JPH01270375A - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
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- JPH01270375A JPH01270375A JP9981988A JP9981988A JPH01270375A JP H01270375 A JPH01270375 A JP H01270375A JP 9981988 A JP9981988 A JP 9981988A JP 9981988 A JP9981988 A JP 9981988A JP H01270375 A JPH01270375 A JP H01270375A
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- laser
- laser beam
- resonator
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08081—Unstable resonators
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (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。
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〕
本発明は固体レーザ装置のレーザビームの高品質化に関
するものである。
するものである。
第１図、及び第１図は各々例えば特開昭５４−８１７９
４号公報に示された。従来のスラブ型固体レーザ装置を
示す斜視図および断面構成図である。図において、（１
）は光軸（６）に対して傾斜した端面を有し、光軸を直
交する断面がほぼ矩形のスラブ状レーザ媒質であり、光
学的平滑面０１）、（１３，端面（１３，Ｑ４１を有し
ている。第１図において、（２）は凹面全反射鏡、ωは
平面部分反射鏡でちり１両ミラー（２）。■によシレー
ザ共振器を構成している。（４）。
４号公報に示された。従来のスラブ型固体レーザ装置を
示す斜視図および断面構成図である。図において、（１
）は光軸（６）に対して傾斜した端面を有し、光軸を直
交する断面がほぼ矩形のスラブ状レーザ媒質であり、光
学的平滑面０１）、（１３，端面（１３，Ｑ４１を有し
ている。第１図において、（２）は凹面全反射鏡、ωは
平面部分反射鏡でちり１両ミラー（２）。■によシレー
ザ共振器を構成している。（４）。
１５）はレーザ媒質励起用の光源である。
次に動作について説明する。レーザ媒質（１）は励起用
光源（４）、 ＋５１の発光によって面（ｉｌｌ、（１
３を通して励起され、凹面反射鏡（２）、平面反射ｆｉ
８■からなるレーザ共振器によりレーザビームを生じる
。レーザビームは凹面反射鏡（２）、平面反射＠！■の
間を往復し、一部が出力として取シ出される。レーザビ
−ムの光路はレーザ媒質（１）外では、レーザ共振器を
構成する反射鏡（２）および■によって定まる光軸（６
）に一致する。レーザ媒質＋１）内では、レーザ媒質ｔ
ｌｌの長手方向端面αｊおよび（１４１への入出射によ
シレーザビームが屈折し１面αＤおよびα２に対しては
全反射をなすような角度となるため、レーザビームは光
路（７）で示されるようにジグザグの経路をたどる。レ
ーザビームがレーザ媒質（１）中を通過する際に反射の
平面を成す平面（８）はＰ平面として知られている。ま
た光軸（６）を含みながら平面（８）に対して垂直な平
面（９）はＳ平面として知られている。−搬にスラブ形
レーザ媒質（１）のＳ平面（９）内で測定された幅と、
Ｐ平面（８）内で測定された厚さとの比は通例１．５〜
２以上である。従って、平面（８）内では安定であシ、
平面（９）内では不安定であるような共振器を構成すれ
ば、レーザ媒質（１）の矩形断面に適合した断面を持つ
、収束性の良い低次横モードあるいは最低次横モードが
効率良く得られる。第１図においては平面部分反射鏡（
至）と、凹面全反射鏡（２）によシ、Ｐ平面（８）では
安定形、Ｓ平面（９）では不安定形となる共振器を構成
している。
光源（４）、 ＋５１の発光によって面（ｉｌｌ、（１
３を通して励起され、凹面反射鏡（２）、平面反射ｆｉ
８■からなるレーザ共振器によりレーザビームを生じる
。レーザビームは凹面反射鏡（２）、平面反射＠！■の
間を往復し、一部が出力として取シ出される。レーザビ
−ムの光路はレーザ媒質（１）外では、レーザ共振器を
構成する反射鏡（２）および■によって定まる光軸（６
）に一致する。レーザ媒質＋１）内では、レーザ媒質ｔ
ｌｌの長手方向端面αｊおよび（１４１への入出射によ
シレーザビームが屈折し１面αＤおよびα２に対しては
