JPS62104183A - レ−ザビ−ム共振器系・伝送系 - Google Patents

レ−ザビ−ム共振器系・伝送系

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JPS62104183A
JPS62104183A JP60244660A JP24466085A JPS62104183A JP S62104183 A JPS62104183 A JP S62104183A JP 60244660 A JP60244660 A JP 60244660A JP 24466085 A JP24466085 A JP 24466085A JP S62104183 A JPS62104183 A JP S62104183A
Authority
JP
Japan
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aperture
laser beam
absorber
resonator
laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP60244660A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuki Hisaba
一樹 久場
Yasuto Nai
名井 康人
Masao Hishii
菱井 正夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS62104183A publication Critical patent/JPS62104183A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/04Arrangements for thermal management
    • H01S3/0401Arrangements for thermal management of optical elements being part of laser resonator, e.g. windows, mirrors, lenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/04Arrangements for thermal management
    • H01S3/0407Liquid cooling, e.g. by water

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えば大出力co2レーザ等の共振器内及び
伝送光路におけるレーザ光の外形規制のだめのアパーチ
ャの構造の改良に関するものである。
〔従来の技術J 第9図及び第10図は各々、従来のレーザビーム共振器
系の主要部を示す構成図であり1例えば大出力co2レ
ーザの共振器内にV−ザビームの外形を規制するアパー
チャを設けたものである。各図において、(りはアパー
チャ、 (2b)はアパーチャ(りを冷却するアパーチ
ャ冷却剤の通路、 (4a)(4b)は各々レーザ活性
媒質を挟んで対向して配置された共振器ミラー及びレー
ザ出力ミラー、(5)はアパーチャ(1)への入射レー
ザビーム、(6)はアパーチャからの通過レーザビーム
である。また矢印(9)は共振器よりの出射レーザビー
ムである。
次に動作について説明する。共振器内において。
共振器ミラー(4a)に向うレーザビーム(5)を、こ
の共振器ミラー(4a)とレーザ活性媒質との間に設け
られたアパーチャ(11によって、その外形を規制し。
良質なレーザ出力モードを得る。
また、第10図に示すように、レーザビームの吸収によ
るアパーチャ(1)の温度上昇を押えるために、アパー
チャ+1)と一体となった冷却剤通路(2b)に冷却剤
を流通させ、冷却を行う。
〔発明が解決しようとする問題点」 従来の、モード規制用アパーチャを適用したレーザビー
ム共振器系は9以上のように構成されているので、レー
ザビームが直接入射するアパーチャのビーム規制部は、
温度上昇による溶融、破損が生じたり、ビーム規制部の
高温化に伴う、近傍のガス温度上昇による屈折率変化に
よって、レーザビームのモードに悪影響を及ぼす等の問
題点があった。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、まわりの装置及びアパーチャ自身の装置の損傷
を防ぎ、とくにレーザビーム共振器系においては、アパ
ーチャ近傍のガス温度上昇を防ぎ、これらによって安定
した高品質モードのレーザ発振が可能なレーザビーム共
振器系及びレーザビーム伝送系を得ることを目的とする
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係るレーザビーム共振器・伝送系は。
アパーチャのレーザ活性媒質側あるいはV−ザピーム伝
送方向と対面する側の表面がレーザビームに対し反射面
をなし、この反射面からの反射光が。
レーザビームの光軸より離れて設けられ、かつ。
上記アパーチャのビーム規制部と一体もしくはビーム規
制部と熱的に接続し、冷却機構を有した吸収体に受光さ
れるようにしたものである。
〔作用〕
本発明におけるアパーチャは、アパーチャへの入射光を
、アパーチャの反射面で完全に反射し。
かつこの反射光を、光軸から大きく離れ、冷却機構を備
えた吸収体に完全吸収させることで、アパーチャ自身の
損傷、溶融、及びアパーチャ近傍のガス温度の上昇を防
いでいる。
〔実施例〕
以下2本発明の一実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例によるレーザビーム共振器系
