JPS6319889A - Slab type laser oscillator - Google Patents
Slab type laser oscillatorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はスラブ型レーザ発振器に関し、特にスラブ型レ
ーザ素子全面にわたって均一に光を照射することができ
、全断面にわたって均一な強度を有する出力レーザビー
ムが得られるスラブ型レーザ発振器に関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a slab type laser oscillator, and in particular to an output laser that can uniformly irradiate light over the entire surface of a slab type laser element and has uniform intensity over the entire cross section. This invention relates to a slab type laser oscillator that can obtain a beam.
従来、スラブ型レーザ発振器としては、スラブ型レーザ
素子を光励起するための集光器として、単一の円筒型か
、複数の円筒を使用する励起ランプの本数だけ組み合わ
せた形状を有するものが使用されて来た。Conventionally, slab-type laser oscillators have a single cylindrical shape or a combination of multiple cylinders as many as the number of excitation lamps used as a condenser for optically exciting a slab-type laser element. I came.
しかし、このような集光器では、励起ランプの位置を集
光器内でどのように変化させても、スラブ型レーザ素子
の励起ランプに平行な中央部分において励起される光の
強度が、周辺部において励起される光に較べて大きくな
り、素子全面にわたって均一な励起を行うことができず
、その結果、レーザビームの断面の強度が不均一になり
良質なビームを得ることができないという問題があった
。However, in such a concentrator, no matter how the position of the excitation lamp is changed within the concentrator, the intensity of the light excited in the central part of the slab laser element parallel to the excitation lamp will be higher than that of the surrounding area. The problem is that the laser beam becomes larger than the light excited in the laser beam, making it impossible to excite the device uniformly over the entire surface of the device.As a result, the intensity of the cross section of the laser beam becomes uneven, making it impossible to obtain a high-quality beam. there were.
また、素子表面の部位によって照射される光の強度が異
なるために１発熱による歪の程度も異なってくる結果、
レーザ発振の出力が著しく低下するという問題もあった
。In addition, since the intensity of the irradiated light differs depending on the part of the element surface, the degree of distortion due to one heat generation also differs.
There was also the problem that the laser oscillation output was significantly reduced.
そこで１本発明の目的は、上記の欠点を解消し、スラブ
型レーザ素子の全面に励起ランプから放射された光を均
一に照射することができ、もって出力レーザビームの全
断面にわたって均一な強度の出力光を得ることができる
スラブ型レーザ発振器を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, to uniformly irradiate the entire surface of a slab type laser element with the light emitted from the excitation lamp, and thereby to achieve uniform intensity over the entire cross section of the output laser beam. An object of the present invention is to provide a slab type laser oscillator that can obtain output light.
即ち、本発明は、前記の問題点を解決するものとして、
スラブ型レーザ素子と、該素子の少なくとも一方の全反
射面側に該全反射面に平行に配された棒状ランプと、該
棒状ランプを挟んで全反射面に対して設けられた反射面
を有する集光器とを有するスラブ型レーザ発振器におい
て。That is, the present invention solves the above problems.
It has a slab-type laser element, a rod-shaped lamp arranged parallel to the total-reflection surface on at least one total-reflection surface side of the element, and a reflection surface provided to the total-reflection surface with the rod-shaped lamp in between. In a slab type laser oscillator having a condenser.
前記集光器の反射面の棒状ランプに垂直な方向の断面形
状が、それぞれの長軸が前記全反射面に平行な同一直線
上に並びかつ隣接するもの同士が互に一部重複する２以
上の楕円により形成される輪郭からなる底部と、前記反
射面に垂直な直線からなる両端の側部とからなることを
特徴とするスラブ型レーザ発振器を提供するものである
。Two or more cross-sectional shapes of the reflective surface of the condenser in a direction perpendicular to the rod-shaped lamp, the long axes of which are aligned on the same straight line parallel to the total reflection surface, and adjacent ones partially overlap each other. The object of the present invention is to provide a slab type laser oscillator characterized by having a bottom part having an outline formed by an ellipse, and side parts at both ends having a straight line perpendicular to the reflecting surface.