全反射をなすような角度となるため、レーザビームは光
路（７）で示されるようにジグザグの経路をたどる。レ
ーザビームがレーザ媒質（１）中を通過する際に反射の
平面を成す平面（８）はＰ平面として知られている。ま
た光軸（６）を含みながら平面（８）に対して垂直な平
面（９）はＳ平面として知られている。−搬にスラブ形
レーザ媒質（１）のＳ平面（９）内で測定された幅と、
Ｐ平面（８）内で測定された厚さとの比は通例１．５〜
２以上である。従って、平面（８）内では安定であシ、
平面（９）内では不安定であるような共振器を構成すれ
ば、レーザ媒質（１）の矩形断面に適合した断面を持つ
、収束性の良い低次横モードあるいは最低次横モードが
効率良く得られる。第１図においては平面部分反射鏡（
至）と、凹面全反射鏡（２）によシ、Ｐ平面（８）では
安定形、Ｓ平面（９）では不安定形となる共振器を構成
している。
従来の固体レーザ装置は以上のように、平面部分反射鏡
と凹面全反射鏡とでＳ平面における不安定形共振器が構
成されているので、共焦点型の不安定形共振器とならず
、凹面反射鏡からの反射レーザビームが平行ビームでな
く集束性のビームとなる。このため、励起されたレーザ
媒質を全てレーザビームで満たすことができなくなり０
発振効率が低下する。また平行ビームでないため、長距
離の伝送に適さない等の問題点があった。さらに平面部
分反射鏡の透過率の値によっては、Ｓ平面内における平
面部分反射鏡からの透過レーザビームと、その周囲、即
ち、平面部分反射鏡を通らない部分からのレーザビーム
の位相差が大キく、レンズによる集光時のスポットが小
さく絞れないという問題点があった。
と凹面全反射鏡とでＳ平面における不安定形共振器が構
成されているので、共焦点型の不安定形共振器とならず
、凹面反射鏡からの反射レーザビームが平行ビームでな
く集束性のビームとなる。このため、励起されたレーザ
媒質を全てレーザビームで満たすことができなくなり０
発振効率が低下する。また平行ビームでないため、長距
離の伝送に適さない等の問題点があった。さらに平面部
分反射鏡の透過率の値によっては、Ｓ平面内における平
面部分反射鏡からの透過レーザビームと、その周囲、即
ち、平面部分反射鏡を通らない部分からのレーザビーム
の位相差が大キく、レンズによる集光時のスポットが小
さく絞れないという問題点があった。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので１発振効率が向上されるとともに。
もので１発振効率が向上されるとともに。
伝送が容易に行え、かつ集光性の良いレーザビームを得
ることのできる固体レーザ装置を得ることを目的とする
。
ることのできる固体レーザ装置を得ることを目的とする
。
本発明に係る固体レーザ装置は、Ｐ平面においては安定
形弁振器を構成し、上記Ｐ平面に対して垂直なＳ平面に
おいては、共振器内レーザビームが平行となる不安定形
共振器を構成すると共（。
形弁振器を構成し、上記Ｐ平面に対して垂直なＳ平面に
おいては、共振器内レーザビームが平行となる不安定形
共振器を構成すると共（。
上記レーザ共振器を構成する出口ミラーは、上記Ｓ平面
において、中央が部分反射部０両端が無反射部で構成さ
れたものである・ さらに部分反射部と無反射部を通過するレーザビーム間
の位相差を打消す手段を設けることもできる。
において、中央が部分反射部０両端が無反射部で構成さ
れたものである・ さらに部分反射部と無反射部を通過するレーザビーム間
の位相差を打消す手段を設けることもできる。
本発明によるレーザ共振器はレーザ媒質を完全に満たす
低次横モードの平行ビームを効率よく発生し、さらに位
相差を少なくできるので、レンズ等による集光スポット
のパワー集中度が向上する。
低次横モードの平行ビームを効率よく発生し、さらに位
相差を少なくできるので、レンズ等による集光スポット
のパワー集中度が向上する。
以下１本発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の固体レーザ装置の斜視図であり。
従来技術を示す第６図に対応し、同一符号は同−又は相
当部分を示す。（２１は全反射鏡、（３）は中央部に部
分反射膜１周辺部に無反射膜をもつ出口ミラーであシ、
全反射鏡（２）と共にＰ平面（８１においては安定形弁
振器、Ｓ平面（９）においては不安定形共振器を構成す
る。第２図はＳ平面（９）における固体レーザ装置の断
面構成図であシ、第３図はＰ平面（８）における断面構
成図である。Ｏｎは出口ミラー（３）の内面中央部に施
された部分反射膜、０乃は出口ミラー（３）の内面外縁
部及び外面に施された無反射膜。
当部分を示す。（２１は全反射鏡、（３）は中央部に部
分反射膜１周辺部に無反射膜をもつ出口ミラーであシ、
全反射鏡（２）と共にＰ平面（８１においては安定形弁
