JPS62217682A - アンステ−ブルレ−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】 本発明は、アンステーブルレーザ共振器、更に詳しくは
反射率が放射方向に変化する出力カップラーを存するア
ンステーブルレーザ共振器に関する。

レーザ共振器の主たる課題は最少のひろがり角で高強度
のビームを発生させることにある。

高出力レーザビーム用の現在の共振器はアンステーブル
共振器のカテゴリーに入る。

公知のアンステーブルレーザ共振器では共振空洞部の一
端に完全反射の凹面鏡を用い、他端には小さな完全反射
の凸面鏡を用いる必要がある。この共振器の特徴は上記
の小さい方の鏡の所の段階的に変わる反射率曲線にあり
、これによってレーザビームの放出は中心でゼロとなり
、２つの鏡の寸法差に等しい巾の円形リングに応じて分
布された周辺部では最大となる。従って、出力ビームは
小さい方の鏡の側端縁で生じる回折効果によって乱され
る。

本発明の目的は最大強度で最小拡散の均一なレーザビー
ムを発生するアンステーブルレーザ共振器を提供するこ
とにある。

本発明によれば、一端に反射鏡を、他端にビーム出力カ
ップラーを有し、出力力ップラーが共振空洞部の内部へ
向かって配置された第１ミラー要素と、共振空洞部の外
部へ向かって配置された第２ミラー要素とを有し、これ
らのミラーの要素が出力カップラーの中心から周辺部へ
放射方向に変化する反射曲線を描くように形成され且つ
間隙を介して配置された互いに対向する反射面を有して
いることを特徴とするアンステーブルレーザ共振器を提
供することにより上記目的が達成される。

例えば、上記反射面の間隔と曲率は上記第１ミラー要素
から反射された光線に対して第２ミラー要素から反射さ
れた光線が上記中心で周期の整数倍だけ位相がずれ且つ
上記周辺部ではさらに半周期だけ位相がずれるように選
択される。

こうすることにより、本発明によるレーザ共振器は出力
カップラーの中心では位相が加算され且つその周辺部で
は逆位相で減算されたレーザ光線で操作することができ
る。すなわち、この出力カップラーは放射方向に於いて
可変な反射率を有する。上記２つのミラー要素の内側表
面の曲率半径を適当に選択することによって、反射率曲
線を出力カップラーの中心から周辺部に向かってゆっく
りと減少させることができる。

上記共振器はさらに拡散に関してはアンステーブル共振
器の特性、すなわち回折により達成される最少の拡散と
、最大のパワー密度を維持する。この場合のレーザビー
ムは完全に均一で且つ高周波スペクトル成分を含まない
。従って、この共振器は加工用、医療用および軍事用に
特に適している。

Ｎｄ：　Ｙ　Ａ　Ｇレーザを用いて実施した実験で本発
明アイデアの完全な有効性が示され、所定パワーと回折
限界の拡散度の出力ビームが出た。

本発明によるレーザ共振器の特徴をより良い理解を助け
るために、以下添付図面を用いて説明する。

第１図は本発明によるレーザ共振器の一実施例を示し、
このレーザ共振器は基本的に２つの対向する反射鏡１，
２を有し、これらの間には適当な活性要素４、例えばＮ
ｄ：ＹＡＧを収容したボンピング空洞部３が形成されて
いる。

反射鏡１は例えば完全反射型凸面鏡である。

この反射鏡は逆に凹面にしたり、単に一部を反射するも
のにすることもできる。カップラー２は例えば上記活性
要素４の方を向いた表面５上には非反射性膜を有し且つ
その反射側表面６上には部分的反射膜を有する光学的に
被覆された平面一平面ミラー９と、部分的反射膜の凸面
７と非反射性膜と光学的に被覆された平坦面８とを有す
る上記と隣接する凸一平面ミラー１０とで作られている
。本発明の前記説明を基礎とすると、異なる反射率プロ
フィルを発生する表面は上記の表面６と７である。

公知操作により上記活性要素４は励起されて光Ｒを放出
し、この光は一方の反射鏡から他方の反射鏡へ反射され
、従って強制的に活性要素４中を再度通過させられて結
果的にはそれからエネルギー利得を受ける。この利得が
一定しきい値に達すると、光Ｒの一部が出力カップラ−
２から放出されてレーザビームＦとなる。

