻射を吸収
することが望ましい。吸収はクロム濃度に依存するので
ロッド径あるいは厚板の厚みと最適なド−パント濃度と
の間には反比例関係が存在する。典型的な径や厚みに対
してのクロムト８−パント濃度は好ましくはアルミニウ
ム部分に対して０．００２から２０原子％の範囲にあり
、更に好ましくは０．１から１０原子％の範囲にある。
般にはレーザ媒体全体を通してポンピング用輻射を吸収
することが望ましい。吸収はクロム濃度に依存するので
ロッド径あるいは厚板の厚みと最適なド−パント濃度と
の間には反比例関係が存在する。典型的な径や厚みに対
してのクロムト８−パント濃度は好ましくはアルミニウ
ム部分に対して０．００２から２０原子％の範囲にあり
、更に好ましくは０．１から１０原子％の範囲にある。
好適なポンピング用ランプはエメラルドが吸収する波長
領域の放射を強く行う。例えば７００ ｎｍより短波長
の強いインコヒーレント光を放射する・ξルス、あるい
は連続光源ランプが好適である。
領域の放射を強く行う。例えば７００ ｎｍより短波長
の強いインコヒーレント光を放射する・ξルス、あるい
は連続光源ランプが好適である。
このようなランプは当技術分野において良く知られてお
り、ガス放電ランプでキセノン及び／又はクリプトンを
充てんされており連続波（ｃｗ）又はパルス動作するよ
うに設計されたもの、水銀、ナ下すウム、セシウム、ル
ビジウム及び／又はカリウム等の金属性蒸気光源がこれ
に含まれる。連続波（ｃｗ）水、Ｊアークランプはレー
ザの連続波動作の為のポンプ源として特に適しているこ
とが判っている。またパルス動作するキセノンアークラ
ンプはレーザのパルス動作の為のポンプ源として特に適
していることも判っている。
り、ガス放電ランプでキセノン及び／又はクリプトンを
充てんされており連続波（ｃｗ）又はパルス動作するよ
うに設計されたもの、水銀、ナ下すウム、セシウム、ル
ビジウム及び／又はカリウム等の金属性蒸気光源がこれ
に含まれる。連続波（ｃｗ）水、Ｊアークランプはレー
ザの連続波動作の為のポンプ源として特に適しているこ
とが判っている。またパルス動作するキセノンアークラ
ンプはレーザのパルス動作の為のポンプ源として特に適
していることも判っている。
上述とは違ってエメラルドレーザ媒体はエメラルドが吸
収する波長領域の連続波あるいは・ξルス放射を行うコ
ヒーレント光源でポンピングすることもできる。連続励
起の為にはクリプトンイオンレーザ−やアルゴンイオン
レーザ−が代表的である。パルス動作レーザ励起の為に
は十分なパワーと６９５ ｎｍ未満の放射波長を持つも
のであればいずれのコヒーレント光源でも本発明のレー
ザーの効率的ポンピングを行うことができるであろう。
収する波長領域の連続波あるいは・ξルス放射を行うコ
ヒーレント光源でポンピングすることもできる。連続励
起の為にはクリプトンイオンレーザ−やアルゴンイオン
レーザ−が代表的である。パルス動作レーザ励起の為に
は十分なパワーと６９５ ｎｍ未満の放射波長を持つも
のであればいずれのコヒーレント光源でも本発明のレー
ザーの効率的ポンピングを行うことができるであろう。
好適な光源の例としては、二重Ｎａ：ＹＡＧレーザ、エ
フシマレーザ及び窒素レーザがある。
フシマレーザ及び窒素レーザがある。
レーザの基本的構成要素、即ちレーザ媒体及び光学的ポ
ンプに加えて本発明のレーザはＱ−スイッチングの為の
手段を任意選択的に含んでいても良い。Ｑ−スイッチは
エネルギーが蓄積される時間間隔についての空洞の性能
因子ＱＫ”悪影響”を与える。適当な時点でＱ−スイッ
チは高利得条件に付勢され媒体内に蓄えられたエネルギ
ーは極めて短かい持続時間の７巨大パルス”で解放され
る。Ｑ−スイッチ手段は飽和可能な色素吸収体（ｄｙｅ
ａｂｓｏｒｂｅｒ） 、音響光学的Ｑ−スイッチ、あ
るいはビーム通路中に置かれた偏光子及びボッケルセル
を含むものとすることができる。偏光子は省！いても良
く、特に励起パワーが低い場合にはそうである。、レー
ザはまた帯域幅と反比例関係にあるパルス幅を生み出す
