JPH0267783A - カスケード型レーザ発振器 - Google Patents
カスケード型レーザ発振器Info
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- JPH0267783A JPH0267783A JP21856988A JP21856988A JPH0267783A JP H0267783 A JPH0267783 A JP H0267783A JP 21856988 A JP21856988 A JP 21856988A JP 21856988 A JP21856988 A JP 21856988A JP H0267783 A JPH0267783 A JP H0267783A
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- lamp
- rod
- optical axis
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 12
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
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- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
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- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
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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
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/07—Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
- H01S3/08072—Thermal lensing or thermally induced birefringence; Compensation thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
- H01S3/0915—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
- H01S3/092—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp
- H01S3/093—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp focusing or directing the excitation energy into the active medium
- H01S3/0931—Imaging pump cavity, e.g. elliptical
Landscapes
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- Electromagnetism (AREA)
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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に関し、特にレーザ集光器を一
組の共振器内に縦続接続したカスケード型レーザ発振器
に関する。
組の共振器内に縦続接続したカスケード型レーザ発振器
に関する。
[従来の技術]
従来、この種のレーザ発振器は、レーザ励起ランプ位置
が、レーザロッドに対し、ある一定の方向に片寄って配
置されるS遣となっていた。
が、レーザロッドに対し、ある一定の方向に片寄って配
置されるS遣となっていた。
以下、図面を参照して説明する。
第4図(a)(b)は従来の4段カスケード型レーザ発
振器の平面図および正面図である。
振器の平面図および正面図である。
集光器e62、集光器f65、集光器g68、集光器h
71は、それぞれ楕円筒型をしており、これらの集光器
は直列配置されている。
71は、それぞれ楕円筒型をしており、これらの集光器
は直列配置されている。
また、それぞれの楕円筒型集光器の2つの焦点位置にラ
ンプe63、ロッドe64、ランプf66、ロッドf6
7、ランプg69、ロッドg70、ランプh72、ロッ
ドh73が1対ずつ平行に並んで配置されている。各ロ
ッドは光軸75上に配置され、その両端には出射ミラー
61と全反射ミラー74がロッド端面と平行になるよう
に配置され光共振器を形成している。また、各ランプ4
4図(a)に示すように光軸75に対し、ある間隔だけ
隔てた平行直線上に一列に片寄って配置される構造とな
