JPH0247111B2 - - Google Patents
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- JPH0247111B2 JPH0247111B2 JP59043790A JP4379084A JPH0247111B2 JP H0247111 B2 JPH0247111 B2 JP H0247111B2 JP 59043790 A JP59043790 A JP 59043790A JP 4379084 A JP4379084 A JP 4379084A JP H0247111 B2 JPH0247111 B2 JP H0247111B2
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- Japan
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- erbium
- laser
- neodymium
- laser medium
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- 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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
-
- 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
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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
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- H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
- H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
- H01S3/1608—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth erbium
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、エルビウムレーザ媒質を光励起し
てレーザ光を発振させるエルビウムレーザの発振
装置に関する。
てレーザ光を発振させるエルビウムレーザの発振
装置に関する。
［従来技術］
エルビウムレーザから発振される波長1.54μｍ
のレーザ光は、目に安全なレーザ光、石英系フア
イバに対し損失の少ないレーザ光として最近注目
を浴びている。
のレーザ光は、目に安全なレーザ光、石英系フア
イバに対し損失の少ないレーザ光として最近注目
を浴びている。
一般に、エルビウムレーザはガラス中にエルビ
ウムイオンをドープして作られるが、それだけで
は発振が困難であるため増感剤としてイツテルビ
ウムイオンをドープし、フラツシユランプから発
生する光のうち波長1.0μｍの光をイツテルビウム
イオンが吸収してこのエネルギを無輻射遷移でエ
ルビウムイオンに移すことにより1.54μｍのレー
ザ光を発振させるものである。ところが、これで
はフラツシユランプの発光エネルギのうち波長
1.0μｍの光しかポンピングに利用できないから効
率が非常に低く、発振のしきい値も高くて実用性
が充分ではない。そこで、波長0.55μｍ付近に幅
広の光吸収帯を有していてイツテルビウムイオン
に比べてフラツシユランプの利用効率が高く、か
つポンピング光を吸収するとイツテルビウムイオ
ンが吸収可能の波長1.06μｍのレーザ光を発振す
るネオジムイオンをガラス中にドープすれば、効
率が高まるとともに、発振のしきい値も低下する
ことが期待される。
ウムイオンをドープして作られるが、それだけで
は発振が困難であるため増感剤としてイツテルビ
ウムイオンをドープし、フラツシユランプから発
生する光のうち波長1.0μｍの光をイツテルビウム
イオンが吸収してこのエネルギを無輻射遷移でエ
ルビウムイオンに移すことにより1.54μｍのレー
ザ光を発振させるものである。ところが、これで
はフラツシユランプの発光エネルギのうち波長
1.0μｍの光しかポンピングに利用できないから効
率が非常に低く、発振のしきい値も高くて実用性
が充分ではない。そこで、波長0.55μｍ付近に幅
広の光吸収帯を有していてイツテルビウムイオン
に比べてフラツシユランプの利用効率が高く、か
つポンピング光を吸収するとイツテルビウムイオ
ンが吸収可能の波長1.06μｍのレーザ光を発振す
るネオジムイオンをガラス中にドープすれば、効
率が高まるとともに、発振のしきい値も低下する
ことが期待される。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、単一のガラス中にエルビウムイ