為にモードロックしても良い。
ンプに加えて本発明のレーザはＱ−スイッチングの為の
手段を任意選択的に含んでいても良い。Ｑ−スイッチは
エネルギーが蓄積される時間間隔についての空洞の性能
因子ＱＫ”悪影響”を与える。適当な時点でＱ−スイッ
チは高利得条件に付勢され媒体内に蓄えられたエネルギ
ーは極めて短かい持続時間の７巨大パルス”で解放され
る。Ｑ−スイッチ手段は飽和可能な色素吸収体（ｄｙｅ
ａｂｓｏｒｂｅｒ） 、音響光学的Ｑ−スイッチ、あ
るいはビーム通路中に置かれた偏光子及びボッケルセル
を含むものとすることができる。偏光子は省！いても良
く、特に励起パワーが低い場合にはそうである。、レー
ザはまた帯域幅と反比例関係にあるパルス幅を生み出す
為にモードロックしても良い。
エメラルドがレーザ作用を行５波長領域は第２図に描か
れており、２４ｍｍ長のエメラルトゝロンドの場合の異
なる偏光方向について単路利得が示されている。単路利
得ΔＧ＆よΔＧ＝ｄｎ（”％Ｕ）で定義される。ここで
Ｉｐはポンピングされたロットゝを通過後のプローブビ
ームの強度であり、工ｕはポンピングされていないロッ
ト８を通過後のプローブビームの強度である。利得、従
ってレーザ放射は７００ ｎｍを下まわった波長から８
３０ ｎｍに至る波長範囲で観測される。７３５ ｎｍ
より長波長では基底吸収が無いのでその領域ではΔＧ
は全部レーザ利得に帰せられる。７３５ ｎｍ未滴の波
長ではΔＧの一部は基底状態吸収に帰せられる。
れており、２４ｍｍ長のエメラルトゝロンドの場合の異
なる偏光方向について単路利得が示されている。単路利
得ΔＧ＆よΔＧ＝ｄｎ（”％Ｕ）で定義される。ここで
Ｉｐはポンピングされたロットゝを通過後のプローブビ
ームの強度であり、工ｕはポンピングされていないロッ
ト８を通過後のプローブビームの強度である。利得、従
ってレーザ放射は７００ ｎｍを下まわった波長から８
３０ ｎｍに至る波長範囲で観測される。７３５ ｎｍ
より長波長では基底吸収が無いのでその領域ではΔＧ
は全部レーザ利得に帰せられる。７３５ ｎｍ未滴の波
長ではΔＧの一部は基底状態吸収に帰せられる。
第２図に示された測定に使用されたロッドは２つの偏光
方向で異なる結果が与えられるように、即ち１方の方向
はＥＩＧ 他方の方向はＥ／Ｃとなるようにその（Ｃ
１軸がロッド軸に対し２４５°をなすものである。７０
０ ｎｍでの大きな吸収に対応する偏光方向をＥｍａｘ
と呼び、これと垂直な偏光方向をＥｍｉｎと呼ぶ。
方向で異なる結果が与えられるように、即ち１方の方向
はＥＩＧ 他方の方向はＥ／Ｃとなるようにその（Ｃ
１軸がロッド軸に対し２４５°をなすものである。７０
０ ｎｍでの大きな吸収に対応する偏光方向をＥｍａｘ
と呼び、これと垂直な偏光方向をＥｍｉｎと呼ぶ。
同調を達成する為にいかなる従来の同調手段をも用いて
も良い。好適な同調手段の例にはプリズム、光学格子、
複屈折フィルタ、多層誘電体被覆フィルタ、あるいは縦
方向に色収差を有するレンズが含まれる。特に好適なの
はＧ、Ｈｏｌｔａｍ及び０、Ｔｅ５ｃｈｋｅ、”Ｄｅｓ
ｉｇｎ ｏｆ ａ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ Ｆｉｌ
ｔｅｒｆｏｒ Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ Ｄｙｅ Ｌａ５
ｅｒｓ”、 ＩＥＥＥ Ｊ、ＱｕａｎｔｕｍＦ、］、ｅ
ｃｔｒｏｎ、ＱＥ−１０ｙ １７７（１９７４年）に
記されている複屈折フィルタである。この型のフィルタ
はしばしば”ラリオツド（Ｌｙｏｔ）フィルタ”（Ｂ、
Ｌｙｏｔ、 Ｃｏｍｔ、 Ｒｅｎｄ、 １９７ 、１５
９３ （１９３３） ）と呼ばれる。
も良い。好適な同調手段の例にはプリズム、光学格子、
複屈折フィルタ、多層誘電体被覆フィルタ、あるいは縦
方向に色収差を有するレンズが含まれる。特に好適なの
はＧ、Ｈｏｌｔａｍ及び０、Ｔｅ５ｃｈｋｅ、”Ｄｅｓ
