JP3065643B2

JP3065643B2 - レーザ増幅システム

Info

Publication number: JP3065643B2
Application number: JP2238923A
Authority: JP
Inventors: 延忠青木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-09-11
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 2000-07-17
Anticipated expiration: 2015-07-17
Also published as: JPH04119683A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は発振用レーザ装置と増幅用レーザ装置とを連
設して構成されたレーザ増幅システムに係り、特に発振
増幅されたレーザ光の損失割合を低減し、発振効率を高
めることができ、また運転時の操作性および安全性の向
上を図ったレーザ増幅システムに関する。

（従来の技術）発振用レーザ装置と複数の増幅用レーザ装置とを軸方
向に連設して構成され、増幅したレーザ光を得るための
レーザ増幅システムは、エネルギ開発分野、レーザ加工
分野、レーザによる半導体製造分野など広い技術分野に
おいて普及している。近年では、レーザ光によるウラン
燃料の濃縮工程における銅蒸気レーザ増幅システムの実
用化も進められている。

ウラン燃料の濃縮工程等に使用される従来のレーザ増
幅システムは、例えば第４図に示すように、レーザ光発
振用レーザ装置１と、このレーザ光発振用レーザ装置１
に光軸が一致するように配設された２基のレーザ光増幅
用レーザ装置2a,2bとで構成される。

個々のレーザ装置1,2a,2bは、第５図に示すように、
架台３上に取り付けられたレーザ発振管４および回路系
５と、上記レーザ発振管４および回路系５を囲む保護カ
バー６と、架台３内部に装備された駆動用電源７および
レーザ媒体供給排気装置８とから成る。

また第４図に示すように隣接する各レーザ装置1,2a,2
bの段間には、光軸を調整するための一対の反射ミラー
９が配設される。この反射ミラー９は第６図に示すよう
に光路内において回動自在に構成されており、回動角度
を変えることにより、入射した光l₁と反射したレーザ光
l₂との光軸位置を調整できるように構成されている。さ
らにレーザ光発振用レーザ装置１の両端部には、レーザ
共振器ミラー９が配設される。

発振用レーザ装置１の駆動用電源７がONになるとレー
ザ媒体供給排気装置８からレーザ発振管４内にレーザ媒
体が供給され、誘導放出によって特定波長の光から生成
され増幅される。増幅された光は、さらにレーザ装置１
の両端に配置されたレーザ共振器ミラー9,9を往復反射
を繰り返すことにより増幅され、レーザ光（基準ビー
ム）10として発振する。発振したレーザ光10は反射ミラ
ー９によって光軸位置を調整された後に増幅用レーザ装
置2a,2bに、順次入射し、ここでさらに増幅され、最終
的に増幅用レーザ装置2bから増幅レーザ光（増幅ビー
ム）11として出力される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら従来のレーザ増幅システムにおいては、
隣接するレーザ装置の各段間におけるレーザ光の光軸位
置を調整するための反射ミラーを装備しているため、レ
ーザ光の損失が大きくなる欠点があった。すなわち反射
ミラー表面で受光されたレーザビーム全体のうち、数％
が乱反射および吸収によって失われるため、特に多段に
増幅され、ビーム強度が大きくなったレーザ光が出力さ
れる後段側の増幅用レーザ装置の出力側においては、上
記の損失量も大きくなる。この損失量の増大は、必然的
にシステム効率の低下を招くとともに反射ミラーの損傷
を起こす原因となり、増幅段数が制限されるため高出力
のレーザ光が得にくくなる問題点がある。

一方、連設したレーザ装置の各光軸位置を調整するに
は、全てのレーザ装置を起動せしめ高強度のビームが発
振された状態で行なわなければならない。そのため運転
員が高強度のビームをハンドリングする際の安全性を確
保するために光路に配設された反射ミラーを遠隔操作で
きるように複雑なハンドリング機構を装備する必要があ
り、システムの製造原価が増大化する欠点があった。

さらに連設した各レーザ装置の構成機器は全て一体的
に架台等に固着された状態で配設される構造であるた
め、レーザ装置の一部に故障が生じた場合においても、
レーザ装置を設置した現場で修理を行なう必要があり、
さらに、修理を行なう間は全システムの運転を完全に休
止する必要があり、システムの運転効率が低下し易い問
題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、反射ミラー等の光学系によるレーザ光の損失を
解消し、高いシステム効率を達成でき、操作性および安
全性を大幅に高めたレーザ増幅システムを提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明に係るレーザ増幅システムは、上述した課題を
解決するために、レーザ光発振用レーザ装置と複数のレ
ーザ増幅用レーザ装置とをレーザ発振光の光軸に沿って
架台上に連設したレーザ増幅システムにおいて、上記各
レーザ装置は前記架台上に着脱自在に配置される一方、
各レーザ装置の水平方向位置および高さ方向位置を調整
する位置調整機構を、前記レーザ装置と架台との間に２
台ずつ、レーザ発振光の光軸方向に間隔をおいて配設し
たものである。