本発明のスラブ型レーザ発振器の好ましい態様としては
、まず集光器の反射面の底部軸郭を形成する２以上の楕
円は、隣り合う２つの楕円同士が１つの焦点を共有する
関係で部分的に重複する。As a preferred embodiment of the slab type laser oscillator of the present invention, two or more ellipses forming the bottom axis of the reflective surface of the condenser are partially formed in such a manner that two adjacent ellipses share one focal point. overlap with
そして、励起用の棒状ランプは共有される焦点軸上に配
置される。The excitation rod-shaped lamps are arranged on a shared focal axis.
また、楕円の長軸と短軸の長さ比は、はぼ２／Ｊ′ｆで
あることが好ましい。２／ａの比であると、ランプと他
の焦点に結ぶそれの実像、およびこれらの鏡像が等間隔
で楕円長軸の直線上に並び、スラブ型レーザ素子面への
照射の均一性が高まる。Further, it is preferable that the length ratio of the major axis and the minor axis of the ellipse is approximately 2/J'f. When the ratio is 2/a, the real image of the lamp and other focal points, and these mirror images are aligned at equal intervals on the straight line of the long axis of the ellipse, increasing the uniformity of irradiation to the surface of the slab laser element. .
また、集光器の底部の幅（Ｗ）に対して、側部の平面鏡
部の長さく高さ）（Ｌ）は、スラブ型レーザ素子表面に
照射される光の強度がより均一になる点において、大体
２／８・す、７／８・す又は１３／８・Ｗであることが
好ましく、特に７／８・Ｖであることが好ましい。使用
されるランプは、線光源ではなく有限の大きさを通常有
するので若干のズレは許容されるがほぼ上記の比である
ことが好ましい。In addition, the length (L) of the plane mirror on the side relative to the width (W) of the bottom of the condenser is the point at which the intensity of the light irradiated onto the surface of the slab type laser element becomes more uniform. In general, 2/8·S, 7/8·S or 13/8·W is preferable, and 7/8·V is particularly preferable. Since the lamp used is not a linear light source and usually has a finite size, a slight deviation is allowed, but it is preferable that the ratio be approximately the same as above.
また、楕円の数は２以上の偶数であることが好ましく、
その時隣り合う２つの楕円は１つの焦点を共有するので
、集光器内には奇数の焦点が一直線上に並ぶ。ランプは
真中の焦点軸上にまず配され、その左右の焦点軸上に１
つ置きに配されることが好ましく、このときランプ数は
常に楕円敬の１／２である。すべての焦点軸上にランプ
を配置すると、ある焦点軸に置かれたランプから放射さ
れた光が隣りの焦点軸に置かれたランプにより一部吸収
される結果となり効率上等の点で好ましくなｌＩＮ。Further, the number of ellipses is preferably an even number of 2 or more,
Since two adjacent ellipses then share one focal point, the odd number of focal points are aligned in a straight line in the condenser. The lamp is first placed on the center focal axis, and one on the left and right focal axes.
It is preferable to arrange the lamps in alternating rows, in which case the number of lamps is always 1/2 of the ellipse. If lamps are placed on all focal axes, the light emitted from the lamp placed on one focal axis will be partially absorbed by the lamp placed on the adjacent focal axis, which is undesirable in terms of efficiency. lIN.
本発明のスラブ型レーザ発振器を実施例に即して詳細に
説明する。The slab type laser oscillator of the present invention will be explained in detail based on embodiments.
第１図は本発明の一実施例であるスラブ型レーザ発振器
の光軸方向の縦断面図であり、第２図は同発振器の上半
部の光軸に垂直な方向（第１図における■−■方向）の
縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view in the optical axis direction of a slab type laser oscillator, which is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the upper half of the oscillator in the direction perpendicular to the optical axis ( -■ direction) is a longitudinal cross-sectional view.