ｉｇｎ ｏｆ ａ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ Ｆｉｌ
ｔｅｒｆｏｒ Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ Ｄｙｅ Ｌａ５
ｅｒｓ”、 ＩＥＥＥ Ｊ、ＱｕａｎｔｕｍＦ、］、ｅ
ｃｔｒｏｎ、ＱＥ−１０ｙ １７７（１９７４年）に
記されている複屈折フィルタである。この型のフィルタ
はしばしば”ラリオツド（Ｌｙｏｔ）フィルタ”（Ｂ、
Ｌｙｏｔ、 Ｃｏｍｔ、 Ｒｅｎｄ、 １９７ 、１５
９３ （１９３３） ）と呼ばれる。
高ノξワーエメラルトゝレーザはまた先に述べたように
基本的レーザをレーザ増幅器の”発振段７として含むこ
とができる。この増幅器はこのような発振段を１つ又は
それ以上の”増幅段”の為の入力を提供する為に用い、
この増幅段は典型的には光学的空洞内に取り伺けられた
１つのエメラルトゝ結晶及びフラッシュランプあるいは
他の光源ランプを含んでいる。
基本的レーザをレーザ増幅器の”発振段７として含むこ
とができる。この増幅器はこのような発振段を１つ又は
それ以上の”増幅段”の為の入力を提供する為に用い、
この増幅段は典型的には光学的空洞内に取り伺けられた
１つのエメラルトゝ結晶及びフラッシュランプあるいは
他の光源ランプを含んでいる。
他のいくつかの可同調固体レーザ材料と比較ｔ７てエメ
ラルドの利点はそれが低温に加えて、室温又はそれより
高温のもとで動作可能であることである。パワーレベル
に応じてレーザロッド温度を制御する為の手段をレーザ
が含むことが望ましい。
ラルドの利点はそれが低温に加えて、室温又はそれより
高温のもとで動作可能であることである。パワーレベル
に応じてレーザロッド温度を制御する為の手段をレーザ
が含むことが望ましい。
温度制御法は当技術分野で周知なもののいずれを用いて
も良く；例えばレーザ媒体から熱を吸収するかあるいは
これに伝達するに適した流体を循環させる。循環流体は
空気、水、低温液体などであって良い。ヒータは必要な
場合に流体温度を制御する為に使用される。
も良く；例えばレーザ媒体から熱を吸収するかあるいは
これに伝達するに適した流体を循環させる。循環流体は
空気、水、低温液体などであって良い。ヒータは必要な
場合に流体温度を制御する為に使用される。
温度が上昇すると共にレーザ動作妊対する制限が励起さ
れたクロムイオンの寿命のそれに対応した短縮によって
生ずる。励起は寿命の時間オーダーあるいはそれ以下の
時間の間に最っも良く実現される。もし寿命が６０μｓ
を下まわると有用な動作寿命を持った閃光ランプが要求
される短時間の間に十分な励起を与えるものとして容易
に利用できな（なる。
れたクロムイオンの寿命のそれに対応した短縮によって
生ずる。励起は寿命の時間オーダーあるいはそれ以下の
時間の間に最っも良く実現される。もし寿命が６０μｓ
を下まわると有用な動作寿命を持った閃光ランプが要求
される短時間の間に十分な励起を与えるものとして容易
に利用できな（なる。
第６図は本発明のレーザ装置を描いたものである。エメ
ラルド結晶を含むレーザ媒体１１及びポンピング源１２
は容器１０内に収容されており、この容器は楕円空洞を
定める高反射性内面１ろを有している。面１３における
反射は拡散性あるいは鏡面性であって良い。レーザ媒体
１１の軸及びポンピング源１２の軸は各々容器１ｏによ
って形成された楕円の焦点線に沿って位置している。し
−ザ媒体１１は通常は周知の誘電体非反射性被覆を有す
る端部１４．１５を備えている。完全反射性のミラー１
７、任意選択的に設けられる同調要素２０、及び部分反
射性ミラー１８がレーザ媒体１１の円筒軸に沿って置か
れている。レーザ作用は同調要素２０の配向方向によっ
て決定される波長の高度にコリメートされたコヒーレン
ト輻射線の放射によって明らかとなる。この輻射線は矢
印１６で示すように部分反射ミラー１８から放出される
。ミラー１７．１８の両方が部分反射性であっても良い
。望ましい動作温度を維持することが必要であればレー
