JPS6062171A - レ−ザ発振器 - Google Patents
レ−ザ発振器Info
- Publication number
- JPS6062171A JPS6062171A JP16939683A JP16939683A JPS6062171A JP S6062171 A JPS6062171 A JP S6062171A JP 16939683 A JP16939683 A JP 16939683A JP 16939683 A JP16939683 A JP 16939683A JP S6062171 A JPS6062171 A JP S6062171A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser oscillator
- medium
- laser medium
- hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/042—Arrangements for thermal management for solid state lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/0407—Liquid cooling, e.g. by water
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザ発振器、特に、固体レーザ発振器に関す
る。
る。
レーザ光を集束レンズによって集束し、被加工体に上記
レーザ光を照射しつつ加工を行うレーザ加工装置は公知
であり広く利用されつつある。
レーザ光を照射しつつ加工を行うレーザ加工装置は公知
であり広く利用されつつある。
上記レーザ加工装置のレーザ発振器には、固体レーザ、
気体レーザ又は半導体レーザ等が使用されるが、そのう
ち特に、固体レーザは一般に共振器中に存在する活性粒
子の密度が高く、比較的大きな単結晶材料を製作するこ
とができるで、他のレーザに比べて大きな出力を得るこ
とが可能であるので多く使用されている。
気体レーザ又は半導体レーザ等が使用されるが、そのう
ち特に、固体レーザは一般に共振器中に存在する活性粒
子の密度が高く、比較的大きな単結晶材料を製作するこ
とができるで、他のレーザに比べて大きな出力を得るこ
とが可能であるので多く使用されている。
固体レーザは光ボンピングを行う場合に、レーザ材料の
励起スペクトルに一致した発光スペクトルをもった光源
が現状ではまだ存在しないので、ポンピングにおける電
力効率は低くなる。一方、高いピーク出力を得るために
は強力なボンピングを必要とするので、多くの場合フラ
ンシュランプが用いられるが、入力を大きくするために
は上記フラッシュランプを強制冷却する必要があり、ま
た、レーザ媒質も温度が上昇するとその特性が極端に悪
くなるので、冷却を完全にしなければならない。
励起スペクトルに一致した発光スペクトルをもった光源
が現状ではまだ存在しないので、ポンピングにおける電
力効率は低くなる。一方、高いピーク出力を得るために
は強力なボンピングを必要とするので、多くの場合フラ
ンシュランプが用いられるが、入力を大きくするために
は上記フラッシュランプを強制冷却する必要があり、ま
た、レーザ媒質も温度が上昇するとその特性が極端に悪
くなるので、冷却を完全にしなければならない。
然しながら、従来の固体レーザを使用したレーザ発振器
は冷却装置の冷却9ノ率が悪かったため、長時間にわた
り高い出力でレーザ加工を行うことができないと云う問
題点があった。
は冷却装置の冷却9ノ率が悪かったため、長時間にわた
り高い出力でレーザ加工を行うことができないと云う問
題点があった。
本発明は叙上の観点にたってなされたものであって、そ
の目的とするところは、固体レーザを使用したレーザ発
振器の冷却を効率良く、且つ能率的に行うと共に、上記
レーザ発振器を′効率良く発振させて長時間にわたり高
いピーク出力でレーザ加工を行うことができるレーザ発
振器を提供しようとするものである。
の目的とするところは、固体レーザを使用したレーザ発
振器の冷却を効率良く、且つ能率的に行うと共に、上記
レーザ発振器を′効率良く発振させて長時間にわたり高
いピーク出力でレーザ加工を行うことができるレーザ発
振器を提供しようとするものである。
而して、上記の目的は、固体レーザ発振器の固体レーザ
媒質に、レーザ発振の方向又はレーザ発振出力の方向等
の所定方向に一個又は複数の冷却用の孔及び発光体挿入
用の孔を設け、上記発光体挿入用の孔に発光体を設ける
ことtこよって達成される。
媒質に、レーザ発振の方向又はレーザ発振出力の方向等
の所定方向に一個又は複数の冷却用の孔及び発光体挿入
