JPH02260678A - レーザ装置 - Google Patents

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、レーザ発振をする機能とこの発振光の光増幅
を行う機能とを有するレーザ装置に関する。

［従来の技術］ 発振したレーザ光を光増幅して強力なレーザ光として取
り出すようにしたレーザ装置は従来より知られている。

第２図は従来のこの種のレーザ装置の一例を示すブロッ
ク図であり、第２図（ａ）は光増幅段が１段の場合、第
２図（ｂ）が光増幅段が２段の場合をそれぞれ示してい
る。

第２図（ａ）に示される装置においては、ガラスまたは
結晶からなるレーザ媒体２０１、全反射鏡２０２、反射
鏡２０３及び励起用ランプ２０４からなるレーザ発振段
によって発振された良質のレーザ光ｒ。を、励起用ラン
プ２０４ａによって励起されるガラスまたは結晶からな
るレーザ媒体２０１ａを通すことにより所定の増幅率で
増幅して大きな出力のレーザ光ｒ１として取り出してい
る。なお、前記各励起用ランンプ２０４及び２゜４ａは
それぞれ励起用ランプ駆動用電源２０５及び２０５ａに
よって駆動される。

第２図（ｂ）に示されるレーザ装置は、前記第２図（ａ
）に示されるレーザ装置の光増幅段に、さらに、もう１
段、光増幅段を設けたものである。

すなわち、レーザ媒体２０１ｂ、励起用ランンブ２０４
ｂ及び励起用ランプ駆動用電源２０５ｂからなる光増幅
段を設けたもので、これによりさらに強力なレーザ光ｒ
２を得るようにしたものである。

また、他の例として特開昭８２−１８９７７８号公報に
記載のものがある。

この例は、幅の広いスラブ型レーザ媒体を用い、このレ
ーザ媒体の一部でレーザ発振を行うとともに、この発振
したレーザ光を前記レーザ媒体の他の部位に入射させる
ことによりこの他の部位で光増幅を行うようにしたもの
である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述の第２図に示された従来のレーザ装置は
、光増幅段を１段設ける毎に、レーザ発振段と別個に、
該レーザ発振段とほぼ同程度かそれ以上の設備が必要と
なる。すなわち、光増幅段を構成するためには、少なく
ともレーザ発振段と同様のレーザ媒体、励起用ランプ及
び励起用ランプ駆動用電源等が必要となる。

このため、増幅段を複数にして、所望の大出力を有し、
良質のレーザ光を得るレーザ装置を構成しようとすると
、装置が複雑・大型となり、設置及び調整が困ｉとなる
とともに、製造価格も著しく高価なものになるという問
題点があった。

また、特開昭６２−１８９７７８号公報に記載のものは
、レーザ媒体として通常のレーザ発振用のレーザ媒体よ
り著しく幅の広い特殊な形状のものが必要になるととも
に、このレーザ媒体を励起するためには、励起用ランプ
として前記レーザ媒体の幅に応じて特殊なものを用いる
か、あるいは、複数のランプを用いることなどが必要と
なり、結局、前記第２図に示した例と同様の不都合が生
じてしまう。

本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、良
質で大出力のレーザ光が得られ、比較的単純な構成で、
小型に形成でき、設置・調整等も容易であり、かつ、製
造価格も安価にすむレーザ装置を提供することを目的と
したものである。

「課題を解決するための手段］ 本発明は、以下の構成とすることで上述の課題を解決し
ている。

レーザ発振をする機能と、該レーザ発振によって得られ
たレーザ光を増幅する光増幅機能とを備えたレーザ装置
であって、 レーザ発振によって得られたレーザ光の進路を変更して
、該レーザ光が前記レーザ発振を行うレーザ媒体中にお
いて該レーザ媒体におけるレーザ発振光路と異なる光路
を形成して通過するようにした光線進路変更手段を備え
たことを特徴とする構成。