振器、Ｓ平面（９）においては不安定形共振器を構成す
る。第２図はＳ平面（９）における固体レーザ装置の断
面構成図であシ、第３図はＰ平面（８）における断面構
成図である。Ｏｎは出口ミラー（３）の内面中央部に施
された部分反射膜、０乃は出口ミラー（３）の内面外縁
部及び外面に施された無反射膜。
（１Ｇは外部に取）出されたレーザビームである。また
（１０１）は出口ミラー（３）の中央部から取シ出され
たレーザビーム、 （１０２）はそのまわ〕から取り
出されたレーザビームである。
（１０１）は出口ミラー（３）の中央部から取シ出され
たレーザビーム、 （１０２）はそのまわ〕から取り
出されたレーザビームである。
次に動作について説明する。第３図に示された励起用光
源（４）、（５）によシレーザ媒質（１）が励起され。
源（４）、（５）によシレーザ媒質（１）が励起され。
レーザビームが発振する。Ｓ平面においては第２図の出
口ミラー（３）の中央部の部分反射膜（至）によシ拡大
反射されたレーザビーム（１ＯＳ）はレーザ媒質（１）
の端面α瘤によシ屈折し、光軸（６）に沿ってレーザ媒
質（１）内を全反射しつつ、ジグザグに進む。レーザ媒
質（１）の他の端面（［３から出射した上記レーザビー
ムは全反射鏡（２）により平行ビームに変換されレーザ
媒質（りに向って反射され、レーザ媒質（１）内での内
部全反射によるジグザグ経路を経て出口ミラー（３）に
戻るが、中央部に戻ったレーザビームは部分反射膜■に
より、一部は再び拡大反射され、−部は共振器外に向う
レーザビーム（１０１）となる。
口ミラー（３）の中央部の部分反射膜（至）によシ拡大
反射されたレーザビーム（１ＯＳ）はレーザ媒質（１）
の端面α瘤によシ屈折し、光軸（６）に沿ってレーザ媒
質（１）内を全反射しつつ、ジグザグに進む。レーザ媒
質（１）の他の端面（［３から出射した上記レーザビー
ムは全反射鏡（２）により平行ビームに変換されレーザ
媒質（りに向って反射され、レーザ媒質（１）内での内
部全反射によるジグザグ経路を経て出口ミラー（３）に
戻るが、中央部に戻ったレーザビームは部分反射膜■に
より、一部は再び拡大反射され、−部は共振器外に向う
レーザビーム（１０１）となる。
レーザビーム（１０１）は周辺部の無反射膜ＯＤを通っ
てきたレーザビーム（１０２）と合成され、中づまシの
レーザビームＯＱとして外部に取り出される。第４図は
レーザビームｑｌ）をレンズで集光した場合の強度分布
の計算例である。レーザビームはそのほとんどが中心近
くに集まっているため、ノ＜ワー集中度が向上したこと
がわかる。Ｐ平面においては出口ミラー（３）と全反射
鏡（２）は安定形共振器を構成するため、レーザビーム
は最低次モードで発振することが可能であり、このとき
レンズで集光した場合の強度分布はいわゆるガウス形と
な夛集光度が良い。従って、Ｐ平面、Ｓ平面ともビーム
の集光性が良く、パワー集中度が向上する。
てきたレーザビーム（１０２）と合成され、中づまシの
レーザビームＯＱとして外部に取り出される。第４図は
レーザビームｑｌ）をレンズで集光した場合の強度分布
の計算例である。レーザビームはそのほとんどが中心近
くに集まっているため、ノ＜ワー集中度が向上したこと
がわかる。Ｐ平面においては出口ミラー（３）と全反射
鏡（２）は安定形共振器を構成するため、レーザビーム
は最低次モードで発振することが可能であり、このとき
レンズで集光した場合の強度分布はいわゆるガウス形と
な夛集光度が良い。従って、Ｐ平面、Ｓ平面ともビーム
の集光性が良く、パワー集中度が向上する。
なお、上記実施例では、出口ミラー（３）として。
Ｐ平面では平面、Ｓ平面では凸面のシリンドリカルミラ
ーを、全反射鏡（２１としてはＰ、Ｓ平面における曲率
半径が等しいミラー構成を示したが、出口ミラー（３）
、全反射鏡（２１の曲率半径は、Ｐ平面においては安定
形、Ｓ平面においては不安定形となるように、Ｐ平面と
Ｓ平面とで独立して設定された組み合せのものであれば
良い。共振器の安定。
ーを、全反射鏡（２１としてはＰ、Ｓ平面における曲率
半径が等しいミラー構成を示したが、出口ミラー（３）
、全反射鏡（２１の曲率半径は、Ｐ平面においては安定
形、Ｓ平面においては不安定形となるように、Ｐ平面と
Ｓ平面とで独立して設定された組み合せのものであれば
良い。共振器の安定。
不安定は周知のいわゆるｇパラメータを用いれば設計で
きる。
きる。
また上記実施例では、出口ミラー（３）を通過するレー
ザビーム（１０１）と（１０２）ｌｊはとんど同位相で
合成されると仮定したが１部分反射膜（至）を通過する
レーザビーム（１０１）と無反射膜Ｃ（Ｉ）を通過する
レーザビーム（１０２）との間に大きな位相差が生じる
場合には両者の光路長に差を生じさせ０等位相化する手
段を備えれば良く、これは例えば第５図に示すように出
口ミラー（３）の出口面に段部（至）を設けることによ