用の孔を設け、上記発光体挿入用の孔に発光体を設ける
ことtこよって達成される。
以下、図面により本発明の詳細を具体的に説明する。
第1図は、本発明にがかるレーザ発振器の一実施例を示
す説明図、第2図は、その固体レーザ媒質を示す拡大斜
視図、第3図は、その正面図である。
す説明図、第2図は、その固体レーザ媒質を示す拡大斜
視図、第3図は、その正面図である。
第1図、第2図及び第3図中、1及び2は集光器、3は
YAG又はガラス等のレーザ媒質、3a、3aは上記レ
ーザ媒質3にレーザ発振の軸方向に貫通して形成された
冷却用の孔、3bは上記レーザ媒質3にレーザ発振の軸
方向に貫通して形成された内部励起用ランプ挿入用の孔
、4は外部励起用ランプ、5は電源、6はスイッチ、7
は全反射ミラー、8は半透過鏡、9は上記レーデ媒質3
に形成された内部励起用ランプ挿入用の孔3bに挿入さ
れた内部励起用ランプである。
YAG又はガラス等のレーザ媒質、3a、3aは上記レ
ーザ媒質3にレーザ発振の軸方向に貫通して形成された
冷却用の孔、3bは上記レーザ媒質3にレーザ発振の軸
方向に貫通して形成された内部励起用ランプ挿入用の孔
、4は外部励起用ランプ、5は電源、6はスイッチ、7
は全反射ミラー、8は半透過鏡、9は上記レーデ媒質3
に形成された内部励起用ランプ挿入用の孔3bに挿入さ
れた内部励起用ランプである。
而して、集光器1及び2は外部励起用ランプ4からの励
起光を反射して効率よくレーザ媒質3に集めるためのも
のであり、その種類としては円筒型、楕円型、フントポ
ール型、球型及び密着型等があり、製作しやすく、レー
ザ発振の横モードが良いと云う点から通常は楕円型が良
く用いられる。
起光を反射して効率よくレーザ媒質3に集めるためのも
のであり、その種類としては円筒型、楕円型、フントポ
ール型、球型及び密着型等があり、製作しやすく、レー
ザ発振の横モードが良いと云う点から通常は楕円型が良
く用いられる。
なお、パルスレーザの増幅器系には密着型がよく使用さ
れる。
れる。
レーザ媒質3としては通常はYAG、ガラス及びルビー
等が代表的なものであり、発振波長はYAGが1.06
4 μm 、ガラス(ケイ酸ガラス1 、056μm、
リン酸ガラス1.05211m ) 、ルビーが0.6
943μmである。
等が代表的なものであり、発振波長はYAGが1.06
4 μm 、ガラス(ケイ酸ガラス1 、056μm、
リン酸ガラス1.05211m ) 、ルビーが0.6
943μmである。
励起用ランプ4及び9は、各々の吸収帯に適したスペク
トルをもつことが必要であり、上記YAG及びルビーで
は吸収帯が狭い。
トルをもつことが必要であり、上記YAG及びルビーで
は吸収帯が狭い。
パルスレーザ用励起光源としては、殆どキセノン(χe
)フランシュランプが用いられるが、最近ではクリプト
ン(Kr)フランシュランプ、W−I(タングステンヨ
ウ素ンランプ及びKr高圧アークランプ等が用いられる
ようになってきた。また、ルビーレーザでは以前は均一
励起を目的としてスパイラル型のランプが用いられたが
、ランプの機械強度、寿命、発振モード及びビームの広
がり角等を考慮して最近は、直管型のものが使用される
ようになってきている。
)フランシュランプが用いられるが、最近ではクリプト
ン(Kr)フランシュランプ、W−I(タングステンヨ
ウ素ンランプ及びKr高圧アークランプ等が用いられる
ようになってきた。また、ルビーレーザでは以前は均一
励起を目的としてスパイラル型のランプが用いられたが
、ランプの機械強度、寿命、発振モード及びビームの広
がり角等を考慮して最近は、直管型のものが使用される
ようになってきている。
電源5は、レーザ発振器にとっては特に重要であり、パ
ルスレーザの電源では放電のエネルギ及び放電波形と放
電時間はレーザの発振状態に大きな影響を与える。特に
、モード同期レーザではその影響は大きなものとなり、
モードの同期の良否、ロンド、鏡の破壊につながる。目
安としてはエネルギ安定度±1%以内、放電波形はレー
ザ媒質3によって異なるが、振動波形をもたない形のき
れいなものがよい。
ルスレーザの電源では放電のエネルギ及び放電波形と放
電時間はレーザの発振状態に大きな影響を与える。特に
、モード同期レーザではその影響は大きなものとなり、
モードの同期の良否、ロンド、鏡の破壊につながる。目
安としてはエネルギ安定度±1%以内、放電波形はレー
ザ媒質3によって異なるが、振動波形をもたない形のき
れいなものがよい。
而して、外部励起用ランプ4からの励起光が集光器1及
び2によって集められ、これによりそのエネルギが充分
に高められた後、レーザ媒質3に照射されると上記レー
ザ媒質3がレーザをパルス発振又は連続発振する。
び2によって集められ、これによりそのエネルギが充分