例えば、Ｎｄ：ＧＧＧ、 Ｎｄ：ＹＡＧ等からなるレー
ザ媒質（スラブ型レーザ素子）１の上下の面２および３
は光学的に鏡面研磨された全反射面であり、光軸４方向
の端面５および６は、光軸に対してブリュースタ角をな
すように傾斜している。レーザ媒質１は支持部材により
支持され、周囲を冷却媒体（例えば水）７が流通できる
ようになっている。レーザ媒質１の上下の両側に励起用
の棒状フラッシュランプ（例、クリプトンランプ）８が
、レーザ媒質１を挟んで対称的に設けられている。フラ
ッシュランプ８の周囲にも冷却媒体（例、水）による冷
却手段が通常設けられている。フラッシュランプ８とレ
ーザ媒質１との間には、紫外線をしゃ断する目的でフィ
ルター９が設けられている。また、光軸上の一端の外側
には全反射ミラー１ｏが配され、他端の外側には部分反
射ミラー１１が配置されている。For example, upper and lower surfaces 2 and 3 of a laser medium (slab type laser element) 1 made of Nd:GGG, Nd:YAG, etc.
is an optically mirror-polished total reflection surface, and end surfaces 5 and 6 in the direction of the optical axis 4 are inclined to form a Brewster's angle with respect to the optical axis. The laser medium 1 is supported by a support member, and a cooling medium (for example, water) 7 can flow around the laser medium 1 . Excitation rod-shaped flash lamps (eg, krypton lamps) 8 are provided symmetrically on both sides of the laser medium 1, with the laser medium 1 in between. A cooling means using a cooling medium (eg, water) is usually provided around the flash lamp 8 as well. A filter 9 is provided between the flash lamp 8 and the laser medium 1 for the purpose of blocking ultraviolet rays. Further, a total reflection mirror 1o is arranged outside one end on the optical axis, and a partial reflection mirror 11 is arranged outside the other end.
さて、この実施例では、フラッシュランプ８を支持する
ハウジング１２の裏面は反射面９となっており全体とし
て集光器を構成している。反射面は金メッキ等によって
形成されている。集光器の反射面は第２図が示すように
、光軸に垂直な方向の断面形状が、長軸が同一直線１３
上にある２つの楕円１４および１５（直線１３はレーザ
媒質１の面２に平行）がそれぞれの一方の焦点軸１４を
共有する状態で部分的に重複することにより形成される
輪郭からなる上底部１５と、レーザ媒質１の面２に垂直
な平面鏡からなる２つの側部１６および１７とから構成
されている（以下、「二重楕円型反射面」という）。上
底部１５の輪郭を形成する２つの楕円１４．１５は、長
軸：短軸の長さ比＝ｚ：４のものであり、フラッシュラ
ンプ８は２つの楕円に共通する焦点軸１４上に配置され
ている。さらに、二重楕円型反射面の側部平面部１６．
１７の長さく高さ）Ｌは、上底部の幅Ｗの７７８に形成
されている。In this embodiment, the back surface of the housing 12 that supports the flash lamp 8 is a reflective surface 9, and the housing 12 as a whole constitutes a condenser. The reflective surface is formed by gold plating or the like. As shown in Figure 2, the reflective surface of the condenser has a cross-sectional shape in the direction perpendicular to the optical axis, and its long axis is in the same straight line 13.
The upper base part is formed by a contour formed by partially overlapping two upper ellipses 14 and 15 (straight line 13 is parallel to plane 2 of laser medium 1) while sharing one focal axis 14 of each. 15, and two side parts 16 and 17 made of plane mirrors perpendicular to the surface 2 of the laser medium 1 (hereinafter referred to as "double elliptical reflecting surfaces"). The two ellipses 14, 15 forming the contour of the upper base 15 are of a length ratio of major axis: minor axis = z: 4, and the flash lamp 8 is arranged on the focal axis 14 common to the two ellipses. has been done. Furthermore, the side plane portion 16 of the double elliptical reflective surface.
17 (length and height) L is formed to be 778 times the width W of the upper base.