シ実現できる。
ザビーム（１０１）と（１０２）ｌｊはとんど同位相で
合成されると仮定したが１部分反射膜（至）を通過する
レーザビーム（１０１）と無反射膜Ｃ（Ｉ）を通過する
レーザビーム（１０２）との間に大きな位相差が生じる
場合には両者の光路長に差を生じさせ０等位相化する手
段を備えれば良く、これは例えば第５図に示すように出
口ミラー（３）の出口面に段部（至）を設けることによ
シ実現できる。
さらに上記実施例では固体レーザ媒質として。
該レーザ媒質中でレーザビームが内部全反射をしつつジ
グザグ経路をとるものを示したが１本発明の主旨の達成
にはレーザビームのレーザ媒質内ジグザグ経路は必要な
く、レーザ媒質の断面の縦・横の比が大きく、念とえば
３以上であれば、レーザビームがレーザ媒質内をストレ
ートに通過しても良いことはもちろんである。この場合
、Ｐ平面に光軸と端面の鉛直ベクトルとで決定される平
面であり、Ｓ平面はこのＰ平面に垂直な平面となる。
グザグ経路をとるものを示したが１本発明の主旨の達成
にはレーザビームのレーザ媒質内ジグザグ経路は必要な
く、レーザ媒質の断面の縦・横の比が大きく、念とえば
３以上であれば、レーザビームがレーザ媒質内をストレ
ートに通過しても良いことはもちろんである。この場合
、Ｐ平面に光軸と端面の鉛直ベクトルとで決定される平
面であり、Ｓ平面はこのＰ平面に垂直な平面となる。
以上のように０本発明によればＰ平面においては安定形
共振器を構成し、上記Ｐ平面に対して垂直なＳ平面にお
いては、共振器内レーザビームが平行となる不安定形共
振器を構成すると共に、上記レーザ光振器を構成する出
口ミラーは、上記Ｓ平面において中央が部分反射部１両
端が無反射部となるように構成したので、レーザ媒質の
断面積にあった低次モードのレーザビームを効率よく得
ることかできると共に、伝送が容易で、かつ集光性の良
いレーザビームを得ることができる効果がある。
共振器を構成し、上記Ｐ平面に対して垂直なＳ平面にお
いては、共振器内レーザビームが平行となる不安定形共
振器を構成すると共に、上記レーザ光振器を構成する出
口ミラーは、上記Ｓ平面において中央が部分反射部１両
端が無反射部となるように構成したので、レーザ媒質の
断面積にあった低次モードのレーザビームを効率よく得
ることかできると共に、伝送が容易で、かつ集光性の良
いレーザビームを得ることができる効果がある。
さらに、上記部分反射部と上記無反射部を通過するレー
ザビーム間の位相差を打消す手段を設けることによって
、さらに集光性の良いレーザビームを得ることができる
効果がある。
ザビーム間の位相差を打消す手段を設けることによって
、さらに集光性の良いレーザビームを得ることができる
効果がある。
第１図は本発明の一実施例による固体レーザ装置を示す
斜視図、第２図は第１図のＳ平面での断面構成図、第３
図は第１図のＰ平面での断面構成図、第４図は本発明の
一実施例によるレーザ装置より出射するレーザビームの
集光性を示す光強度分布口、第５図は本発明の他の実施
例に係る出口ミラーを示す断面図。並びに第６図及び第
１図は各々従来の固体レーザ装置を示す斜視図および断
面構成図である。 ＋１１・・・レーザ媒質、【２）・・・全反射鏡、（３
）・・・出口ミラー、＋６１・・・光軸、（８）・・・
Ｐ平面、（９）・・・Ｓ平面、１３．αｊ・・・端面、
Ｇｌ・・・部分反射膜、 ＤＩ）・・・無反射膜、ａｌ
。 （１ｏ１）、 （１ｏ２） 、 （１ｏｓ）・・・レー
ザビーム、（至）・・・段部。 なお０図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
斜視図、第２図は第１図のＳ平面での断面構成図、第３
図は第１図のＰ平面での断面構成図、第４図は本発明の
一実施例によるレーザ装置より出射するレーザビームの
集光性を示す光強度分布口、第５図は本発明の他の実施
例に係る出口ミラーを示す断面図。並びに第６図及び第
１図は各々従来の固体レーザ装置を示す斜視図および断
面構成図である。 ＋１１・・・レーザ媒質、【２）・・・全反射鏡、（３
）・・・出口ミラー、＋６１・・・光軸、（８）・・・
Ｐ平面、（９）・・・Ｓ平面、１３．αｊ・・・端面、
Ｇｌ・・・部分反射膜、 ＤＩ）・・・無反射膜、ａｌ
。 （１ｏ１）、 （１ｏ２） 、 （１ｏｓ）・・・レー
ザビーム、（至）・・・段部。 なお０図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）光軸に対し傾斜した端面を有し、上記光軸と直交
する断面がほぼ矩形のレーザ媒質、及びこのレーザ媒質
をはさんで設けられた複数のミラーによりレーザ共振器
を構成するものにおいて、上記レーザ共振器は、上記光
軸と上記端面の鉛直ベクトルとで決定されるＰ平面にお
いては安定形共振器を構成し、上記Ｐ平面に対して垂直