またレーザ光発振用レーザ装置は、光軸位置調整時に
使用する小出力レーザ光を発振する光軸調整用レーザ装
置を備えて構成するとよい。

（作用）上記構成に係るレーザ増幅システムによれば、各レー
ザ装置はレーザ発振管および付属機器をパッケージ内に
一体的に収容したユニットとして構成され、架台上に着
脱自在に配置される構造を有するため、機器等が故障し
た場合は、その機器等を内蔵したユニットを架台から取
り外し、予備のユニットに迅速に交換することが可能で
ある。したがってシステムの運転停止時間も短く、シス
テムの運転管理が極めて容易になる。

また各ユニットの水平方向位置および高さ方向位置を
調整する位置調整機構を設けているため、各ユニット内
のレーザ発振管の光軸位置を、従来の反射ミラーを使用
することなく調整することが可能になる。そのため反射
ミラーにおけるレーザ光の乱反射や吸収による損失がな
く、レーザ光の発振効率を大幅に向上させることができ
る。

さらに小出力レーザ光を発振する光軸調整用レーザ装
置を設けることにより、本運転に入る前に予め小出力の
レーザ光で各レーザ装置の光軸を調整することができ
る。すなわち従来のような本運転で使用する強度が大き
なレーザ光をハンドリングすることがないため、システ
ムの操作性および安全性を大幅に向上させることが可能
になり、さらに複雑な防護設備が不要となり、システム
の全体構成を大幅に簡素化することができる。

（実施例）次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説
明する。第１図は本発明に係るレーザ増幅システムの一
実施例を示す側断面図であり、第２図は各レーザ装置の
構成を示す側面図である。なお第４図および第５図に示
す従来例と同一の構成要素については同一符号を付し
て、重複した説明は省略する。

すなわち本実施例に係るレーザ増幅システムは、レー
ザ光発振用レーザ装置１と２基のレーザ光増幅用レーザ
装置2a,2bとを光軸に沿って架台３上に連設したレーザ
増幅システムにおいて、上記各レーザ装置1,2a,2bは、
レーザ発振管４と回路系５などの付属機器とをパッケー
ジ12内に一体的に収容したユニット13a,13b,13cとして
構成し、上記ユニット13a,13b,13cを架台３上に着脱自
在に配置する一方、各ユニット13a,13b,13cの水平方向
位置および高さ方向位置を調整する位置調整機構14を各
ユニット13a,13b,13cに設けて構成される。

各レーザ装置1,2a,2bは、例えば第２図に示すよう
に、レーザ発振管４および回路系５などの付属品を、保
護カバーを兼ねるパッケージ12内に一体的に収容したユ
ニット13a,13b,13cを架台３上に支持して構成される。
各ユニット13a,13b,13cは、架台３上に着脱自在に配置
され、架台３と各ユニット13a,13b,13cとの間には、ユ
ニット位置を調整する位置調整機構14が２台ずつ配設さ
れる。また架台３内の下部には、駆動用電源７およびレ
ーザ媒体供給排気装置８が配設される。

位置調整機構14は、例えば第３図に示すように、基台
15上に昇降自在に配設された昇降板16と、この昇降板16
に形成した溝17に嵌合し、光軸18に対して直角な水平方
向に移動自在に配設された水平板19とから構成される。
そして水平板19上に載置したユニット13a,13b,13cの水
平方向位置および高さ方向位置は、それぞれ水平板19の
移動量および昇降板16の昇降量によって調整され、任意
の位置に固定できるように構成されている。

また第１図に示すように、レーザ光発振用レーザ装置
１の両端には、それぞれレーザ共振基ミラー９が配置さ
れる一方、左端の光軸上には、光軸位置調整時に使用す
る小出力レーザ光20を発振する光軸調整用レーザ装置21
が予備的に配設される。光軸調整用レーザ装置21として
は、例えばHe−Neレーザ装置のような比較的に小出力の
レーザ光を発振する小型のレーザ装置が採用される。

本実施例に係るレーザ増幅システムを運転する場合に
は、まず光軸調整用レーザ装置21を駆動して小出力レー
ザ光20を発振せしめ、この小出力レーザ光20が各ユニッ
ト13a,13b,13c内のレーザ発振管４内の内部構造物と干
渉してビーム損失を生じないように光軸位置の調整を行
なう。この光軸調整は、各ユニット13a,13b,13cの下部
に設けた位置調整機構14を操作して行なう。すなわち第
３図に示す位置調整機構14の水平板19を移動させること
により水平方向の光軸位置を調整する一方、昇降板16を
昇降させることにより高さ方向の光軸位置を調整する。