この実施例の装置においては、フラッシュランプ８から
放射された光の一部は二重楕円型反射面の上底部１５で
反射して楕円の焦点１８および１９に実像を形成する。In the device of this embodiment, a portion of the light emitted from the flash lamp 8 is reflected by the upper base 15 of the double elliptical reflective surface to form a real image at the foci 18 and 19 of the ellipse.
また、側部平面部１６゜１７によって、フラッシュラン
プ８および実像１８．１９の鏡像２０，２１．２２およ
び２３が形成される。その結果、あたかも等間隔で配置
された７つの光源から光がレーザ媒質１に照射される状
態になるため、レーザ媒質１に照射される光は、その全
面にわたって均一となる。この実施例では、反射面の輪
郭を形成している楕円が、長軸／短軸の長さ比が２Ｉｎ
であるので、焦光器の幅（Ｗ）（レーザ媒質の幅とほぼ
同じ）の１７３間隔で７つの光源（擬似光源を含む）が
並ぶ。The side planes 16.degree. 17 also form mirror images 20, 21, 22 and 23 of the flashlamp 8 and the real image 18.19. As a result, the laser medium 1 is irradiated with light as if from seven light sources arranged at equal intervals, so that the light irradiated onto the laser medium 1 becomes uniform over its entire surface. In this example, the ellipse forming the outline of the reflective surface has a length ratio of 2In.
Therefore, seven light sources (including the pseudo light source) are lined up at intervals of 173 times the width (W) of the focuser (approximately the same as the width of the laser medium).
フォトダイオードを利用して、レーザ素子（Ｎｄ：ＧＧ
Ｇ）の表面２の各部位に照射される光の強度を測定した
ところ、中央部も両端部も同一であり、その均一性を確
認することができた。Using a photodiode, a laser element (Nd:GG
When the intensity of the light irradiated onto each part of the surface 2 of G) was measured, it was found that the intensity was the same at both the center and both ends, confirming its uniformity.
第３図は本発明の別の実施例である装置の上半部の、棒
状フラッシュランプに垂直な方向の縦断面図である。集
光器の反射面の上底部３１の断面形状は、長軸が同一直
線上に並ぶ４つの楕円であって、隣り合ういずれの２つ
の楕円も一つの焦点軸を共有するように部分的に重複し
ている４つの楕円により形成される輪郭により構成され
ている。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the upper half of a device according to another embodiment of the present invention, taken in a direction perpendicular to the rod-shaped flash lamp. The cross-sectional shape of the upper bottom part 31 of the reflective surface of the condenser is four ellipses whose long axes are aligned on the same straight line, and any two adjacent ellipses are partially shaped so that they share one focal axis. It is composed of a contour formed by four overlapping ellipses.
反射面の側壁３２は、レーザ媒質３３に垂直な平面鏡に
より構成されている。フラッシュランプ８は、隣り合う
２つの楕円間で共有されている３つの焦点軸のうち、２
つの焦点軸３４および３５の軸上に配置されている。焦
点軸３６．３７および ４３８上には２つのフラッシュ
ランプ８から放射された光が実像を結び、さらにこれら
２つのランプと３つの実像の鏡像が平らな側壁３２によ
り形成される結果、多数の光源（鏡像による擬似光源を
含む）によりスラブ型レーザ素子３３は光の照射を受け
ることになる。こうして、素子３３表面に照射される光
の強度は全面にわたって均一なものとなる。The side wall 32 of the reflective surface is constituted by a plane mirror perpendicular to the laser medium 33. The flash lamp 8 focuses on two of the three focal axes shared between two adjacent ellipses.
two focal axes 34 and 35. On the focal axes 36, 37 and 438, the light emitted by the two flash lamps 8 forms a real image, and mirror images of these two lamps and the three real images are formed by the flat side wall 32, resulting in a large number of light sources. The slab type laser element 33 is irradiated with light (including a mirror-image pseudo light source). In this way, the intensity of the light irradiated onto the surface of the element 33 becomes uniform over the entire surface.
