JPH01270369A - レーザ装置 - Google Patents

レーザ装置

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JPH01270369A
JPH01270369A JP9850288A JP9850288A JPH01270369A JP H01270369 A JPH01270369 A JP H01270369A JP 9850288 A JP9850288 A JP 9850288A JP 9850288 A JP9850288 A JP 9850288A JP H01270369 A JPH01270369 A JP H01270369A
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JP
Japan
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laser beam
wavelength
laser
resonator
mirror
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Pending
Application number
JP9850288A
Other languages
English (en)
Inventor
Kimiharu Yasui
公治 安井
Masaaki Tanaka
正明 田中
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
Priority to JP9850288A priority Critical patent/JPH01270369A/ja
Publication of JPH01270369A publication Critical patent/JPH01270369A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/109Frequency multiplication, e.g. harmonic generation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Nonlinear Science (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] 本発明は波長変換機能を備えたレーザ装置に関するもの
である。
[従来の技術] 第8図はレーザハンドブック(オーム社昭和57年刊)
に開示された従来のレーザ装置の例としての固体レーザ
装置の断面図で、図中(1)は例えばYAGレーザの場
合Y   Nd  15012より3−x     X なるロッド状の結晶から形成された固体素子、(2)は
全反射ミラー、(3)はフラッシュランプ、(4)はそ
の電源、(5)は集光反射ミラー、(6)はガラス製の
出口ミラー、(7)は出口ミラー(8)の内面−ヒにコ
ーティングされたT I O2よりなる部分反射膜、(
8)は出口ミラー(6)の外面上および固体素子の両側
面上にコーティングされたS iO2よりなる無反射膜
、(9)はレーザ共振器内のレーザビーム、(10)は
出口ミラー(B)より出射されたレーザビーム、(11
)は外枠である。
次に動作について説明する。固体素子(1)はフラッシ
ュランプ(3)からの直接光および集光反射ミラー(5
)よりの反射光により励起され、レーザ媒質となるもの
である。一方向面上にコーティングされた部分反射膜(
7)により部分反射率を有する出口ミラー(6)と全反
射ミラー(2)とからなるいわゆる安定型共振器内に閉
じこめられたレーザビーム(9)は、両ミラー間を往復
するごとにレーザ媒質により増幅され、ある一定板上の
大きさになるとその一部が出口ミラー(6)を通して外
部にレーザビーム(■0)として出射される。
[発明が解決しようとする課題] 従来の固体レーザ装置は以上のように安定型共振器を用
いているため、発生するレーザビームは発散角の大きい
いわゆる高次モードである。この高次モードの度合いの
指標として、共振器内に発生しうる位相のそろった最低
次モードの断面直径とレーザ媒質の断面直径との比があ
る。この例では最低次モードは正規分布をもついわゆる
ガウスビームとなるため、その強度が中心の1/e2と
なる点で定義した断面直径φ。は、両ミラー間の距離を
Lル−ザビームの波長をλとし、それぞれの数値を入れ
ると となる。
一部レーザ媒質の断面直径は8龍であるから両者の比は
約15と大変大きく、この値から経験的に100次以上
の高次モードが通常発生しているものと判断される。従
ってそのレーザビームの発散角は10tlrad程度で
ある。
一般に焦点距離fの集光レンズによる集光スポットの径
φ は、概略的には発散角θに対してφ5−f11θ で表わされるので、集光スポットの径の大小は発散角θ
の大小に比例して決定される。したがって発散角θの大
小はレーザビームの集光性能そのものと云える。この例
における発散角10iradは、市販のCO2レーザ装
置と比較すると約10倍であり、したがって従来の固体
レーザ装置の集光性能はCO2レーザ装置の1/10で
