JPS62252981A - 固体レ−ザ装置 - Google Patents

固体レ−ザ装置

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JPS62252981A
JPS62252981A JP61094924A JP9492486A JPS62252981A JP S62252981 A JPS62252981 A JP S62252981A JP 61094924 A JP61094924 A JP 61094924A JP 9492486 A JP9492486 A JP 9492486A JP S62252981 A JPS62252981 A JP S62252981A
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laser medium
excitation
laser
reflector
shape
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Mitsuhisa Moriyama
森山 光久
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Hoya Corp
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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
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/0915Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
    • H01S3/092Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp
    • H01S3/093Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp focusing or directing the excitation energy into the active medium
    • H01S3/0931Imaging pump cavity, e.g. elliptical
    • 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
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/0602Crystal lasers or glass lasers
    • H01S3/0606Crystal lasers or glass lasers with polygonal cross-section, e.g. slab, prism

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  • 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〕 本発明は光励起形の固体レーザ装置に関し、特に平行な
対向主表面間でレーザ光を複数回反射させる板状のレー
ザ媒体を備えた表面励起・表面冷却形の固体レーザ装置
に関する。
〔従来の技術〕
従来この種の固体レーザ装置として、第7図に示すよう
なものが知られ・ている。同図において、1は板状のレ
ーザ媒体で、その両生表面に対向してロッド状の励起光
放射ラング2か配置され、さらにこれらを囲むように、
円筒面3A、3Bを有するリフレクタ3が配置されてい
る。
第8図に、リフレクタ3の反射率を70%としたときの
、レーザ媒体1の励起冷却面(主表面)IA(IBも同
じ)上の励起光照度分布の一例を示す。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第8図から明らかなように、上述した従来の構造では、
励起冷却面IA、 I B  の端部(A点、B点の位
置)付近の相当広範な部分で中央(M点の位fit)部
分に比較して照度が大きく落込む。このように分布がば
らつく原因は、す7レクタによる反射光よシもはるかに
強い直接光の照度分布むらであるが、このような分布む
らは、レーザ媒体1の端部から中央部へ向かう熱応力を
生み、レーザ媒体1を歪ませ、発振されるレーザ光にレ
ンズ効果が生じてしまい、その結果レーザ光の平行度を
劣化させる。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明は、リフレクタ内面を2つの同形の楕円筒面をハ
の字形となるように対称に組合せた形状としたものであ
る。ここで、対称とはレーザ媒体主表面の長辺方向中心
線を通シかつ上記主表面に垂直な平面(以下レーザ媒体
の中心面という)に関してであり、ハの字形は、レーザ
媒体に近づくほど広がるようにし、かつその楕円の焦点
のうち、一方の焦点すなわちレーザ媒体から遠いものの
近傍に、励起用光源を配置する。また、ここで楕円筒面
とは、底面が楕円形の円筒の側面の一部を構成する曲面
をいう。
〔作 用〕
励起用光源の光は、楕円の他方の焦点に集光するが、こ
の焦点は、上記励起用光源を配置した焦点位置に比較し
てレーザ媒体に近くかつその端部寄りに位置する。つま
り、直接光の照度が落込む励起冷却面端部に反射光が集
光される。
〔実施例〕
(実施例1) 第1図は本発明の一実施例を示す構成図である。
同図において、11は紙面に垂直な方向に長辺を有する
幅W1=60±0.5簡の断面矩形の板状のNdドープ
ガラス(HOYA((社)製LHG5)からなるレーザ