そして光軸調整が完了した後に、各レーザ装置1,2a,2
bを起動し、所定の高強度のレーザ光10,11を発振せしめ
る。運転途中における光軸の微調整も上記位置調整機構
14によって随時行なう。そしてシステムを構成する機器
が故障した場合には、その機器を含むユニット13a,13b,
13cを架台３から取り外し、予備のユニットを架台に装
着する。

このように本実施例に係るレーザ増幅システムによれ
ば、各レーザ装置1,2a,2bはレーザ発振管４および付属
機器をパッケージ12内に一体的に収容したユニット13a,
13b,13cとして構成され、架台３上に着脱自在に配置さ
れる構造を有するため、機器等が故障した場合は、その
機器等を内蔵したユニット13a,13b,13cを架台３から取
り外し、予め準備した予備のユニットに迅速に交換する
ことが可能である。したがってシステムの運転停止時間
も短かく、システムの運転管理が極めて容易になる。

また各ユニット13a,13b,13cの水平方向位置および高
さ方向位置を調整する位置調整機構14を設けているた
め、各ユニット13a,13b,13c内のレーザ発振管４の光軸
位置を、従来の反射ミラー９（第４図）を使用すること
なく調整することが可能になる。そのため反射ミラーに
おける光の乱反射や吸収による損失がなく、レーザ光の
発振効率を大幅に向上させることができる。

さらに小出力レーザ光20を発振する光軸調整用レーザ
装置21を設けることにより、本運転に入る前に予め小出
力のレーザ光20で各レーザ装置13a,13b,13cの光軸を調
整することができる。すなわち従来のような本運転で使
用する強度が大きなレーザ光10,11をハンドリングする
ことがないため、システムの操作性および安全性を大幅
に向上させることが可能になり、さらに複雑な防護設備
が不要となり、システムの全体構成を大幅に簡素化する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明に係るレーザ増幅システ
ムによれば、レーザ光発振用レーザ装置およびレーザ光
増幅用レーザ装置は架台上に着脱自在に配置されるの
で、レーザ発振管および付属機器等が故障した場合は、
その機器等を内蔵したレーザ装置を架台から取り外し、
予備のレーザ装置に迅速に交換することが可能である。
したがって、レーザ増幅システムの運転停止時間も短か
く、システムの運転管理が極めて容易になる。

また、各レーザ装置の水平方向位置および高さ方向位
置を調整する位置調整機構を、前記レーザ装置と架台と
の間に２台ずつ、レーザ発振光の光軸方向に間隔をおい
て配設したので、各レーザ装置内のレーザ発振管の光軸
位置を、従来の反射ミラーを使用することなく調整する
ことが可能になる。そのため反射ミラーにおけるレーザ
光の混反射や吸収による損失がなく、発振増幅されたレ
ーザ光の損失割合を低減し、レーザ光の発振効率を大幅
に向上させることができ、また、位置調整機構の調整操
作によりレーザ発振光の光軸調整を各レーザ装置毎に独
立して行なうことができ、運転時の操作性および安全性
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザ増幅システムの一実施例を
示す側断面図、第２図は第１図に示すシステムを構成す
るレーザ装置の構成例を示す側面図、第３図は位置調整
機構の構成例を示す斜視図、第４図は従来のレーザ増幅
システムの構成例を示す側断面図、第５図は従来のレー
ザ増幅システムを構成するレーザ装置の構成例を示す側
面図、第６図は従来のレーザ増幅システムに使用されて
いる光軸調整用の反射ミラーを示す側面図である。１……レーザ光発振用レーザ装置、2a,2b……レーザ光
増幅用レーザ装置、３……架台、４……レーザ発振管、
５……回路系、６……保護カバー、７……駆動用電源、
８……レーザ媒体供給排気装置、９……レーザ共振器ミ
ラー、10……レーザ光（基準ビーム）、11……増幅レー
ザ光（増幅ビーム、）、12……パッケージ、13a,13b,13
c……ユニット、14……位置調整機構、15……基台、16
……昇降板、17……溝、18……光軸、19……水平板、20
……小出力レーザ光、21……光軸調整用レーザ装置。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光発振用レーザ装置と複数のレーザ
増幅用レーザ装置とをレーザ発振光の光軸に沿って架台
上に連設したレーザ増幅システムにおいて、上記各レー
ザ装置は前記架台上に着脱自在に配置される一方、各レ
ーザ装置の水平方向位置および高さ方向位置を調整する
位置調整機構を、前記レーザ装置と架台との間に２台ず
つ、レーザ発振光の光軸方向に間隔をおいて配設したこ
とを特徴とするレーザ増幅システム。
【請求項２】レーザ光発振用レーザ装置は、光軸位置調
整時に使用する小出力レーザ光を発振する光軸調整用レ
ーザ装置を備える請求項１記載のレーザ増幅システム。