本発明のスラブ型レーザ発振器によると、スラブ型レー
ザ素子の全面にわたって照射される光が均一なため、レ
ーザ発振も均一であり、全断面にわたって均一な強度を
有する出力レーザビームが得られる。また、媒質内に熱
により誘起される歪の被照射部位による相違がなくなる
ため、それによるレーザ発振出力の低下が軽減される。According to the slab type laser oscillator of the present invention, since the light irradiated over the entire surface of the slab type laser element is uniform, laser oscillation is also uniform, and an output laser beam having uniform intensity over the entire cross section can be obtained. Furthermore, since there is no difference in thermally induced strain in the medium depending on the irradiated area, the resulting decrease in laser oscillation output is reduced.
本発明の発振器は、レーザビーム断面の強度に高い均一
性を要求されるマーキング、アニーリング等の加工に特
に有用である。The oscillator of the present invention is particularly useful for processing such as marking and annealing that requires high uniformity in the intensity of the laser beam cross section.
第１図および第２図は、本発明の実施例の装置を表わす
別々の方向の断面図であり、第３図は別の実施例の断面
図である。
１．３３ スラブ型レーザ素子（レーザ媒質）８
フラッシュランプ
１５．１６．１７，３１．３２ 集光器の反射面代理
人 弁理士 岩見谷 周 志
第１図
■
ニ
」
■
第２図
第３図1 and 2 are cross-sectional views in different directions representing an embodiment of the apparatus of the invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment. 1.33 Slab type laser element (laser medium) 8
Flash lamp 15.16.17, 31.32 Reflective surface agent of concentrator Patent attorney Zhou Iwamiya Figure 1 ■ Figure 2 ■ Figure 3
Claims (1)
全反射面側に該全反射面に平行に配された棒状ランプと
、該棒状ランプを挟んで全反射面に対して設けられた反
射面を有する集光器とを有するスラブ型レーザ発振器に
おいて、 前記集光器の反射面の棒状ランプに垂直な方向の断面形
状が、それぞれの長軸が前記全反射面に平行な同一直線
上に並びかつ隣接するもの同士が互に一部重複する２以
上の楕円により形成される輪郭からなる底部と、前記素
子の全反射面に垂直な直線からなる両端の側部とからな
ることを特徴とするスラブ型レーザ発振器。 ２）特許請求の範囲第１項記載のスラブ型レーザ発振器
であって、前記２以上の楕円の隣接するもの同士が１つ
の焦点を共有する状態で一部重複しているスラブ型レー
ザ発振器。 ３）特許請求の範囲第２項記載のスラブ型レーザ発振器
であって、前記隣接する２つの楕円の共通の焦点軸上に
棒状ランプが配置されているスラブ型レーザ発振器。[Scope of Claims] 1) A slab-type laser element, a bar-shaped lamp arranged parallel to the total-reflection surface on at least one of the total-reflection surfaces of the element, and a bar-shaped lamp disposed parallel to the total-reflection surface on both sides of the bar-shaped laser element; In a slab type laser oscillator having a condenser having a reflective surface provided at A bottom part consisting of a contour formed by two or more ellipses that are arranged on the same straight line and which overlap partially with each other, and side parts at both ends consisting of straight lines perpendicular to the total reflection surface of the element. A slab type laser oscillator characterized by: 2) A slab type laser oscillator according to claim 1, wherein the two or more adjacent ellipses partially overlap each other so as to share one focal point. 3) A slab type laser oscillator according to claim 2, wherein a bar lamp is arranged on a common focal axis of the two adjacent ellipses.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16517086A JPS6319889A (en) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | Slab type laser oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16517086A JPS6319889A (en) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | Slab type laser oscillator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6319889A true JPS6319889A (en) | 1988-01-27 |
Family
ID=15807187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16517086A Pending JPS6319889A (en) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | Slab type laser oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6319889A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03150472A (en) * | 1989-11-07 | 1991-06-26 | Hioki Ee Corp | Data storing method of waveform recorder |
-
1986
- 1986-07-11 JP JP16517086A patent/JPS6319889A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03150472A (en) * | 1989-11-07 | 1991-06-26 | Hioki Ee Corp | Data storing method of waveform recorder |
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