媒体で、第2図に示すように平行な対向主表面を励起冷
却面11A、11Bとし、端面11Cから入射したレー
ザ光は、上記励起冷却面11A。
11B間で複数回反射を繰返した後、他端面11Dから
出射される。内部光学路の反射表面に対する角1は22
°±2′、全長L= 186士0.02調、厚みt=6
±0.05■である。
12はレーザ媒体11の励起冷却面11Aに対向してレ
ーザ媒体11の長辺方向に延在するロッド状の励起光照
射ランプ、13はこれらを囲むように配置されたアルミ
ニウムからなるリフレクタで、反射率は約70%である
。なお、第1図では省略したが、レーザ媒体11の励起
冷却面11Bの側にも、レーザ媒体11を介して上記ラ
ンプ12およびリフレクタ13と対称に全く同様のラン
プおよびり7レクタが配置しである。
ここで、リフレクタ13は、その内面(反射面)が1対
の全く同形の楕円筒面13A、13Bと1対の平面13
C、13Dこの組合せによって構成されている。2つの
楕円筒面13A、13Bは、両楕円の長軸がレーザ媒体
に近づくほど広がるハの字形となるように(θ1=11
2°)、励起冷却面11Aの長辺方向中心線を通シかつ
励起冷却面11Aに垂直な平面、すなわちレーザ媒体1
1の中心面P1(紙面に垂直なため、図では直線として
示されている)に関して対称に配置されておシ、両楕円
はレーザ媒体11から遠い側の一方の焦点14A。
14Bを共通にしている。各楕円はそれぞれ長軸が21
−1短軸が15mであシ、他方の焦点15A。
15Bはレーザ媒体11の上方2o咽、平面13C21
3Dの内側7mの位置にある。なお、楕円の中心から焦
点までの距離d1は14.7閣、平面13C,13Dの
幅W2は20mである。
励起光放射ランプ12は、2つの楕円の共通する焦点1
4A、148にほぼ一致させて配置しである。このため
、この焦点14A、14B近傍で発生した光のうち、リ
フレクタ13で反射された光は、他方の焦点15A、1
5Bに集光される。これらの焦点15A、15Bは、レ
ーザ媒体11の励起冷却面11Aの幅方向端部近傍にあ
る。このため、直接光の照度は、上記励起冷却面11A
の幅方向端部近傍で大きく落込むものの、その落込みを
、端部近傍に集光する反射光によってカバーすることが
できる。なお、楕円筒面13A、13Bによる上記焦点
15A、15Bへの集光度があまシに高すぎると、逆に
、上記励起冷却面1人の幅方向端部に照度のピークが出
ることから、本実施例ではう/プ12の中心16を焦点
14A、14Bの位置からレーザ媒体11寄りに2瓢ず
らしである。
第2図は本実施例のレーザ媒体11の励起冷却面11A
(11Bも同じ)における照度分布であるが、第8図と
比較して、幅方向端部における激しい落込みが大幅に改
善されていることがわかる。
以上、レーザ光媒体の各励起冷却面に対して1本の励起
光放射ランプを配置した例について説明したが、この場
合、照度分布を十分均一に保つためには、リフレクタの
構造およびランプの配置を次のようにすることが望まし
い。
(1)2つの楕円筒面13A、13Bを、2つの楕円長
軸のなす角θ1が90’以上130°以下となるように
組合せる。
(2)  レーザ媒体11から遠い側の2つの楕円焦点
14A、14Bは必ずしも一致する必要はないが、それ
ら2つの焦点を結んだ線分が励起冷却面11Aに平行で
、かつその中点が上記励起冷却面11Aの幅方向中央(
Mの位f)上に位置し、さらに上記線分の長さが上記励
起冷却面11Aの幅W1の1/lO以下になるようにす
る。ただし、さらに望ましくは上記2つの焦点14A、
14Bは一致させ、上記励起冷却面11Aの幅方向中央
上に位置させる。
(3)  レーザ媒体11に近い側の2つの楕円焦点1
5A、15Bは、励起冷却面11Aの幅方向端部から尚
該励起冷却面11Aの幅Wの115以下の位置に配置す
る。
(4)励起光放射ラング12は、その中心16が楕円焦
点14A、14Bが一致する場合にはその下方、一致し
ない場合にはそれらの焦点14A、14Bの中点の下方
、幅Wの1/20以下の距離で、かつ励起冷却面11A
の幅方向中央上に位置するようにする。
なお、以上の条件のうち、(1)および(2)は特に重
要で、これらの条件を満足すれば十分な均一性が得られ
るが、一層の改善のためKは(3)あるいは(4)をも
満足することが望ましい。
(実施例2) 第4図は本発明の他の実施例を示す構成図である。本実
施例は、レーザ媒体の各励起冷却面に対して2本の励起
光放射ランプを配置した例である。
第4図において、21は励起冷却面21A、21Bの幅
W3が45±0.5m+でちるほかは、寸法・材質とも
に実施例1のレーザ媒体11と同様のレーザ媒体である
。22.23はランプ12と同様の励起光放射ランプ、
24はリフレクタ13と同様の材質および反射率を有す
るリフレクタである。実施例1と同様に、第4図では省
略したが、レーザ媒体21の励起冷却面21Bの側にも
、ランプ22゜23およびす7レクタ24と対称に全く
同様のランプおよびリフレクタが配置しである。
本実施例では、リフレクタ24の内面(反射面)は、励
起冷却面21Aの長辺方向中心線を通りかつ励起冷却面
21Aに垂直な平面、すなわちレーザ媒体21の中心面
P2に関して対称に配置された1対の全く同形の楕円筒
面24A、24B、1対の平面24C,24Dおよび両
楕円筒面24A、24Bを結ぶ平面24Eの組合せによ
って構成されている。ここで、実施例1では両楕円筒面
13A。
13Bが相互に交わるように配置されていたのに対し、
本実施例の楕円筒面24A、24Bは交わらず、そのた
めに両者を共通の接平面で結合している点が特徴である
。各楕円はそれぞれ長軸が16閣、短軸が13園である
。また平面24Eの幅W4は26m、側方の平面24C
,24Dの幅W5は10■であり、平面24C,240