ザ媒体１１とポンピング源１２は容器１０を通って循環
する流体によって冷却される。光学的Ｑ−スイッチは偏
光子２１とボッケルセル２２とを含むものとして示され
ている。
ラルド結晶を含むレーザ媒体１１及びポンピング源１２
は容器１０内に収容されており、この容器は楕円空洞を
定める高反射性内面１ろを有している。面１３における
反射は拡散性あるいは鏡面性であって良い。レーザ媒体
１１の軸及びポンピング源１２の軸は各々容器１ｏによ
って形成された楕円の焦点線に沿って位置している。し
−ザ媒体１１は通常は周知の誘電体非反射性被覆を有す
る端部１４．１５を備えている。完全反射性のミラー１
７、任意選択的に設けられる同調要素２０、及び部分反
射性ミラー１８がレーザ媒体１１の円筒軸に沿って置か
れている。レーザ作用は同調要素２０の配向方向によっ
て決定される波長の高度にコリメートされたコヒーレン
ト輻射線の放射によって明らかとなる。この輻射線は矢
印１６で示すように部分反射ミラー１８から放出される
。ミラー１７．１８の両方が部分反射性であっても良い
。望ましい動作温度を維持することが必要であればレー
ザ媒体１１とポンピング源１２は容器１０を通って循環
する流体によって冷却される。光学的Ｑ−スイッチは偏
光子２１とボッケルセル２２とを含むものとして示され
ている。
第４図に示されているように増幅段は本発明の高パワー
レーザシステムの場合には第６図に示された装置と共に
使用されても良い。その場合、第６図の装置は増幅器の
７発振段１と考えられる。
レーザシステムの場合には第６図に示された装置と共に
使用されても良い。その場合、第６図の装置は増幅器の
７発振段１と考えられる。
増幅段は発振段の出力ビーム中に置かれる。それは基本
的には情円空洞を定める高反射性内面３３を有する１つ
の容器で構成される。増幅器ロッド６１はフランュラン
プ６２により励起されるものであり通常は周知の非反射
性誘電体被覆を有する端部６４．６５を備えている。こ
の増幅器ロッドは発振器ロッド１１よりも大径でも良く
、その場合にはビーム拡張テレスコープ６６が両段の間
にビーム寸法をロッド寸法と一致させる為に配置される
。発振段とは違って増幅段は通常その端部に空洞を形成
する為のミラーを持たない。そして発振器出力の増幅は
増幅器ロッドをビームが通過する間乙てのみ行われる。
的には情円空洞を定める高反射性内面３３を有する１つ
の容器で構成される。増幅器ロッド６１はフランュラン
プ６２により励起されるものであり通常は周知の非反射
性誘電体被覆を有する端部６４．６５を備えている。こ
の増幅器ロッドは発振器ロッド１１よりも大径でも良く
、その場合にはビーム拡張テレスコープ６６が両段の間
にビーム寸法をロッド寸法と一致させる為に配置される
。発振段とは違って増幅段は通常その端部に空洞を形成
する為のミラーを持たない。そして発振器出力の増幅は
増幅器ロッドをビームが通過する間乙てのみ行われる。
しかしながらいくつかの応用においては増幅媒体中へ増
幅器出力を帰還する為に部分的反射ミラーと整合して用
いても良い。この再発振的発振器のスペクトル及び個々
のケースにおける特性は単路増幅器の場合に用いたのと
同様の態様で適当な尾のある（ｔａｉｌａｒｅａ）信号
を初段発振器から入れることによって決定することがで
きる。１つより多くのＪｊｌ−幅段を用いても良い。増
幅された出力は矢印６７で示されたように増幅器ロツ）
”３１から放出される。
幅器出力を帰還する為に部分的反射ミラーと整合して用
いても良い。この再発振的発振器のスペクトル及び個々
のケースにおける特性は単路増幅器の場合に用いたのと
同様の態様で適当な尾のある（ｔａｉｌａｒｅａ）信号
を初段発振器から入れることによって決定することがで
きる。１つより多くのＪｊｌ−幅段を用いても良い。増
幅された出力は矢印６７で示されたように増幅器ロツ）
”３１から放出される。
本発明の環ガイをより完全なものとする為に次に実例を
示す。本発明の原理と実施法を示す為のこれら特定の技