オン、イツテルビウムイオンおよびネオジムイオ
ンをともに含有させようとしても、ネオジムイオ
ンを0.05％以上含有させるとエルビウムイオンか
らネオジムイオンにエネルギをバツクする反転現
象が生じてしまうためそれ以下に抑えなければな
らない反面、ネオジムイオン自体はガラス中に
0.2％以上含有されていないとネオジムレーザと
して波長1.06μｍのレーザ光を発振しないためそ
れ以上にしなければならない。したがつて、エル
ビウムイオン、イツテルビウムイオンおよびネオ
ジムイオンを単一のガラス中に含有させることに
よつて、フラツシユランプから発生する光のうち
波長0.55μｍ付近の光をネオジムイオンが吸収し
て発振した波長1.06μｍのレーザ光をイツテルビ
ウムイオンが吸収してエルビウムイオンから波長
1.54μｍのレーザ光を発振させるという３者の相
互作用は充分達成することができず、従来のとこ
ろ、この方法による発振効率はわずかに0.1％程
度である。
オン、イツテルビウムイオンおよびネオジムイオ
ンをともに含有させようとしても、ネオジムイオ
ンを0.05％以上含有させるとエルビウムイオンか
らネオジムイオンにエネルギをバツクする反転現
象が生じてしまうためそれ以下に抑えなければな
らない反面、ネオジムイオン自体はガラス中に
0.2％以上含有されていないとネオジムレーザと
して波長1.06μｍのレーザ光を発振しないためそ
れ以上にしなければならない。したがつて、エル
ビウムイオン、イツテルビウムイオンおよびネオ
ジムイオンを単一のガラス中に含有させることに
よつて、フラツシユランプから発生する光のうち
波長0.55μｍ付近の光をネオジムイオンが吸収し
て発振した波長1.06μｍのレーザ光をイツテルビ
ウムイオンが吸収してエルビウムイオンから波長
1.54μｍのレーザ光を発振させるという３者の相
互作用は充分達成することができず、従来のとこ
ろ、この方法による発振効率はわずかに0.1％程
度である。
［発明の目的］
この発明は上記のことから、励起用光源の発光
エネルギを有効に利用して波長1.54μｍのレーザ
光を効率よく発振させることのできるエルビウム
レーザの発振装置を提供することを目的とするも
のである。
エネルギを有効に利用して波長1.54μｍのレーザ
光を効率よく発振させることのできるエルビウム
レーザの発振装置を提供することを目的とするも
のである。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するため本発明は、エルビウム
イオン、イツテルビウムイオンおよびネオジムイ
オンの相互作用を有効に発揮させたエルビウムレ
ーザ発振装置を得たものである。すなわち、本発
明は、柱状体の励起光源と、エルビウムイオンを
含有したエルビウムレーザ媒質と、ネオジムイオ
ンを含有したネオジムレーザ媒質と、該各レーザ
媒質の両端面外方に分離配置された２組の全反射
鏡及び半透過鏡とを有し、 前記ネオジムレーザ媒質及びエルビウムレーザ
媒質は、共に前記励起光源に対して並列配置され
ると共に、両者の側面は前記励起光源の側面に互
いに異方向で指向し、 前記ネオジムレーザ媒質の、全反射鏡及び半透
過鏡は各々前記ネオジムイオンに対応した波長の
レーザ光に対して全反射及び半透過特性を有し、 前記エルビウムレーザ媒質の、全反射鏡及び半
透過鏡は各々前記エルビウムイオンに対応した波
長のレーザ光に対して全反射及び半透過特性を有
し、かつ、前記全反射鏡は前記ネオジムイオンに
対応した波長のレーザ光に対して透過特性を兼備
し、 更に、前記ネオジムレーザ媒質の前記半透過鏡
側の端面から発振したレーザ光を前記エルビウム
レーザ媒質の前記全反射鏡側の端面に導光する光
学的手段を設けたことを特徴とするものである。
イオン、イツテルビウムイオンおよびネオジムイ
オンの相互作用を有効に発揮させたエルビウムレ
ーザ発振装置を得たものである。すなわち、本発
明は、柱状体の励起光源と、エルビウムイオンを
含有したエルビウムレーザ媒質と、ネオジムイオ
ンを含有したネオジムレーザ媒質と、該各レーザ
媒質の両端面外方に分離配置された２組の全反射
鏡及び半透過鏡とを有し、 前記ネオジムレーザ媒質及びエルビウムレーザ
媒質は、共に前記励起光源に対して並列配置され
ると共に、両者の側面は前記励起光源の側面に互
いに異方向で指向し、 前記ネオジムレーザ媒質の、全反射鏡及び半透
過鏡は各々前記ネオジムイオンに対応した波長の
レーザ光に対して全反射及び半透過特性を有し、 前記エルビウムレーザ媒質の、全反射鏡及び半
透過鏡は各々前記エルビウムイオンに対応した波
長のレーザ光に対して全反射及び半透過特性を有
し、かつ、前記全反射鏡は前記ネオジムイオンに
対応した波長のレーザ光に対して透過特性を兼備
し、 更に、前記ネオジムレーザ媒質の前記半透過鏡
側の端面から発振したレーザ光を前記エルビウム
レーザ媒質の前記全反射鏡側の端面に導光する光
学的手段を設けたことを特徴とするものである。