あると云える。
本発明は従来装置の上記問題点を解消するためになされ
たもので、発散角の小さいレーザビームを得ることので
きるレーザ装置を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明に係るレーザ装置は、不安定型レーザ共振器内に
波長変換素子を配設するとともに、出口ミラー中央部の
部分反射膜に、レーザ共振器内の長波長レーザビームに
対しては高反射率、波長変換された後の低波長レーザビ
ームに対しては低反射率となるような波長選択性を具備
せしめた。
[作用] レーザ装置を上記のように構成したので、1次ビームに
対しては損失が小さく、したがってこれを共振器内にと
じこめ、一方波長変換された2次ビームに対しては損失
が大きくしたがって効率よく波長変換されたレーザビー
ムを発生する。
[発明の実施例] 第1図は本発明の一実施例を示すレーザ装置の断面図で
、図中(1)〜(12)は従来装置と同一または相当部
品、(20)は波長選択性部分反射膜、(21)はレー
ザビーム、(22)は波長選択素子である。
図において、出口ミラーの内面中央部にはT iO、S
 s O2の組み合せからなる波長選択柱部分反射膜(
20)がコーティングされており、同ミラーの内面周囲
部と外面にはS L O2の無反射膜(8)がコーティ
ングされている。波長選択性を有する部分反射膜(20
)は波長1.00μ傷のYAGレーザビームに対しては
高い反射率を、波長変換された 0.53μmの短波長
ビームに対しては低反射率を呈するように形成されてい
る。レーザビーム(21)は出口ミラー(6)と全反射
ミラー(2)とからなるレーザ共振器内に発生したレー
ザビームである。また波長選択素子(22)はKTP結
晶より形成され、出口ミラー(6)と固体素子(1)と
の間に配置される。
次に動作について説明する。固体素子(1)はフラッシ
ュランプ(3)からの直接光および集光反射ミー> −
(5)よりの反射光により励起されし・−ザ媒質となっ
ている。−刃出ロミラー(6)と全反射ミラー(2)と
からなるレーザ共振器内に発生したレーザビーム(9)
、(21)はこのレーザ媒質により増幅され、ある一定
量上の大きさになると、その一部がレーザビー/−(1
0)として外部に取り出される。
本レーザ装置においては、出口ミラー(8)と全反射ミ
ラー(2)どはいわゆるネガティブブランチの不安定型
共振器を構成している。レーザビーム(9)は固体媒質
で増幅されたのち、全反射ミラー(2)により集光され
、その周囲部は出口ミラー(6)の無反射膜(8)の作
用によりそのほとんどが外部に放出される。また中央部
はその一部が出口ミラー(6)内面中央部の部分反射膜
(20)の作用により外部にとり出され、残りの部分は
レーザビーム(21)として再びL=−ザ共振器内を往
復する。したがって外部のレーザビーム(10)は中づ
まり状となっている。またこのような不安定型共振器で
は位相のそろった最低次モードと高次モードとの損失の
差が安定型共振器にくらべて非常に大きくかつ毎往復レ
ーザビームは拡大されるため、数回往復後発生するレー
ザビームは大断面積の最低次モードのもののみとなるが
、この1次レーザビームは共振器内に配設された波長変
換素子(22)により波長変換されて、より短波長の2
次レーザビームとなる。ところで部分反射膜(20)は
上記したように長波長の1次レーザビームに対しては高
反射率(たとえば99%)を呈し、短波長の2次レーザ
ビームに対しては低反射率(たとえば5%)を呈するよ
うに構成されでいるので、長波長の1次レーザビームに
対してはロスが小さくしたがってきわめて効率よくこれ
を発生させることができる。またこの長波長の1次レー
ザビームも、波長変換素子(22)により短波長の2次
レーザビームに変換されると、ただちに共振器から外部
へ中づまり状のレーザビームとして放出されることにな
る。したがって発生されたレーザビームは部分反射膜(
20)の周囲からおもにリング状に出射される1次レー
ザビームと、部分反射膜(20)およびその周囲部から
中づまり状に出射される2次ビームとが混在することに
なる。
なお2次レーザビームのみを分離するには部分反射膜(
20)から出射されるレーザビームのみをとり出しても
よいが、1次レーザビームはリング状、2次レーザビー
ムは短波長かつ中づまり状であるため、後者の方が集光
特性がよいのでこの性質を利用すると効率よく両者を分
離できる。第2図は同一のレンズで集光した場合の集光
パターンの例を示すもので、(a)は】次レーザビーム
、(b)は2次レーザビームのパターンを示している。
1次レーザビームは多くのサイドビークをともなって集
光されるが、2次レーザビームはほとんどサイドビーク
をともなわずに集光される。したがって第3図に示すよ
うにレンズ(30)により出射レーザビーム(10)を
集光後、レンズ(30)の焦点の位置に2次レーザビー
ムの集光ビームの大半が通過できるアパーチャ(31)
を挿入すれば、1次レーザビームはこのアパーチャによ
りそのほとんどがカットされ、2次レーザビームのみを
ベワーの損失なく取出すことができる。
一般に発散角はレーザビームの断面径に逆比例し、波長