術、条件、材料及び報告データ等は例示的なものであっ
て本発明の範囲を制限するものと解釈してはならない。
示す。本発明の原理と実施法を示す為のこれら特定の技
術、条件、材料及び報告データ等は例示的なものであっ
て本発明の範囲を制限するものと解釈してはならない。
実例
１ ’９ ｍｍ長×４龍径のエメラルドロツドをロット
ゝ軸に対してその六方軸が４５° をなすように熱水成
長法により成長させた結晶から切り出した。このロッド
を水冷セラミック・・ウジフグ中に取り付けた。光学的
空洞の一端は反射性ミラーを、他端は９５％出力ミラー
を有するものとした。両ミラーとも凹面の、焦点距離４
μｍのものとした。ロッドは平行に配置された２つの８
０．αＳ持続のキセノン閃光ランプでポンピングされた
。レーザは７５７．４ｎｍ、５．３ｍＪの放射を示した
。異なる分光反射率を有する複数出力ミラーを用いた場
合にはレーザ放射は７５１．１．７５ろ、８．７５８．
８及び７５９．２ｎｍの波長を各々示した。
ゝ軸に対してその六方軸が４５° をなすように熱水成
長法により成長させた結晶から切り出した。このロッド
を水冷セラミック・・ウジフグ中に取り付けた。光学的
空洞の一端は反射性ミラーを、他端は９５％出力ミラー
を有するものとした。両ミラーとも凹面の、焦点距離４
μｍのものとした。ロッドは平行に配置された２つの８
０．αＳ持続のキセノン閃光ランプでポンピングされた
。レーザは７５７．４ｎｍ、５．３ｍＪの放射を示した
。異なる分光反射率を有する複数出力ミラーを用いた場
合にはレーザ放射は７５１．１．７５ろ、８．７５８．
８及び７５９．２ｎｍの波長を各々示した。
第１図はエメラルドの吸収スペクトルを示す。
第２図はエメラルト９０ットゝ内における単路利得を示
すグラフである。 第３図は光学的同調手段と共にレーザロッドを使用した
典型的なレーザ装置の部分断面模式図である。 第４図は発振器−増幅器レーザシステムを示す図である
。 １０：容器 １１：レーザ媒体 １２：ポンピング源
１６：高反射性内面 １４：端部 １５：端部 １６：
矢印 １７：反射ミラー １８：部分的反射ミラー １
９：円筒軸 ２０：光学的同調手段 ２１：偏光子 ２
２：ポッケルセル３０：容器 ６１：増幅器ロッ）”３
２：閃光ランプ ６３：高反射性内面 ６４：端部 ３
５：端部 ６６：ビーム拡張テレスコープ ６７：矢印
。 特許出願人 アライド・コーポレーション＼ ／−Ｉｌｌ夕９Ｖ
すグラフである。 第３図は光学的同調手段と共にレーザロッドを使用した
典型的なレーザ装置の部分断面模式図である。 第４図は発振器−増幅器レーザシステムを示す図である
。 １０：容器 １１：レーザ媒体 １２：ポンピング源
１６：高反射性内面 １４：端部 １５：端部 １６：
矢印 １７：反射ミラー １８：部分的反射ミラー １
９：円筒軸 ２０：光学的同調手段 ２１：偏光子 ２
２：ポッケルセル３０：容器 ６１：増幅器ロッ）”３
２：閃光ランプ ６３：高反射性内面 ６４：端部 ３
５：端部 ６６：ビーム拡張テレスコープ ６７：矢印
。 特許出願人 アライド・コーポレーション＼ ／−Ｉｌｌ夕９Ｖ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 土 Ｂｅ３Ａｄ２（ＳｉＣ２） ６ ：（Ｅｒ 単
結晶を含むレーザ媒体と、コヒーレント輻射線を放出す
べく前記レーザ媒体を励起する為のポンプ手段とを具備
したことを特徴とするレーザ。 ２、特許請求の範囲の第１項に記載されたレーザにおい
て、レーザ媒体がその円筒の軸に沿った長さ方向を有す
る円筒形ロッドの形状を実質的に有している前記レーザ
。 ろ、特許請求の範囲の第１項に記載されたレーザにおい
て、レーザ媒体がその長さ方向と垂直な平面内で実質的
に矩形断面を有する実費錘板体の形状を有している前記
レーザ。 ４、特許請求の範囲の第２項又は６項に記載されたレー
ザにおいて、結晶の長さ方向が該結晶のＣ軸に対して実
質的に垂直である前記レーザ。 ５、特許請求の範囲の第１項に記載されたレーザニオイ