っていた。
ンプe63、ロッドe64、ランプf66、ロッドf6
7、ランプg69、ロッドg70、ランプh72、ロッ
ドh73が1対ずつ平行に並んで配置されている。各ロ
ッドは光軸75上に配置され、その両端には出射ミラー
61と全反射ミラー74がロッド端面と平行になるよう
に配置され光共振器を形成している。また、各ランプ4
4図(a)に示すように光軸75に対し、ある間隔だけ
隔てた平行直線上に一列に片寄って配置される構造とな
っていた。
楕円筒型集光器62,65,68.71の一方の焦点位
置に配置された各ランプ63,66゜69.72が同時
に発光すると、それらの光は集光器の内面で反射され他
方の焦点位置に配置された各ロッドに集光され、ロッド
内の原子を励起し、エネルギー準位に反転分布を起させ
る。やがて、励起された原子の一部は自然に光子エネル
ギーを放出し基底状態に戻るが、その光子エネルギーは
ミラー61と71の間で往復(共振)し、他の励起原子
を誘導放出させ、光の増幅を行ないレーザ発振が起こる
。その一部は、出射ミラー61よりレーザ光として外部
に出射される。
置に配置された各ランプ63,66゜69.72が同時
に発光すると、それらの光は集光器の内面で反射され他
方の焦点位置に配置された各ロッドに集光され、ロッド
内の原子を励起し、エネルギー準位に反転分布を起させ
る。やがて、励起された原子の一部は自然に光子エネル
ギーを放出し基底状態に戻るが、その光子エネルギーは
ミラー61と71の間で往復(共振)し、他の励起原子
を誘導放出させ、光の増幅を行ないレーザ発振が起こる
。その一部は、出射ミラー61よりレーザ光として外部
に出射される。
また、上記構造でランプの励起光は集光器内面で一度反
射され、第4図(a>でロッド下面(ランプ側の面と反
対側の面)に吸収される量よりランプより直接ロッド上
面(ランプ側の面)に吸収される量の方が多くなり、こ
のときのレーザ光のビーム形状および強度分布は、第5
図(a)。
射され、第4図(a>でロッド下面(ランプ側の面と反
対側の面)に吸収される量よりランプより直接ロッド上
面(ランプ側の面)に吸収される量の方が多くなり、こ
のときのレーザ光のビーム形状および強度分布は、第5
図(a)。
<b>に示すようなランプ側に大きい強度を持つ片寄っ
た強度分布となっている。
た強度分布となっている。
第5図(c)、(d)についてはあとに説明する。
[発明が解決しようとする課題]
上述した従来のレーザ発振器は、レーザ励起ランプ位置
がレーザロッドに対して一方向に片寄って配置されてい
るなめ、集光器の段数が多くなる程レーザ光のビーム形
状および強度分布か第5図(a)、(b)の様に光軸に
対して対称にならずに励起ランプ方向(第5図(a)、
(b)ではX方向に励起ランプが配置されている。)に
片寄った強度分布となってしまう0例えば、レーザ光を
使用して物質の加工をする場合、加ニスボンド中心に最
大強度がなく、また、X方向とy方向のビーム幅が異な
ると、加工形状に均一性がなく加工精度が悪くなる欠点
がある。
がレーザロッドに対して一方向に片寄って配置されてい
るなめ、集光器の段数が多くなる程レーザ光のビーム形
状および強度分布か第5図(a)、(b)の様に光軸に
対して対称にならずに励起ランプ方向(第5図(a)、
(b)ではX方向に励起ランプが配置されている。)に
片寄った強度分布となってしまう0例えば、レーザ光を
使用して物質の加工をする場合、加ニスボンド中心に最
大強度がなく、また、X方向とy方向のビーム幅が異な
ると、加工形状に均一性がなく加工精度が悪くなる欠点
がある。
また、集光器が3段以上直列配置されているレーザ発振
器で集光器間の距離がランプ長より短かい場合、中間に
設置された集光器のランプ交換(ランプ破損またはラン
プ寿命の際の交換)が敗しく、集光器にランプ交換のた
めの機構を設けなければならないか、または集光器を一
度発振器から収り外しランプを交換した後、再度発振器
に収り付は光軸の微調整をしなければならないという課
題もある。
器で集光器間の距離がランプ長より短かい場合、中間に
設置された集光器のランプ交換(ランプ破損またはラン
プ寿命の際の交換)が敗しく、集光器にランプ交換のた
めの機構を設けなければならないか、または集光器を一
度発振器から収り外しランプを交換した後、再度発振器
に収り付は光軸の微調整をしなければならないという課
題もある。
本発明は従来のもののこのような課題を解決しようとす
るもので、レーザのビーム形状、強度分布を光軸に対し
て対称にできるカスケード型レーザ発振器を提供するも
のである。
るもので、レーザのビーム形状、強度分布を光軸に対し
て対称にできるカスケード型レーザ発振器を提供するも
のである。
[課題を解決するための手段〕
本発明のカスケード型レーザ発振器は各集光器に設置さ
れるレーザ励起ランプの位置を光軸を中心にして、36
0/N度ずつ傾けて配置して構成される。
れるレーザ励起ランプの位置を光軸を中心にして、36
0/N度ずつ傾けて配置して構成される。
[実施例]