に高められた後、レーザ媒質3に照射されると上記レー
ザ媒質3がレーザをパルス発振又は連続発振する。
然しながら、レーザ媒質3がレーザ発振又は連続発振す
ると、これに伴いレーザ媒質3の温度が上昇し、その特
性も極端に悪くなるのであるが、本発明にがかるレーザ
発振器のレーデ媒質3には、レーザ発振の方向又はレー
ザ発振出力の力量等の所定方向に貫通して形成された複
数個の冷却用の孔3a、3aが形成されており、上記孔
3a、3aを冷却水等の冷却媒体が流通循環等するよう
に構成されているので、上記レーザ媒質3の温度上昇を
最低限に押えることができるのである。
ると、これに伴いレーザ媒質3の温度が上昇し、その特
性も極端に悪くなるのであるが、本発明にがかるレーザ
発振器のレーデ媒質3には、レーザ発振の方向又はレー
ザ発振出力の力量等の所定方向に貫通して形成された複
数個の冷却用の孔3a、3aが形成されており、上記孔
3a、3aを冷却水等の冷却媒体が流通循環等するよう
に構成されているので、上記レーザ媒質3の温度上昇を
最低限に押えることができるのである。
なお、上記冷却用の孔3a、3aには冷却水の他、冷却
用のガス等を流通史には循環させてもよい。
用のガス等を流通史には循環させてもよい。
更に、本発明にかかるレーザ発振器のレーザ媒質3には
、レーザ発振の軸方向又はレーザ発振出力の方向等の所
定方向に貫通して形成された内部励起用ランプ挿入用の
孔3bが形成されており、この孔3b内に内部励起用ラ
ンプ9が収容されている。
、レーザ発振の軸方向又はレーザ発振出力の方向等の所
定方向に貫通して形成された内部励起用ランプ挿入用の
孔3bが形成されており、この孔3b内に内部励起用ラ
ンプ9が収容されている。
而して、レーザ媒質3は外部励起用ランプ4及び上記レ
ーザ媒質3に形成された内部励起用ランプ挿入用の孔3
b内に収容された内部励起用ランプ9とによって効率的
に励起されると共に、上記レーザ媒質3に形成された冷
却用の孔3a、3aを循環する冷却水等の冷却媒体の作
用によって充分に冷却されるので、上記レーザ媒*3の
温度上昇は最低限度に押えられ、従って、長時間にわた
り高いピーク出力で連続発振することが可能となるので
ある。
ーザ媒質3に形成された内部励起用ランプ挿入用の孔3
b内に収容された内部励起用ランプ9とによって効率的
に励起されると共に、上記レーザ媒質3に形成された冷
却用の孔3a、3aを循環する冷却水等の冷却媒体の作
用によって充分に冷却されるので、上記レーザ媒*3の
温度上昇は最低限度に押えられ、従って、長時間にわた
り高いピーク出力で連続発振することが可能となるので
ある。
本発明は畝上の如く構成されるので、本発明にかかるレ
ーザ発振器によるときには、レーザ媒質を能率的に且つ
確実に冷却及び発振させることができるので、長時間に
わたり高い出力でレーザ加工を行うことができるのであ
る。
ーザ発振器によるときには、レーザ媒質を能率的に且つ
確実に冷却及び発振させることができるので、長時間に
わたり高い出力でレーザ加工を行うことができるのであ
る。
なお、上記孔3a、3bの加工は、機械的な切削、研削
加工及びレーザビームや電子ビーム等の粒子線による加
工の他、レーザ媒質3の製造時、例えば適宜の断面形状
を有する小断面積の単位レーザ媒質の多数を適宜積み重
ねて、加熱及び加圧して一体化することにより所定のレ
ーザ媒質3を造るとか、粉末状のレーザ媒質原料を適宜
型込めし、加熱及び加圧により焼結して所定のレーザ媒
質3を造る場合に、前記孔3a、3bの寸法形状及び配
置に応じたMo又はその合金のロンドを埋設しておいて
、所定形状のレーザ媒質を加熱、加圧により製造した後
に、上記ロンドを通電加熱する等して引き抜き除去した
り、超音波加工或いは化学加工して除去するようにして
も良い。
加工及びレーザビームや電子ビーム等の粒子線による加
工の他、レーザ媒質3の製造時、例えば適宜の断面形状
を有する小断面積の単位レーザ媒質の多数を適宜積み重
ねて、加熱及び加圧して一体化することにより所定のレ
ーザ媒質3を造るとか、粉末状のレーザ媒質原料を適宜
型込めし、加熱及び加圧により焼結して所定のレーザ媒
質3を造る場合に、前記孔3a、3bの寸法形状及び配
置に応じたMo又はその合金のロンドを埋設しておいて
、所定形状のレーザ媒質を加熱、加圧により製造した後
に、上記ロンドを通電加熱する等して引き抜き除去した
り、超音波加工或いは化学加工して除去するようにして
も良い。
また、本発明は畝上の実施例に限定されるものではない
。即ち、例えば、本実施例においてはレーザ媒質に形成
する冷却用の孔を円形としたが、矩形、正方形、六角形
等の形状であってもよく、レーザ媒質もYAG又はガラ
スに限定されることなく他の固体レーザに利用されるy