［作用］ 前記構成において、前記光線進路変更手段の作用によっ
て、前記レーザ媒体によって発振されたレーザ光は、該
レーザ媒体中を、該レーザ媒体におけるレーザ発振光路
と異なる光路を形成するように通過する。したがって、
この通過中にレーザ光は増幅作用を受けるから、この光
を取り出すことにより前記発振レーザ光を増幅したレー
ザ光を得ることができる。この場合、レーザ発振と光増
幅とが１つのレーザ媒体で行なわれるから、光増幅のた
めに別個のレーザ媒体や励起用ランプ等を設ける必要が
なくなる。

［実施例］ （第１実施例） 第１図は本発明の第１実施例にがかるレーザ装置を示す
ブロック図である。この実施例は、レーザ媒体としてス
ラブ型レーザ媒体を用いた例である。以下、図面を参照
しながら第１実施例を詳述する。

第１図において、符号１はスラブ型レーザ媒体、符号２
及び３は、それぞれレーザ共振光路を形成するための全
反射鏡及び一部透過鏡、符号４は励起用ランプ、符号５
．６：　７．ｓは光線進路変更手段を構成する反射鏡で
ある。なお、図示しないが、前記励起用ランプ４は励起
用ランプ駆動電源によって駆動されるように構成されて
いる。

前記スラブ型レーザ媒体１は、長さ２４０’　ｍ　ｍ、
幅７０ｍｍ、厚さ２０ｍ　ｍの板状のレーザガラス（例
えば、ＨＯＹＡ株式会社製のＬＨＧ−５を適用できる）
の長手方向の端面を長手方向に対して６０’（第１図に
おける角度α）となるようにカットしたものである。な
お、この端面はブリュースター角となっていないため、
無反射コート（ＡＲコート）を施しである。

このスラブ型レーザ媒体１は、周知のように、前記全反
射鏡２及び一部透過鏡３を所定の配置関係で配置し、表
裏の面から前記励起用ランプ４゜４によって励起光を照
射することにより、前記レーザ媒体１中を前記表裏の面
で交互に全反射しつつジグザグ状に進行し、前記全反射
鏡２と一部透過鏡３との間を進行する共振光ｒを形成し
てレーザ発振を行い、レーザ光ｒｏを得るものである。

また、前記反射鏡５．６は、前記発振レーザ光ｒｏを反
射してその進行方向をかえ、前記レーザ媒体１のレーザ
共振光ｒの入・出射面から該レーザ媒体１に入射させる
。この場合の入射方向は、前記レーザ共振光ｒと異なる
光路を形成して前記レーザ媒体１中をジグザグ状に進行
して他方の端面から出射する方向である。

さらに、前記反射鏡７，８は、前記反射鏡５゜６によっ
て前記レーザ媒体１に入射させられたレーザ光ｒ。の他
方の端面からの出射光ｒ１の進路を変更して再度前記レ
ーザ媒体１に入射させるものである。この場合の入射方
向は、該レーザ光ｒ１が前記レーザ媒体１中を共振光ｒ
及び発振レーザ光ｒ□の光路とは異なる光路を進行して
他方の端面から光線ｒ２どなって射出するような方向で
ある。

上述の構成において、前記レーザ媒体１、全反射鏡２及
び一部透過鏡３でレーザ発振させて得たレーザ光ｒ。は
、前記レーザ媒体１を通過することによって光増幅され
て、ｒｏより強力なレーザ光ｒ１となる。さらに、この
レーザ光ｒ１は、再度レーザ媒体１を通過して光増幅さ
れ、さらに、強力なレーザ光ｒ２になる。なお、この場
合、共振光ｒ並びにレーザ光ｒｏ及びｒｌはそれぞれレ
ーザ媒体１中を別個の光路を通る。

この実施例によれば、通常のレーザ発振用のレーザ媒体
１個と、これを励起するための通常のレーザ発振用の１
組のレーザ媒体励起手段（励起用ランプ及び該ランプ駆
動用の電源等からなる）だけで、レーザ発振と光増幅と
を行うレーザ装置を構成できる。すなわち、これにより
、比較的単純な構成を有し、小型で、設置・調整等も容
易であり、製造価格も安価にすみ、かつ、良買で大出力
のレーザ光を得ることのできるレーザ装置を得ているも
のである。