テ、Ｏｒ 濃度がアルミニウム部分に対シて０．０
０１から１０原子％の範囲にある前記レーザ。 ６、特許請求の範囲の第１項に記載されたレーザにおい
て、ポンプ手段が７００ ｎｍ より短波長のコヒーレ
ントするいはインコヒーレントなパルス光源を含む前記
レーザ。 ２、特許請求の範囲の第１項に記載されたレーザにおい
て、ポンプ手段が７００ ｎｍより短波長のコヒーレン
トあるいはインコヒーレントな連続光源を含む前記レー
ザ。 ８、特許請求の範囲の第１項に記載されたレーザにおい
て更に、レーザ媒体の温度を制御する為の手段を含む前
記レーザ。 ９ 特許請求の範囲の第１項に記載されたレーザにおい
て更に、赤色から赤外のスペクトル領域にわたってコヒ
ーレント輻射線を同調する為の手段を含む前記レーザ。 １０、第１のコヒーレント輻射ビームを放出する為の特
許請求の範囲第１項に記載されたレーザと；Ｂｅ３Ａ６
ｚ（Ｓｊ、０３）６：Ｇｒ 単結晶を含む第２のレー
ザ媒体とを含み；前記第２のレニザ媒体が第１のレーザ
コヒーレント輻射ビーム中に位置しており；更に第２の
コヒーレント輻射ビームを放出すべく第２のレーザ媒体
を励起する為のポンプ手段を含んでいるレーザ増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US38931782A | 1982-06-17 | 1982-06-17 | |
| US389317 | 1982-06-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS594091A true JPS594091A (ja) | 1984-01-10 |
| JPH0414518B2 JPH0414518B2 (ja) | 1992-03-13 |
Family
ID=23537755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10760483A Granted JPS594091A (ja) | 1982-06-17 | 1983-06-15 | エメラルドレ−ザ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0097242B1 (ja) |
| JP (1) | JPS594091A (ja) |
| CA (1) | CA1206243A (ja) |
| DE (1) | DE3369439D1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4599727A (en) * | 1984-10-26 | 1986-07-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Strontium aluminum fluoride laser |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4272733A (en) * | 1978-10-20 | 1981-06-09 | Allied Chemical Corporation | Broadly tunable chromium-doped beryllium aluminate lasers and operation thereof |
| US4464761A (en) * | 1981-12-18 | 1984-08-07 | Alfano Robert R | Chromium-doped beryllium aluminum silicate laser systems |
-
1983
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JPH0414518B2 (ja) | 1992-03-13 |
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