3 A+50 +□、LiYF午、YLF 、 YA
lO3等媒質にも利用できるものである、。また、上記
発光体挿入用の孔の一方の出口に反射鏡を取り付け、他
方の入口から上記発光体からの光が集束されて、孔内に
照射されるよに構成してもよく、更にまた、冷却用の孔
を冷却と発光を兼用するように形成することも可能であ
る。
。即ち、例えば、本実施例においてはレーザ媒質に形成
する冷却用の孔を円形としたが、矩形、正方形、六角形
等の形状であってもよく、レーザ媒質もYAG又はガラ
スに限定されることなく他の固体レーザに利用されるy
3 A+50 +□、LiYF午、YLF 、 YA
lO3等媒質にも利用できるものである、。また、上記
発光体挿入用の孔の一方の出口に反射鏡を取り付け、他
方の入口から上記発光体からの光が集束されて、孔内に
照射されるよに構成してもよく、更にまた、冷却用の孔
を冷却と発光を兼用するように形成することも可能であ
る。
その他冷却用の孔の数及びその配列の仕方等は本発明の
目的の範囲内で自由に設計変更できるものであって、本
発明はそれらの総てを包摂するのである。
目的の範囲内で自由に設計変更できるものであって、本
発明はそれらの総てを包摂するのである。
第1図は、本発明にがかるレーザ発振器の一実施例を示
す説明図、第2図は、その固体レーザ媒質を示す拡大斜
視図、第3図は、その正面図である。 1.2−−−−−−−−−−−−−−−−・−一−−−
−−−−−集光器3−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−一・−・−レーザ媒質3a・−
−−−−一−−−−−−−−−−−−−−・−−−−−
一−−−−−−−冷却用の孔3b−−−−・−−一−−
−−−−−−−−−・−・−=−−−−−一−−−−・
内部励起用ランプ挿入用の孔4−−−−−−−−−−−
−−−・−一−−−−・−−−−一−−−−−−−−外
励起用ランフ5 =−−−−−−・−一一−−−−−−
−−−−・−−−一−−−−−−一−−電源6−−−−
−−−−−・−−−−−−一−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−スイッチ7−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−〜−−−−一−−−−−全反射
ミラー8−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−・−・・−・−半透過鏡9−−−−−−−−−−−
−・−一−−−−−−−−・−−−−一−−−−−−内
部励起用ランプ特許出願人 株式会社井上ジャバック研
究所代理人(7524)最上正太部 手続補正書 昭和59年02月08日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 ■、事件の表示 昭和58年特許+ai第169396号2、発明の名称 レーザ発振器 住 所 神奈川県横浜市緑区長津田町字道正5289番
地名 称 (048)株式会社井上ジャパックス研究所
4、代理人 @107 置583−0306住 所 東
京都港区赤坂1丁目8番1号6、補正により増加する発
明の数 0 7、補正の対象 明細書の浄書〔内容に変更なし。〕 8、補正の内容 、3I 別紙の通り /
す説明図、第2図は、その固体レーザ媒質を示す拡大斜
視図、第3図は、その正面図である。 1.2−−−−−−−−−−−−−−−−・−一−−−
−−−−−集光器3−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−一・−・−レーザ媒質3a・−
−−−−一−−−−−−−−−−−−−−・−−−−−
一−−−−−−−冷却用の孔3b−−−−・−−一−−
−−−−−−−−−・−・−=−−−−−一−−−−・
内部励起用ランプ挿入用の孔4−−−−−−−−−−−
−−−・−一−−−−・−−−−一−−−−−−−−外
励起用ランフ5 =−−−−−−・−一一−−−−−−
−−−−・−−−一−−−−−−一−−電源6−−−−
−−−−−・−−−−−−一−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−スイッチ7−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−〜−−−−一−−−−−全反射
ミラー8−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−・−・・−・−半透過鏡9−−−−−−−−−−−
−・−一−−−−−−−−・−−−−一−−−−−−内
部励起用ランプ特許出願人 株式会社井上ジャバック研