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は、本発明の第1の実施例の側断面図である。
第1図(a)〜(e)で各ロッドは重なっている。また
、各集光器はそれぞれ同じ楕円筒型をしており、集光器
内の2つの焦点位置にロッドとランプが一対づつ配置さ
れている。第1図(a)〜(e)で、それぞれの集光器
は紙面に対して垂直方向に直列配置されている。
、各集光器はそれぞれ同じ楕円筒型をしており、集光器
内の2つの焦点位置にロッドとランプが一対づつ配置さ
れている。第1図(a)〜(e)で、それぞれの集光器
は紙面に対して垂直方向に直列配置されている。
第1図(a)は2段カスケード型レーザ発振器の集光器
およびロッド、ランプの構成図である。
およびロッド、ランプの構成図である。
ロッドA、ロッドB3を中心にして、ランプA4(集光
器AI)とランプB5(集光器B2)が180度傾0て
配置されている。
器AI)とランプB5(集光器B2)が180度傾0て
配置されている。
第1図(b)は3段カスケード型レーザ発振器の集光器
およびロッド、ランプの構成図である。
およびロッド、ランプの構成図である。
ロッドC−ロッドE9を中心にして、ランプCl0(集
光器C6)、ランプD11(集光器D7)、ランプE1
2(集光器E8)はそれぞれ120度ずつ傾いている。
光器C6)、ランプD11(集光器D7)、ランプE1
2(集光器E8)はそれぞれ120度ずつ傾いている。
第1図(c)は4段カスケード型レーザ発振器の集光器
およびロッド、ランプの構成図である。
およびロッド、ランプの構成図である。
ロヅドF〜ロッド117を中心にし、0度、90度、1
80度、270度の位置にそれぞれランプF18(集光
器F13)、ランプH20(集光器ト(I5ン、ランプ
I21(集光器116)、ランプ019(集光器G 1
4 )か配置されている。
80度、270度の位置にそれぞれランプF18(集光
器F13)、ランプH20(集光器ト(I5ン、ランプ
I21(集光器116)、ランプ019(集光器G 1
4 )か配置されている。
第1図(d)は5段カスケード型レーザ発振器の集光器
およびロッド、ランプの構成図である。
およびロッド、ランプの構成図である。
ロッド0〜ロツドN27を中心にし、0度、72度、1
44度、216度、288度の位置にそれぞれランプJ
28(集光器J22) 、ランプに29(集光器に23
)、ランプM31(集光器M 25 ) 、ランプN3
2(集光器N32)、ランプL30(集光8N26)が
配置されている。
44度、216度、288度の位置にそれぞれランプJ
28(集光器J22) 、ランプに29(集光器に23
)、ランプM31(集光器M 25 ) 、ランプN3
2(集光器N32)、ランプL30(集光8N26)が
配置されている。
第1図(e)は6段カスケード型レーザ発振器の集光器
およびロッド、ランプの構成図である。
およびロッド、ランプの構成図である。
ロッド0〜ロツド]゛39を中心にし、0度、60度、
120度、180度、240度、300度の位置にそれ
ぞれランプ040(集光器033)ランプ”1’ Xl
5 (集光器T38)、ランプP41(集光器P34
)、ランプR43(集光器R43)ランプQ42(集光
器Q35)、ランプ544(集光器537)が配置され
ている。
120度、180度、240度、300度の位置にそれ
ぞれランプ040(集光器033)ランプ”1’ Xl
5 (集光器T38)、ランプP41(集光器P34
)、ランプR43(集光器R43)ランプQ42(集光
器Q35)、ランプ544(集光器537)が配置され
ている。
次に第1図(c)の4段カスケード型発振器を例にとっ
て図面を参照し詳しく説明する。
て図面を参照し詳しく説明する。
第2図は本発明を4段カスケード型レーザ発振器に適用
したときの一実施例の斜視図、第3図(a)(b)は第
2図の平面図および正面図である。
したときの一実施例の斜視図、第3図(a)(b)は第
2図の平面図および正面図である。
集光器a47、集光器b50.集光器c53、集光器d
56はそれぞれ同型で楕円筒型をしており、これらの集
光器は直列に配置されている。また、その楕円筒型集光
器の2つの焦点位置にそれぞれランプa48、ロッドa
49、ランプb51、ロッドb52、ランプc54、ロ
ッドc55、ランプd57、ロッドd58が1対ずつ平
行に並んで配置されている6各ロツドは光軸60上に配
置され、その両端には出力ミラー46と全反射ミラー5
9がロッド端面と平行になるように配置されている。ラ
ンプa48とランプd57は、X平面上で、光軸60を
中心線として対称線上に配置されている。また、ランプ
b51とランプc54は、y平面上で、光軸60を中心
線として対称線上に配置されている。
56はそれぞれ同型で楕円筒型をしており、これらの集
光器は直列に配置されている。また、その楕円筒型集光
器の2つの焦点位置にそれぞれランプa48、ロッドa
49、ランプb51、ロッドb52、ランプc54、ロ