の主要部を示す構成図、第2図及び第3図は本発明の他
の実施例によるV−ザビーム共振器系の主要部を示す構
成図である。図において。
(1)はレーザ活性媒質側の表面がレーザビームに対し
反射面(1a)をなしたアパーチャ、(2)はアパーチ
ャのビーム規制部(1b)の反射面(1a)からの反射
光がレーザビームの光軸よシ離れて設けられ、アパーチ
ャのビーム規制部(1b)と一体となった冷却機構を備
える吸収体であり、 (2a)は・レーザビーム吸収面
、 (2b)は吸収体内部に設けた冷却剤通路である。
(3)はアパーチャ裏面に取り付けた迷光低減用の迷光
吸収体、(5)はアパーチャへの入射光で、 (5a)
はアパーチャの開口へ入射するレーザビーム、 (5b
)はアパーチャにより反射規制されるレーザビームであ
る。(7)はアパーチャによる反射光、 (8a)は飛
打光学的及び回折・散乱等によってアパーチャ+11を
回り込んだ光で、 (sb)はこの光(8a)が共振器
ミラー(4a)及びアパーチャ裏面で反射伝搬し、迷光
となったものである。
第1図において、高反射率の反射面を有するアパーチャ
(1)に入射したレーザビーム(5b)は9反射され、
光軸から犬きく離れ、アパーチャ+1)と一体となった
冷却剤通路を備える吸収体に向い全て吸収される。アパ
ーチャの高反射率化の具体的方策としては、C02レー
ザの場合、アパーチャ材料として高反射率の金属、たと
えば銅や黄銅を用い。
表面を境面仕上げ分し、さらには金蒸着を行う等の表面
処理をすることが考えられる。これらによってアパーチ
ャのレーザビーム吸収による温度上昇は大幅に低減され
、アパーチャ自体の溶融、損傷及びアパーチャ近傍のガ
ス温度上昇による屈折率変化に伴うレーザビームモード
の悪化を防ぐことができる。
第2図に示すように1反射光吸収体(2)の内径r1を
アパーチャに入射するビーム径r2よシ大きくできるの
で、吸収体表面での反射光の強度をアパーチャ表面の反
射光の強度より弱くすることができる。
吸収体(2)は冷却剤の通路(2b)を持っており、こ
れに冷却剤を通すことで冷却を行っている。また吸収体
(2)とアパーチャのビーム規制部(1b)は一体構造
であるので、吸収体(2)の冷却機構によってビーム規
制部も冷却することができる。
第1図及び第3図に示すように、アパーチャ裏面には、
レーザビームの迷光吸収体(3)が装着しである。この
吸収体がない場合、第2図に示すように飛打光学的、も
しくは2回折・散乱等によってアパーチャを回り込んだ
レーザビーム(8a)が、共振器ミラー(4a)とアパ
ーチャ裏面を反射伝搬し。
迷光(8b)となって周辺部品及びレーザ発振に悪影響
を及ぼす。これに対し、第1図及び第3図に示すように
アパーチャ裏面に迷光吸収体(3)が装着しである場合
には、アパーチャを回り込んだ光(8a)は共振器ミラ
ー(4&)によって反射された後、迷光吸収体(3)に
よって吸収されるので迷光の発生を防ぐことができる。
上記実施例では、アパーチャの入射光反射面(1a)と
2反射レーザビーム吸収面(2a)は、光軸を介して対
面していたが、第4図に示すような9反射面(1a)と
レーザビーム吸収面(2a)が光軸に対して同・じ側に
あるような構造にしても良い。
また上記実施例では、吸収体(2)は冷却剤通路(2b
)に冷却剤を通すことで冷却を行っていたが、第5図に
示すように反射光の吸収体(2)に放熱フィン(2C)
を設けることで冷却することも可能である。さらには、
この放熱フィン(2c)にガスを圧送し強制冷却を行っ
た9、前述の冷却剤による冷却と併用することも考えら
れる。
さらに、上記実施例では、アパーチャの反射面(1a)
の断面形状は直線になっていたが、第6図に示すように
、この反射面(1a)を凸面状にし1反射光(7)に発
散角を持たせ、レーザビーム吸収面(2a)でのレーザ
ビーム強度をさらに低減させることもできる。
また、上記実施例では吸収体(2)とアパーチャのビー
ム規制部(1b)は一体構造のものを示したが。
吸収体(2)とビーム規制部(1b)とは一体でなくと
も。
熱的に接続していれば、同様の効果がある。
また第7図は、不安定型共振器構造を持つ大出力co2
レーザ装置に、上記実施例で示したアパーチャを適用し
た場合で=  (4a)(4c)は共振器ミラー。
(4b)はレーザ出力ミラーである。
アパーチャ(1)に入射する光軸近傍のレーザビーム(
5a)に対するアパーチャ入射部のレーザビーム(5b
)の相対強度は、安定型共振器の基本モードに比べ不安
定型共振器のモードや、安定型共振器の高次モードの方
が大きくなる。従って、この反射吸収型アパーチャは、
第7図に示すような不安定型共振器構造を持つレーザビ
ーム共振器系に適用した9安定型共振器を持つレーザの
高次モードカットを行う場合にアパーチャエツジ部の溶
融、損傷を防ぐと言う意味において、特に有効である。
さらにまた、レーザビーム伝送路中にアパーチーヤを配
置し、外形を規制してレーザビームを伝送するレーザビ
ーム伝送系に対しても、上述し、たよりな各種のアパー
チャを適用することができる。
第8図は1本発明の他の実施例によるレーザビーム伝送
系の主要部を示す構成図であり、アパーチャ(りのレー
ザビーム伝送方向と対面する側の表面(1a)がレーザ
ビームに対し反射面をなしている。
規制する伝送レーザビームが大出力co2レーザ等のレ
ーザビームである場合、従来のアパーチャであると、ア
パーチャエツジ部の高温化にともなう損傷、溶融が発生
するが1反射吸収型アパーチャであると、アパーチャ入
射光を完全に反射するので、上述のようなアパーチャの