［発明の実施例］
以下、図面に示すこの発明の実施例について説
明する。
明する。
図はこの発明の一実施例を示し、１は増感剤と
してイツテルビウムイオンを含有したエルビウム
レーザ媒質（エルビウムイオンを含有したガラス
レーザロツド）であつて、その左端面には波長
1.54μｍの光を半透過する蒸着膜が付され、また
右端面には波長1.54μｍの光は全反射するが波長
1.06μｍの光は透過する蒸着膜が付されている。
つまり、前者及び後者の蒸着膜が夫々エルビウム
レーザに対応した波長（1.54μｍ）を有するレー
ザ光に対して共振器を構成する全反射鏡と半透過
鏡に相当する。３はネオジムイオンを含有したネ
オジムレーザ媒質（ネオジムイオンを含有したガ
ラスレーザロツド）であり、ネオジムイオンに対
応した波長（1.06μｍ）を有するレーザ光を発振
させる共振器の全反射鏡と半透過鏡として、左端
面に波長1.06μｍ光を全反射する蒸着膜、右端面
に波長1.06μｍ光を半透過する蒸着膜を各々形成
している。２は柱状体から成り、励起光を発光す
る側面をその軸芯方向に配置している励起光源と
してのフラツシユランプである。図示する通り、
前述のネオジムレーザ媒質とエルビウムレーザ媒
質は、並列配置すると共に前記励起光源の側面に
対し各々の側面が指向する方向を相違させてい
る。このように、レーザ媒質と励起光源とを配置
することにより、励起光に含まれるネオジムレー
ザ及びエルビウムレーザの吸収波長成分が各々効
率良くネオジムレーザ媒質及びエルビウムレーザ
媒質に吸収されることになる。４はエルビウムレ
ーザ媒質１、フラツシユランプ２およびネオジム
レーザ媒質３を平行に並べて収容した容器状のラ
ンプハウスであつて、その内面はフラツシユラン
プ２の光をエルビウムレーザ媒質１およびネオジ
ムレーザ媒質３に有効に照射するため反射面状に
形成され、また冷却媒体流入口５から流入して冷
却媒体流出口６から流出する適宜の冷却媒体によ
つてランプハウス４全体が効果的に冷却されるよ
うになつている。７，７′はネオジムレーザ媒質
３の図中右端面から発振したレーザ光をエルビウ
ムレーザ媒質の図中右端面に導光する光学手段た
るミラーである。ミラー７，７′は図示しない適
宜の手段により、ランプハウス４の外側にそれと
一体に設けられている。エルビウムレーザは３準
位レーザであつて励起密度を高くする必要があ
り、一方ネオジムレーザは４準位レーザで動作す
るため、エルビウムレーザ媒質１の長さはネオジ
ムレーザ媒質３の長さより短いことが望ましく、
たとえばネオジムレーザ媒質３としてLHG７
（株式会社保谷硝子製ネオジム含有リン酸塩レー
ザガラス）を直径３〜４mm、長さ60mmに形成した
ものを使用した場合、エルビウムレーザ媒質１と
して直径３mm、長さ４〜10mmのものが適当であ
る。
してイツテルビウムイオンを含有したエルビウム
レーザ媒質（エルビウムイオンを含有したガラス
レーザロツド）であつて、その左端面には波長
1.54μｍの光を半透過する蒸着膜が付され、また
右端面には波長1.54μｍの光は全反射するが波長
1.06μｍの光は透過する蒸着膜が付されている。
つまり、前者及び後者の蒸着膜が夫々エルビウム
レーザに対応した波長（1.54μｍ）を有するレー
ザ光に対して共振器を構成する全反射鏡と半透過
鏡に相当する。３はネオジムイオンを含有したネ
オジムレーザ媒質（ネオジムイオンを含有したガ
ラスレーザロツド）であり、ネオジムイオンに対
応した波長（1.06μｍ）を有するレーザ光を発振
させる共振器の全反射鏡と半透過鏡として、左端
面に波長1.06μｍ光を全反射する蒸着膜、右端面
に波長1.06μｍ光を半透過する蒸着膜を各々形成
している。２は柱状体から成り、励起光を発光す
る側面をその軸芯方向に配置している励起光源と
してのフラツシユランプである。図示する通り、
前述のネオジムレーザ媒質とエルビウムレーザ媒
質は、並列配置すると共に前記励起光源の側面に
対し各々の側面が指向する方向を相違させてい
る。このように、レーザ媒質と励起光源とを配置
することにより、励起光に含まれるネオジムレー
ザ及びエルビウムレーザの吸収波長成分が各々効
率良くネオジムレーザ媒質及びエルビウムレーザ
媒質に吸収されることになる。４はエルビウムレ
ーザ媒質１、フラツシユランプ２およびネオジム
レーザ媒質３を平行に並べて収容した容器状のラ
ンプハウスであつて、その内面はフラツシユラン
プ２の光をエルビウムレーザ媒質１およびネオジ
ムレーザ媒質３に有効に照射するため反射面状に
形成され、また冷却媒体流入口５から流入して冷
却媒体流出口６から流出する適宜の冷却媒体によ
つてランプハウス４全体が効果的に冷却されるよ
うになつている。７，７′はネオジムレーザ媒質
３の図中右端面から発振したレーザ光をエルビウ
ムレーザ媒質の図中右端面に導光する光学手段た
るミラーである。ミラー７，７′は図示しない適
宜の手段により、ランプハウス４の外側にそれと
一体に設けられている。エルビウムレーザは３準
位レーザであつて励起密度を高くする必要があ