（第２実施例） 第３図は本発明の第２実施例にががるレーザ装置の構成
を示す図である。この実施例もレーザ媒体としてスラブ
型レーザ媒体を用いた例である。

第３図において、符号２１はスラブ型レーザ媒体、符号
２２及び２３は、それぞれレーザ共振光路を形成するた
めの全反射鏡及び一部透過鏡、符号Ｐ１はプリズム、符
号Ｐｃはレーザ発振の際Ｑスイチをかけるためのボッケ
ルセル、符号Ｐ　Ｏ１は前記ボッケルセルＰｃ光共振器
損失変調を可能にするなめに共振光ｒを紙面に平行な直
線偏光にする偏光子、符号Ａ１は共振光ｒを２ｍｍ径の
ビームに絞って発振レーザ光ｒｏをＴＥＭ００の横モー
ドを有するレーザ光にするアパーチャである。

また、符号Ｐ２．Ｐ３はプリズム、符号Ｌ１゜Ｌ２．Ｐ
４．Ｐ５及びＰ６は、断面形状が２ｍｍ径の円形の発振
レーザ光ｒ□を、前記レーザ媒体２１の励起断面形状（
幅５０ｍ　ｍ、厚さ２０ｍ　ｍ　＞に近似した形状であ
る短軸３２ｍｍ、長軸６０ｍｍの楕円径の光ｒｏ１に整
形するビーム整形手段Ａ２を構成する球面レンズ及びプ
リズムである。なお、前記レンズＬ１及びＬ２は、断面
形状が２．ｍｍ径の円形レーザ光ｒ。を断面形状が３２
ｍｍ径の円形光に変える。また、第４図に示されるよう
に、前記プリズムＰ５及びＰ６は、それぞれに入射する
光の入射角θＢがブリュースター角となるように配置さ
れる。前記ビーム整形手段Ａ２は、前記発振レーザ光ｒ
ｏのビーム形状を前記レーザ媒体２１の入射端面とほぼ
同じ形状に整形して光増幅を有効に行えるようにするも
のである。

さらに、符号Ｐ７は柱状プリズムであり、第５図に示さ
れるように、前記プリズムＰ６から射出された楕円光の
長軸（短軸）を９０’回転して前記レーザ媒体２１の端
面に入射できるようにするとともに、Ｐ偏光となってい
た光をＳ偏光に変換する。

また、符号Ｐ　ｏ　２はＳ波を反射しＰ波を透過する偏
光板であり、前記柱状プリズムＰ７を射出したレーザ光
をｒ。１（Ｓ波）を反射して前記レーザ媒体２１に入射
させる。このレーザ光ｒ。１は前記レーザ媒体２１内で
１回目の光増幅を受けて該レーザ媒体２１の他方の端面
から光増幅されたレーザ光ｒ１となって出射する。

符号Ｍ１．Ｍ２は、前記レーザ媒体２１から射出された
レーザ光ｒ１を反射して再度前記レーザ媒体２１に入射
させる反射鏡である。また、符号Ｌ３．Ｌ４は前記レー
ザ媒体２１から出射して再度入射するまでの光路が長い
ことに起因して前記レーザ光ｒ１の横モードがくずれる
ことを防止するためのいわゆるイメージ・リレー１１を
構成する球面レンズである。なお１．このイメージリレ
ー　Ｉ　ｉを構成するレンズＬ３の焦点（ｆｌ　、　ｆ
２　）は、それぞれ、前記レーザ媒体２１の中点及び前
記反射鏡Ｍ１．Ｍ２を結ぶ線の中点にある。

このイメージ・リレー■１を通過したレーザ光ｒ１１は
再び前記レーザ媒体２１に入射する。この場合の入射角
は前記共振光ｒ及び射出光ｒ１と異なる角度である。前
記レーザ媒体２１に入射したレーザ光ｒ１１は該レーザ
媒体２１内で２回目の光増幅を受けて該レーザ媒体２１
の他方の端面から増幅されたレーザ光ｒ２となって出射
する。