に比例する。したがって上記のようにして得られる2次
レーザビームの発散角を従来例のものと比較すると、本
発明ではレーザビームは毎往復ごとに拡大されるためレ
ーザビームの断面径は固体素子のものと同じ8I11で
、これは従来例の約15倍であり、一方波長は半分であ
るから、結局従来の約1/30の低発散角のレーザビー
ムが1)られていることになる。
なお本実施例では出口ミラー内面中央部の部分反射膜(
20)と周囲の無反射膜り8)とを通過するレーザビー
ム間の位相差は小さく問題とならなかったが、部分反射
膜(20)の構成によってはこれが問題となることも考
えられる。その場合は2次レーザビームに対して両レー
ザビーム間の位相差を打消す手段を設ければよく、たと
えば第4図1こ示すように、出口ミラー外面に段差(4
o)を形成することによってこれを実現できる。
また本実施例ではレーザミラー(2)を固体素子と別に
配置する例を示しているが、第5図に示すように一体化
してもよい。
また本実施例では全反射ミラー(2)からは集光状のレ
ーザビームが反射されて来る例を示したが、第6図に示
すように平行状のレーザビームが反射されるようにして
もよい。。
以上ネガティブブランチの不安定型共振器を使用する例
について述べたが、本発明はこれに限るものでなく、た
とえば第7図に示すようにポジティブブランチの不安定
型共振器であってもよい。
また固体レーザ装置に限らすレーザ媒質を使用するもの
であれば何でもよく、また波長変換素子について固体に
限るものでなく液体、気体のものでもよい。
[発明の効果] 本発明は不安定型レーザ共振器において、該共振器内に
波長変換素子を配設するとともに、出口ミラー内面上の
部分反射膜に波長選択性を具備せしめたので、効率よく
中づまり状の大断面積低発散角のレーザビームを得るこ
とができることとなった。
第1図は本発明の一実施例を示す固体レーザ装置の断面
図、第2図はレーザビームのパターンを示す線図で、(
a)は−次レーザビーム、(b)は二次レーザビームの
パターンの線図、第3図はフィルタを備えたレーザ装置
の構成図、第4図〜第7図は他の実施例を示すレーザ装
置の断面図、第8図は従来のレーザ装置の断面図である
図中(1)は固体素子、(2)は全反射ミラー、(6)
は出口ミラー、(7)は部分反射膜、(8)は無反射膜
、(9) 、 (10)はレーザビーム、(20)は波
長選択性を具備する部分反射膜、(21)はレーザビー
ム、(22)は波長変換素子、(30)はレンズ、(3
1)はアパーチャ、(40)は段差である。
なお図中同一符号は同−又は相当部分を示すものである
代理人 弁理士 佐々木 宗 治 第1図 第2図 (bl 第4図 第5図 第6図 第7図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内面に部分反射膜をコーティングした出口ミラー
    と、全反射ミラーとを対向配設し、その間に固体素子を
    介在させてなる不安定型レーザ共振器において、 上記ミラー間にレーザビームの波長変換素子を備えると
    ともに、 上記出口ミラーの部分反射膜に波長選択性を具備せしめ
    、 上記レーザ共振器内に発生する長波長のレーザビームに
    対しては高反射率を、短波長のレーザビームに対しては
    低反射率を呈するように構成したことを特徴とするレー
    ザ装置。
  2. (2)上記不安定型レーザ共振器において、出口ミラー
    より出射されたレーザビームを集光する光学系と、該光
    学系の焦点に配置されたアパーチャとよりなるフィルタ
    を備えている ことを特徴とする請求項第1項記載のレーザ装置。
JP9850288A 1988-04-22 1988-04-22 レーザ装置 Pending JPH01270369A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2709381A1 (fr) * 1993-08-24 1995-03-03 Spectra Physics Lasers Inc Oscillateur optique paramétrique à cavité résonante instable.

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5261491A (en) * 1975-11-13 1977-05-20 Comp Generale Electricite Device for deleting wavelength selection
JPS5547069U (ja) * 1978-09-20 1980-03-27
JPS61199686A (ja) * 1985-03-01 1986-09-04 Mitsubishi Electric Corp 不安定型レ−ザ共振器
JPS62189783A (ja) * 1985-12-19 1987-08-19 スペクトラ−フイジツクス・インコ−ポレイテツド レ−ザ−ダイオ−ドポンピング固体レ−ザ−

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