損傷、溶融を防ぐことができる。
また、アパーチャをレンズQlのような光学素子の近傍
で使用する場合には、これらからの反射光(8C)がア
パーチャ裏面と光学素子の間で多重反射を繰り返し、迷
光となり、不都合である。第8図では、これを防ぐため
にアパーチャ裏面にレーザビームの迷光吸収体(3)を
装着している。
また9以上のレーザビーム共振器・伝送系は大出力CO
7レーザに限らず、他の大出力レーザにおいても有効で
ある。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、レーザビーム共振器
・伝送系において、アパーチャのレーザ活性媒質側ある
いはレーザビーム伝送方向と対面する側の表面がレーザ
ビームに対し反射面をなし。
この反射面からの反射光がレーザビームの光軸よυ離れ
て設けられ、上記アパーチャのビーム規制部と一体もし
くはアパーチャのビーム規制部と熱的に接続し、冷却機
構を有する吸収体に受光されるようにしたので、アパー
チャ自体の損傷、溶融を防ぐことができる効果がある。
また、とくにレーザビーム共振器系においては、アパー
チャ近傍のガス温度上昇による屈折率変化を防ぐことが
でき、さらにアパーチャの反射光を光軸から離れた吸収
体に完全に吸収させることも、光軸近傍のガス温度上昇
による屈折率変化の防止に役立っており1以上の2つの
効果により共振器系の信頼性及びレーザビームのモード
及び出力の安定性が向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるレーザビーム共振器系
の主要部を示す構成図、第2図ないし第7図はそれぞれ
本発明の他の実施例によるレーザビーム共振器系の主要
部を示す構成図、第8図は本発明の他の実施例によるレ
ーザビーム伝送系の主要部を示す構成図、並びに第9図
及び第10図は各々従来のレーザビーム共振器系の主要
部を示す構成図である。 (旧・・アパーチャ、 (1a)・・・反射面、 (1
b)・・・ビーム規制部、(2)・・・吸収体、 (2
b)・・・冷却剤通路、(2C)・・・放熱フィン、 
 (4a)・・・共振器ミラー、(5)は入射レーザビ
ーム、(7)・・・反射光。 なお2図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザ活性媒質を挟んで対向して配置された共振
    器ミラー、及び上記共振器ミラーのいずれか一方と上記
    活性媒質との間に設けられ、レーザビームの外形を規制
    するアパーチャを備えたものにおいて、上記アパーチャ
    のビーム規制部の上記レーザ活性媒質側の表面が上記レ
    ーザビームに対し反射面をなし、この反射面からの反射
    光が上記レーザビームの光軸より離れて設けられ、かつ
    上記アパーチャのビーム規制部と一体もしくは上記アパ
    ーチャのビーム規制部と熱的に接続し、冷却機構を有し
    た吸収体に受光されることを特徴とするレーザビーム共
    振器系。
  2. (2)アパーチャの反射面と吸収体のレーザビーム吸収
    面とが光軸を介して対面している特許請求の範囲第1項
    記載のレーザビーム共振器系。
  3. (3)アパーチャの反射面と吸収体のレーザビーム吸収
    面とが光軸に対して同じ側になる特許請求の範囲第1項
    記載のレーザビーム共振器系。
  4. (4)冷却機構は吸収体内部に設けた冷却剤通路へ冷却
    剤を流通させる構造である特許請求の範囲第1項ないし
    第3項のいずれかに記載のレーザビーム共振器系。
  5. (5)冷却機構は放熱フィンよりなる特許請求の範囲第
    1項ないし第4項のいずれかに記載のレーザビーム共振
    器系。
  6. (6)アパーチャの反射面を凸面とし、反射光に発散角
    をもたせた特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれ
    かに記載のレーザビーム共振器系。
  7. (7)共振器構造は不安定型である特許請求の範囲第1
    項ないし第6項のいずれかに記載のレーザビーム共振器
    系。
  8. (8)レーザビーム伝送路中に配置されたアパーチャに
    より外形を規制してレーザビームを伝送するものにおい
    て、上記アパーチャのレーザビーム伝送方向と対面する
    側の表面が上記レーザビームに対して反射面をなし、こ
    の反射面からの反射光が上記レーザビームの光軸より離
    れて設けられ、かつ上記アパーチャのビーム規制部と一
    体もしくは上記アパーチャのビーム規制部と熱的に接続
    し、冷却機構を有した吸収体に受光されることを特徴と
    するレーザビーム共振器系。
JP60244660A 1985-10-31 1985-10-31 レ−ザビ−ム共振器系・伝送系 Pending JPS62104183A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04233780A (ja) * 1990-12-28 1992-08-21 Mitsubishi Electric Corp レーザ装置
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JP2019216279A (ja) * 2016-05-04 2019-12-19 レイセオン カンパニー 高出力レーザシステム及び他のシステム用のテーパ状の光スクレーパを備えた熱交換器

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