なＳ平面においては、共振器内レーザビームが平行とな
る不安定形共振器を構成すると共に、上記レーザ共振器
を構成する出口ミラーは、上記Ｓ平面において中央が部
分反射部、両端が無反射部で構成されたことを特徴とす
る固体レーザ装置。 - （２）部分反射部と無反射部とを通過するレーザビーム
間の位相差を打消す手段を設けた請求項１記載の固体レ
ーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63099819A JP2666350B2 (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63099819A JP2666350B2 (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 固体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01270375A true JPH01270375A (ja) | 1989-10-27 |
| JP2666350B2 JP2666350B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=14257445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63099819A Expired - Fee Related JP2666350B2 (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2666350B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03188688A (ja) * | 1989-12-18 | 1991-08-16 | Mitsubishi Electric Corp | 固体レーザ装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5481794A (en) * | 1977-11-14 | 1979-06-29 | Gen Electric | Plane ponping laser |
| JPS6116585A (ja) * | 1984-06-18 | 1986-01-24 | ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ | 光共振空洞を持つ面ポンプ型長方形厚板レーザ装置 |
| JPS61199686A (ja) * | 1985-03-01 | 1986-09-04 | Mitsubishi Electric Corp | 不安定型レ−ザ共振器 |
| JPS61503066A (ja) * | 1984-08-20 | 1986-12-25 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 光学透過フィルタ |
-
1988
- 1988-04-22 JP JP63099819A patent/JP2666350B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5481794A (en) * | 1977-11-14 | 1979-06-29 | Gen Electric | Plane ponping laser |
| JPS6116585A (ja) * | 1984-06-18 | 1986-01-24 | ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ | 光共振空洞を持つ面ポンプ型長方形厚板レーザ装置 |
| JPS61503066A (ja) * | 1984-08-20 | 1986-12-25 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 光学透過フィルタ |
| JPS61199686A (ja) * | 1985-03-01 | 1986-09-04 | Mitsubishi Electric Corp | 不安定型レ−ザ共振器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03188688A (ja) * | 1989-12-18 | 1991-08-16 | Mitsubishi Electric Corp | 固体レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2666350B2 (ja) | 1997-10-22 |
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