符号Ｍ３は、前記レーザ光ｒ２を入射方向と同方向に反
射させる比較的小型の反射鏡、符号Ｌ５Ｌ６及びＡ３は
前記レーザ光ｒ２ビーム径を縮小して前記小型反射鏡Ｍ
３によって反射可能なビーム径の光ｒ２１とし、また、
この反射鏡Ｍ３によって反射された光ｒ２１をもとのビ
ーム径の光ｒ２２に戻す球面レンズ及びアパーチャであ
る。また、符号λ／４は、前記球面レンズＬ６と反射鏡
Ｍ３との間に配置された１７４波長板である。この１７
４波長板λ／４を通過することによって光はその偏光面
を４５°回転させられるから、これを２回通過した光ｒ
２２はＳ波からＰ波に変換させられて前記し一ザ媒体２
１に前記レーザ光ｒ２の出射方向と同じ方向から入射さ
せられる。このレーザ媒体２１に入射したレーザ光ｒ２
２は、該レーザ媒体２１内において３回目の光増幅を受
けてレーザ光ｒ３となって前記レーザ媒体２１の他方の
面から出射する。なお、前記球面レンズＬ５及びＬ６は
第２のイメージ・リレー■２を構成する。

前記レーザ光ｒ３は前記レーザ光ｒ１１（ｒｌ）と逆の
光路を辿り、レーザ光ｒ３１となって再度前記レーザ媒
体２１に入射する。該レーザ媒体２１に入射したレーザ
光ｒ３１は該レーザ媒体２１内で４回目の光増幅を受け
てレーザ光ｒ４となって前記レーザ媒体２１の他方の端
面から出射する。このレーザ光ｒ４はＰ波となっている
ことから、前記偏光板Ｐ　Ｏ２を透過する。

符号Ｐ８．Ｐ９はビーム断面整形手段Ａ４を構成するプ
リズムであり、前記レーザ光ｒ４のビーム断面を整形し
て、５０ｍ　ｍ　Ｘ　５０ｍ　ｍの矩形状のビームｒ４
１に整形して収り出すものである。なお、第３図では省
略しであるが、前記レーザ媒体２１の近傍には該レーザ
媒体２１の表裏の面に対向するように、励起用ランプが
設けられているとともに、この励起用ランプを駆動する
励起用ランプ駆動用電源が設けられている。また、前記
プリズムｐ１．Ｐ２．Ｐ４、柱状プリズムＰ７、偏光板
Ｐ０２、反射鏡Ｍｉ　、Ｍ２　、Ｍ３は、本発明におけ
る光線進路変更手段を構成するものである。

第６図は、前記第３図において各光線が前記レーザ媒体
２１を通過する際の光線路の説明図である。図に示され
るように、各光線ｒ、ｒｏ２．ｒ１１゜ｒ２２．ｒ３１
は、そのビームの中心と前記レーザ媒体２１の入射端面
の中心とがほぼ一致する前記レーザ媒体２１に入射する
。

また、第７図は前記レーザ媒体２１に光を入射させた場
合における入射角θ（入射光線が端面に垂直な直線りと
なす角度〉と、この光の前記レーザ媒体２１内で全反射
される回数との関係示す説明図である。なお、この場合
のレーザ媒体２１は、長さ２４０ｍｍ、幅７０ｍ　ｍ、
厚さ２０ｍ　ｍの板状のレーザガラス（例えば、ＨＯＹ
Ａ株式会社製のＬＨＧ−５）である。

上述の実施例においては、得られるレーザ光ｒ４１（Ｑ
スイッチによるジャイアントパルスレーザ光）は、発振
レーザ光ｒ□を４回光増幅したものであるから極めて強
力なものである。また、得られるレーザ光ｒ４１はＴＥ
Ｍ００の横モードを有する極めて良質なものである。す
なわち、この実施例によれば、通常のスラブ型レーザ媒
体である１つのレーザ媒体２１によって、レーザ発振を
行うとともに、発振したレーザ光を４回光増幅して極め
て強力でモードの良質なレーザ光を得ることを可能にし
ているものである。