間の距離に相当するリフレクタ24の幅W6は67+w
である。
励起光放射ランプ22.23は、それぞれその中心25
.26が、両楕円のレーザ媒体21から遠い側の1対の
焦点27A、27Bから中央へ2.、下方へ5瓢の位置
に、相互の間隔が18mとなるように配置しである。ま
た、両楕円の他方の焦点28A、28Bは、それぞれ側
方の平面24C,24Dの内側11■、励起冷却面21
Aの上方10mの位置にある。また、楕円の長軸のなす
角θ2は88.5°、楕円の中心から焦点までの距離d
2は7.75調である。
第5図に、本実施例のレーザ媒体21の励起冷却面21
A(21Bも同じ)における照度分布を示すが、照度の
分布の均一性および強度ともに著しい改善が見られる。
なお、このような構成において、照度分布の均−性を十
分に確保するためには、す7レクタの構造およびランプ
の配置を次のようにすることが望ましい。
(1)2つの楕円筒面24A、24Bを2つの楕円の長
軸のなす角θ2が80°以上110°以下となるように
組合せる。なお、両楕円筒面24A、24Bを結合する
部分は必ずしも両者の接平面である必要はなく、ランプ
22.23の中心25.26を結ぶ線分よシ上方にあシ
、かつ励起冷却面21Aの幅方向の対称性が保たれる限
り、他の平面または曲面で結合してもよい。この結合部
が上記ランプの中心25.26を結ぶ線分上もしくはそ
の下方に入るときは、励起効率が劣化し好ましくない。
(2)  レーザ媒体11から遠い側の2つの楕円fi
A2γA、27Bは、それらを結んだ線分が励起冷却面
21Aに平行で、かつその中点が上記励起冷却面21A
の幅方向中央(Mの位置)上に位置し、さらに上記線分
の長さが励起冷却面21Aの幅W3の45チ以上65%
以下になるようにする。なお、上述した実施例において
はこの線分の長さは24.5 mmであシ、幅W3の約
54チとなっている。
(3)  レーザ媒体21に近い側の2つの焦点28A
28Bは、励起冷却面21Aの幅方向端部から当該@W
3の1/IO以下の位置に配置する。なお、上述した実
施例では焦点28A、28Bはちょうど上記端部の位置
にある。
(4)励起光放射ランプ22.23は、その中心25゜
26が焦点27A、27Bの内側へ幅W3の1/20以
下の距離、かつ下方へ幅W3の1/8以下の距離となる
ように、しかも、レーザ媒体21の中心面に関して対称
となるように配置する。
なお、(1)および(2)の条件を満足することによυ
一応十分な均一性が得られるが、(3)あるいは(4)
を加えることによシ均−性を一層改善することができる
第6図は、第5図のり7レクタ24を用いた固体レーザ
装置の概略構成を示す斜視図である。同図において31
はす7レクタ24に固定されたアルミニウムからなる支
持部で6D、レーザ媒体21は、この支持部にシリコン
接着剤32によって固着される。す7レジタ24内部の
空間には冷却水が導入される。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、リフレクタ内面
を2つの同形の楕円筒面をハの字形に組合せた形状とし
、その楕円のレーザ媒体から遠い側の焦点に励起用光源
を配置するようにしたことによシ、レーザ媒体の励起冷
却面である対向主表面の照度分布が全幅にわたって均一
となる。このため、発振されるレーザ光のレンズ効果を
防止するのみならず、従来のレーザ装置と比較して励起
用光源を上記主表面に近づけることができ、照射強度も
大きくすることができることからレーザ発振効率も向上
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図はその
レーザ媒体を示す側面図、第3図は同じくその励起冷却
面上における照度分布図、第4図は本発明の他の実施例
を示す構成図、第5図はその励起冷却面上における照度
分布図、第6図は第5図のり7レクタを用いたレーザ発
振装置の斜視図、第7図は従来例を示す構成図、第8図
はその励起冷却面上における照度分布図である。 11.21・・・・・・レーザ媒体、  11A、11
B。 21A、21B・・・・・・励起冷却面、  12,2
2,23・・・・・・励起光放射ラング、  13.2
4・・・・・・リフレクタ、  13A、13B、24
A、24B・・曲楕円筒面、14A、14B、15A1
5B、27A、21B、28A、28B・・・・・・楕
円の焦点。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 平行な対向主表面間でレーザ光を複数回反射させる板状
    のレーザ媒体と、このレーザ媒体の各主表面に対向して
    当該レーザ媒体の長辺方向に延在するロッド状の励起用
    光源と、この励起用光源を介して上記レーザ媒体の各主
    表面を囲むように配置されたリフレクタとを備えた固体
    レーザ装置において、リフレクタのレーザ媒体の各主表
    面に対向する内面を、2つの同形の楕円筒面を、両楕円
    の長軸間がレーザ媒体に近づくほど広がるハの字形とな
    るように対称に組合せて結合した形状とし、励起用光源
    を上記楕円のレーザ媒体から遠い側の焦点近傍に配置し
    たことを特徴とする固体レーザ装置。
JP61094924A 1986-04-25 1986-04-25 固体レ−ザ装置 Granted JPS62252981A (ja)

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JPH0476516B2 JPH0476516B2 (ja) 1992-12-03

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