り、一方ネオジムレーザは４準位レーザで動作す
るため、エルビウムレーザ媒質１の長さはネオジ
ムレーザ媒質３の長さより短いことが望ましく、
たとえばネオジムレーザ媒質３としてLHG７
（株式会社保谷硝子製ネオジム含有リン酸塩レー
ザガラス）を直径３〜４mm、長さ60mmに形成した
ものを使用した場合、エルビウムレーザ媒質１と
して直径３mm、長さ４〜10mmのものが適当であ
る。
上記の発振装置は、フラツシユランプ２から発
生する光のうち波長1.0μｍの光が、エルビウムレ
ーザ媒質１に含有されたイツテルビウムイオンに
吸収されエルビウムレーザ媒質１をその側面から
励起させるとともに、フラツシユランプ２から発
生する光のうち波長0.55μｍ付近の光がネオジム
レーザ媒質の側面から供給されることにより励起
したネオジムレーザ媒質３から発振させた波長
1.06μｍのレーザ光が、ミラー７，７′を介してエ
ルビウムレーザ媒質１に含有されたイツテルビウ
ムイオンに吸収されエルビウムレーザ媒質１をそ
の端面から励起させる。そのため、フラツシユラ
ンプ２の発光エネルギのうち、イツテルビウムイ
オンが直接吸収する波長1.0μｍの光と、ネオジム
イオンが吸収する波長0.55μｍ付近の光とがとも
にエルビウムレーザ媒質１の励起に利用されるこ
とになり、側面からの励起と端面からの励起とが
重畳して、波長1.54μｍのエルビウムレーザ光が
効率よくしかも低いしきい値で発振することとな
る。
生する光のうち波長1.0μｍの光が、エルビウムレ
ーザ媒質１に含有されたイツテルビウムイオンに
吸収されエルビウムレーザ媒質１をその側面から
励起させるとともに、フラツシユランプ２から発
生する光のうち波長0.55μｍ付近の光がネオジム
レーザ媒質の側面から供給されることにより励起
したネオジムレーザ媒質３から発振させた波長
1.06μｍのレーザ光が、ミラー７，７′を介してエ
ルビウムレーザ媒質１に含有されたイツテルビウ
ムイオンに吸収されエルビウムレーザ媒質１をそ
の端面から励起させる。そのため、フラツシユラ
ンプ２の発光エネルギのうち、イツテルビウムイ
オンが直接吸収する波長1.0μｍの光と、ネオジム
イオンが吸収する波長0.55μｍ付近の光とがとも
にエルビウムレーザ媒質１の励起に利用されるこ
とになり、側面からの励起と端面からの励起とが
重畳して、波長1.54μｍのエルビウムレーザ光が
効率よくしかも低いしきい値で発振することとな
る。
なお、エルビウムレーザ媒質１にイツテルビウ
ムイオンを含有しない場合には、フラツシユラン
プ２による側面からの励起は困難となるが、ネオ
ジムレーザ媒質３からのレーザ光による端面から
の励起は可能である。またネオジムレーザ媒質３
に代えて、同様のレーザ光を発振するYAGレー
ザも使用可能である。
ムイオンを含有しない場合には、フラツシユラン
プ２による側面からの励起は困難となるが、ネオ
ジムレーザ媒質３からのレーザ光による端面から
の励起は可能である。またネオジムレーザ媒質３
に代えて、同様のレーザ光を発振するYAGレー
ザも使用可能である。
［発明の効果］
この発明は上記のように構成したので、励起用
光源の発生エネルギを有効に利用することがで
き、そのため波長1.54μｍのエルビウムレーザ光
を効率よくしかも低いしきい値で発振させること
ができる等のすぐれた効果を有するものである。
またこの発明による発振装置は、上記の効果に加
えて、全体をコンパクトに構成することができて
取扱いも容易である等の効果がある。
光源の発生エネルギを有効に利用することがで
き、そのため波長1.54μｍのエルビウムレーザ光
を効率よくしかも低いしきい値で発振させること
ができる等のすぐれた効果を有するものである。
またこの発明による発振装置は、上記の効果に加
えて、全体をコンパクトに構成することができて
取扱いも容易である等の効果がある。
図はこの発明の一実施例を示す断面図である。
１…エルビウムレーザ媒質、２…フラツシユラ
ンプ、３…ネオジムレーザ媒質、４…ランプハウ
ス、５…冷却媒体流入口、６…冷却媒体流出口、
７，７′…ミラー。
ンプ、３…ネオジムレーザ媒質、４…ランプハウ
ス、５…冷却媒体流入口、６…冷却媒体流出口、
７，７′…ミラー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 柱状体の励起光源と、エルビウムイオンを含
有したエルビウムレーザ媒質と、ネオジムイオン
を含有したネオジムレーザ媒質と、該各レーザ媒
質の両端面外方に分離配置された２組の全反射鏡
及び半透過鏡とを有し、 前記ネオジムレーザ媒質及びエルビウムレーザ
媒質は、共に前記励起光源に対して並列配置され
ると共に、両者の側面は前記励起光源の側面に互
いに異方向で指向し、 前記ネオジムレーザ媒質の、全反射鏡及び半透
過鏡は各々前記ネオジムイオンに対応した波長の
レーザ光に対して全反射及び半透過特性を有し、 前記エルビウムレーザ媒質の、全反射鏡及び半
透過鏡は各々前記エルビウムイオンに対応した波