上記の出力力ップラ−２の実施例では互いに対向する表
面６，７を有する２つの隣接要素９゜■０によって一部
の光Ｒ”は表面６で反射され、他の光Ｒ”は表面７で反
射されるということに注目することは重要である。これ
ら２つの反射面６，７の間の距離およびそれらの曲率に
よって光線Ｒ゛およびＲ”の位相はずらされる。

例えば、上記２つの反射面６，７の間の距離とこれらの
曲率は、中心Ｄ゛での距離が光線Ｒ”を光線Ｒ″に対し
て完全−周期だけ位相をずらすようにし且つ周辺部Ｄ”
での距離が光線Ｒ”を光線Ｒ゛に対してさらに半周期だ
け位相をずらすように選択することができる。

その結果、光線Ｒ“　とＲ′″は出力カップラー２の中
心では互いに同位相となり、従って加算され、一方その
周辺部では逆位相となり、従って減算される。

結果的には、第２図に示すようなカンプラーの中心から
周辺部へ向かってゆるやかに減少するプロフィルを有す
る反射率曲線ＲＦとなる。

この曲線の実際の形は２つの反射要素６，７の距離と反
射率に依存する。

簡単な数学的考察をすることによって上記の距＠Ｄ’　
とＤ”を計算する以下の式が与えられる： λ Ｄ’　　＝　（２ｎ　＋１）　　　　（ｎ＝整数）λ Ｄ”＝Ｄ′十− 表面７の曲率半径Ｃは次のように表わされる（表面６は
平坦と仮定）： ｚ ここで、ｄはレーザビームの直径である。

もちろん、必要に応じて２つの反射面６，７を他の形状
および距離にすることによって別の反射率曲線にするこ
とができる。

例えば、互いに対向する面６，７を両方とも曲線（凹面
または凸面）とし且つ残りの面５゜８を第３図に示すよ
うな任意の形状にすることができる。

また、第３図に示すように、ボンピング空洞部３と反射
鏡１との間に光学系、例えばレンズ１１を配置すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザ共振器の概念図、第２図は
第１図の共振器の出力力ップラーの反射率曲線を示す図
、第３図は本発明の共振器の可能な一変形例を示す図。 ■、２・・・反射鏡、３・・・ボンピング空洞部、４・
・・活性要素、９・・・第１ミラー要素、１０・・・第
２ミラー要素。 手続補正書（方式） 昭和６２年４月　８０ １、事件の表示 昭和６２年　　特　許　　願　　第　１７４５１　　　
　＋ｆ２、発明の名称 アンステーブルレーザ共振器 ３、補正をする者 事ｆ１との関係　　　　ｉｔ￥訂出酊１人住人任所（居
所） 氏　名（名称）　　コン／グリオ・す／オナーレ・プレ
・リチェルチェ ４、代　理　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一端に反射鏡をまた、他端にビーム出力カップラー
   を有しており、上記出力カップラーが共振空洞部の内部
   へ向かって配置された第１ミラー要素と上記共振空洞部
   の外部へ向かって配置された第２ミラー要素とを含み、
   これら２つのミラー要素が上記出力カップラーの中心か
   ら周辺部へ放射方向に変化する反射率曲線を描くように
   形成され且つ隔てられている対向反射面を有することを
   特徴とするアンステーブルレーザ共振器。 ２）上記第１ミラー要素から反射された光線に対して上
   記第２ミラー要素から反射された光線が上記中心では周
   期の整数倍だけ位相がずれており、上記周辺部ではさら
   に半周期だけずれるように上記の各反射面の間隔と曲率
   が選択されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のアンステーブルレーザ共振器。 ３）上記第１ミラー要素の上記反射面が平面であり、上
   記第２ミラー要素の反射面が凸面であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のアンステーブルレーザ共
   振器。 ４）上記第１および第２ミラー要素の上記反射面が曲面
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のア
   ンステーブルレーザ共振器。 ５）上記反射鏡が凸面であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のアンステーブルレーザ共振器。 ６）上記両反射面間の中心における間隔が Ｄ′＝（２ｎ＋１）λ／４（ここで、ｎは整数）であり
   、上記周辺部における間隔がＤ″＝Ｄ′＋λ／４で与え
   られることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のア
   ンステーブルレーザ共振器。 ７）第２ミラー要素の反射面の曲率半径が Ｃ＝ｄ＾２／（２λ）（ここで、ｄはレーザビームの直
   径）で与えられることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載のアンステーブルレーザ共振器。