究所代理人(7524)最上正太部 手続補正書 昭和59年02月08日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 ■、事件の表示 昭和58年特許+ai第169396号2、発明の名称 レーザ発振器 住 所 神奈川県横浜市緑区長津田町字道正5289番
地名 称 (048)株式会社井上ジャパックス研究所
4、代理人 @107 置583−0306住 所 東
京都港区赤坂1丁目8番1号6、補正により増加する発
明の数 0 7、補正の対象 明細書の浄書〔内容に変更なし。〕 8、補正の内容 、3I 別紙の通り /
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)固体レーザ発振器の固体レーザ媒質に一個又は複数
の冷却用の孔及び発光体挿入用の孔を設け、上記発光体
挿入用の孔に発光体を設のたことを特徴とするレーザ発
振器。 2)上記発光体挿入用の孔の一方の出口に反射鏡が取り
付けられ、他方の入口から上記発光体からの光が集束さ
れて、孔内に照射されるように構成された特許請求の範
囲第1項記載のレーザ発振器。 3)上記発光体挿入用の孔内に発光体を収容した特許請
求の範囲第1項記載のレーザ発振器。 4)上記固体レーザ媒質がYAGである特許請求の範囲
第1項、第2項又は第3項のうらのいずれか−に記載の
レーザ発振器。 5)上記固体レーザ媒質がガラスである特許請求の範囲
第1項、第2項又は第3項のうちのいずれか−に記載の
レーザ発振器。 6)上記冷却用の孔に通す冷却用媒体が水である特許請
求の範囲第1項、第2項、第3項、第4項又は第5項の
うちのいずれか−に記載のレーザ発振器。 7)上記冷却用の孔に通す冷却用媒体がガスである特許
請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4項又は第5項
のうちのいずれか−に記載のレーザ発振器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16939683A JPS6062171A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | レ−ザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16939683A JPS6062171A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | レ−ザ発振器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6062171A true JPS6062171A (ja) | 1985-04-10 |
Family
ID=15885818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16939683A Pending JPS6062171A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | レ−ザ発振器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6062171A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6352493A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-05 | Tohoku Metal Ind Ltd | 固体レ−ザロツド |
JP2019197909A (ja) * | 2019-07-12 | 2019-11-14 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ媒質、レーザ媒質ユニット及びレーザ光増幅装置 |
-
1983
- 1983-09-16 JP JP16939683A patent/JPS6062171A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6352493A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-05 | Tohoku Metal Ind Ltd | 固体レ−ザロツド |
JP2019197909A (ja) * | 2019-07-12 | 2019-11-14 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ媒質、レーザ媒質ユニット及びレーザ光増幅装置 |
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