長のレーザ光に対して全反射及び半透過特性を有
し、かつ、前記全反射鏡は前記ネオジムイオンに
対応した波長のレーザ光に対して透過特性を兼備
し、 更に、前記ネオジムレーザ媒質の前記半透過鏡
側の端面から発振したレーザ光を前記エルビウム
レーザ媒質の前記全反射鏡側の端面に導光する光
学的手段を設けたことを特徴とするエルビウムレ
ーザの発振装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59043790A JPS60189277A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | エルビウムレーザの発振装置 |
| US06/709,816 US4589118A (en) | 1984-03-09 | 1985-03-08 | Method of optical pumping of erbium-doped laser material and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59043790A JPS60189277A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | エルビウムレーザの発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60189277A JPS60189277A (ja) | 1985-09-26 |
| JPH0247111B2 true JPH0247111B2 (ja) | 1990-10-18 |
Family
ID=12673535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59043790A Granted JPS60189277A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | エルビウムレーザの発振装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4589118A (ja) |
| JP (1) | JPS60189277A (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6182488A (ja) * | 1984-09-29 | 1986-04-26 | Hoya Corp | 固体レ−ザ装置 |
| DE3546280A1 (de) * | 1985-12-28 | 1987-07-30 | Schott Glaswerke | Festkoerperlaserstaebe fuer hohe leistungen |
| WO1987004870A1 (en) * | 1986-01-30 | 1987-08-13 | Advanced Lasers Ltd. | A compact slab laser oscillator-amplifier system |
| US4782494A (en) * | 1986-05-30 | 1988-11-01 | Hughes Aircraft Company | Method of providing continuous lasing operation |
| FI82326C (fi) * | 1986-12-05 | 1991-02-11 | Lasermatic Oy | Laserhuvud. |
| US4794615A (en) * | 1987-06-12 | 1988-12-27 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | End and side pumped laser |
| JPH022190A (ja) * | 1988-06-14 | 1990-01-08 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ装置 |
| GB8821140D0 (en) * | 1988-09-09 | 1988-10-12 | British Telecomm | Laser systems |
| JPH02281776A (ja) * | 1989-04-24 | 1990-11-19 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ装置 |
| DE4101522A1 (de) * | 1991-01-19 | 1992-07-23 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Festkoerperlaser |
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1985
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