しかも、光増幅のために前記レーザ媒体２１に入射され
る各光線のビーム断面形状が整形されて、このビーム断
面が前記レーザ媒体２１の断面とほぼ同じになるように
構成されている。したがって、光増幅作用が前記レーザ
媒体２１の全体で行われ、極めて効率のよい光増幅を行
うことを可能にしている。

（第３実施例） 第８図は本発明の第３実施例の構成を示す図であり、第
３図（ａ＞が平面図、第３図（ｂ）が側面図である。、
この実施例は、レーザ媒体として多角形をなした板状の
レーザ媒体３１を用いた例である。

第３図において、レーザ媒体３１と、該レーザ媒体３１
の両側部にそれぞれ配置された全反射鏡３２及び一部透
過鏡３３並びに励起用ランプ３４とによってレーザ発振
が行われる。発振されたレーザ光ｒ。は、反射鏡３５及
び３６によって光線進路を変更させられて前記レーザ発
振における共振光線ｒの方向と異なる方向から前記レー
ザ媒体３１に再度入射される。

前記レーザ媒体３１に入射したレーザ光ｒ”０は該レー
ザ媒体３１中を通過することにより光増幅を受けて増幅
されたレーザ光ｒ１となって前記レーザ媒体３１の他方
の端面から射出する。

この増幅されたレーザ光ｒ１は、さらに、反射鏡３７及
び３８によって反射されて進路を変更させられて前記共
振光ｒ及び増幅されたレーザ光ｒ１と異なる方向から再
度前記レーザ媒体３１に入射させられる。そして、前記
レーザ光ｒ１は２回目の光増幅を受けてさらに強力なレ
ーザ光ｒ２となって前記レーザ媒体３１から出射する。

この場合、前記反射鏡３５，３６，３７．３８が本発明
における光線進路変更手段を構成する。

これにより、強力なレーザ光ｒ２を得ることができる。

この実施例によっても、前記各実施例とほぼ同様の効果
を得ることができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、レーザ発振をする機能
と、該レーザ発振によって得られたレーザ光を増幅する
光増幅機能とを備えたレーザ装置であって、 レーザ発振によって得られたレーザ光の進路を変更して
、該レーザ光が前記レーザ発振を行うレーザ媒体中にお
いて該レーザ媒体におけるレーザ発振光路と異なる光路
を形成して通過するようにした光線進路変更手段を備え
たことを特徴とする構成としたことにより、良質で大出
力のレーザ光が得られ、比較的単純な構成で、小型に形
成でき１、設置・調整等も容易であり、かつ、製造価格
も安価にすむレーザ装置を得ているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例にがかるレーザ装置の構成
を示すブロック図、第２図は従来のレーザ装置の一例を
示すブロック図、第３図は第２実施例にがかるレーザ装
置の構成を示すブロック図、第４°図は第３図の一部拡
大図、第５図は第３図における柱状プリズムＰ７の説明
図、第６図は第３図におけるレーザ媒体２１中を通過す
る光線路の説明図、第７図はレーザ媒体への入射角と全
反射回数の関係を示す説明図、第８図は本発明の第３実
施例の構成を示す図である。 １．２１．３１・・・レーザ媒体、２．２２．３２・・
・全反射鏡、３，２３．３３・・・一部透過鏡、４゜２
４．３４・・・励起用ランプ、５，３５．６，３６゜７
．３７，８．３８．Ｍ工、Ｍ２　、Ｍ３・・・光線進路
変更手段を構成する反射鏡、Ｐｉ　、　Ｐ２　、　Ｐ４
・・・光線進路変更手段を構成するプ、リズム、Ｐ７・
・・光線進路変更手段を構成する柱状プリズム、ＰＯ２
・・・光線進路変更手段を構成する偏光板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　レーザ発振をする機能と、該レーザ発振によって得ら
   れたレーザ光を増幅する光増幅機能とを備えたレーザ装
   置であって、 レーザ発振によって得られたレーザ光の進路を変更して
   、該レーザ光が前記レーザ発振を行うレーザ媒体中にお
   いて該レーザ媒体におけるレーザ発振光路と異なる光路
   を形成して通過するようにした光線進路変更手段を備え
   たことを特徴とするレーザ装置。