ッドc55、ランプd57、ロッドd58が1対ずつ平
行に並んで配置されている6各ロツドは光軸60上に配
置され、その両端には出力ミラー46と全反射ミラー5
9がロッド端面と平行になるように配置されている。ラ
ンプa48とランプd57は、X平面上で、光軸60を
中心線として対称線上に配置されている。また、ランプ
b51とランプc54は、y平面上で、光軸60を中心
線として対称線上に配置されている。
以上の構成において、各ランプを同時に発光させると、
ミラー46と59の間で光の増幅が起こり、レーザが発
振する。
ミラー46と59の間で光の増幅が起こり、レーザが発
振する。
第5図(C)、(d)はこの時のレーザビーム形状とレ
ーザ光の強度分布を示している。レーザ光のビーム形状
は光軸(Z軸)に対してX方向X方向とも対称となり、
強度分布も中心に最大強度Y)をもつ分布が得られる。
ーザ光の強度分布を示している。レーザ光のビーム形状
は光軸(Z軸)に対してX方向X方向とも対称となり、
強度分布も中心に最大強度Y)をもつ分布が得られる。
また、第3図(a)(b)で各ランプを光軸方向に引き
抜く場合、左右の集光器と干渉し合わないように、ラン
プと集光器が段違い構造となっていることが望ましい。
抜く場合、左右の集光器と干渉し合わないように、ラン
プと集光器が段違い構造となっていることが望ましい。
第6図は本発明の第2の実施例の平面図および正面図で
ある。集光器i77、集光器j80、集光器に83、集
光器186は、それぞれ楕円筒型をしており、これらの
集光器は直列配置されている。また、それぞれの楕円筒
型集光器の2つの焦点位置にランプi78、ロッドi7
9、ランプj81、ロッドj82、ランプに84、ロッ
ドに85、ランプ」87、ロッドj88が1対ずつ平行
に並んで配置されている。各ロッドは光軸90上に配置
され、その両端には出射ミラー76と全反射ミラー89
がロッド端面と平行になるように配置され、4段カスケ
ード型レーザ発振器を形成している。また、各ランプは
X平面上に設置されており、ランプi78、ランプに8
4とランプj81、ランプJ87は、光軸90を中心線
とし対称線上に交互に配置されている6 以上の構成において、各ランプを同時に発光させると、
ミラー76と89の間で光の増幅が起こり、レーザが発
振する。
ある。集光器i77、集光器j80、集光器に83、集
光器186は、それぞれ楕円筒型をしており、これらの
集光器は直列配置されている。また、それぞれの楕円筒
型集光器の2つの焦点位置にランプi78、ロッドi7
9、ランプj81、ロッドj82、ランプに84、ロッ
ドに85、ランプ」87、ロッドj88が1対ずつ平行
に並んで配置されている。各ロッドは光軸90上に配置
され、その両端には出射ミラー76と全反射ミラー89
がロッド端面と平行になるように配置され、4段カスケ
ード型レーザ発振器を形成している。また、各ランプは
X平面上に設置されており、ランプi78、ランプに8
4とランプj81、ランプJ87は、光軸90を中心線
とし対称線上に交互に配置されている6 以上の構成において、各ランプを同時に発光させると、
ミラー76と89の間で光の増幅が起こり、レーザが発
振する。
この実施例では、各ランプをX平面上で交互に配置して
いるため、X方向においてのビーム形状および強度分布
の歪みが従来とくらべ改善されるほか、レーザ発振器に
おいてはX方向にスペースがいらないためコンパクトに
作ることができる利点がある。
いるため、X方向においてのビーム形状および強度分布
の歪みが従来とくらべ改善されるほか、レーザ発振器に
おいてはX方向にスペースがいらないためコンパクトに
作ることができる利点がある。
また、第6図(a)(b)で各ランプを光軸方向に引き
抜く場合、第1の実施例と同様、左右の集光器と干渉し
合わないように、ランプと集光器が段違い構造となって
いることが望ましい。
抜く場合、第1の実施例と同様、左右の集光器と干渉し
合わないように、ランプと集光器が段違い構造となって
いることが望ましい。
このようにすると、レーザのビーム形状、強度分布を光
軸に対に対称にできる。例えば、レーザ光により物質を
加工する場合、強度分布に対称性があり最大強度が中心
にあると、加ニスポット中心より放射状に熱の吸収か均
一に起り、加工形状および加工能率、加工精度が向上す
る。また、本発明のランプ配置にすることによりランプ
破損や、ランプ寿命の際のランプ交換が、光軸方向にラ
ンプを引き抜くだけで容易に行なうことができ、ランプ
交換の際にかかる時間が短縮される。
軸に対に対称にできる。例えば、レーザ光により物質を
加工する場合、強度分布に対称性があり最大強度が中心
にあると、加ニスポット中心より放射状に熱の吸収か均
一に起り、加工形状および加工能率、加工精度が向上す
る。また、本発明のランプ配置にすることによりランプ
破損や、ランプ寿命の際のランプ交換が、光軸方向にラ
ンプを引き抜くだけで容易に行なうことができ、ランプ
交換の際にかかる時間が短縮される。
[発明の効果]
以上説明したように本発明は、カスケード型固体レーザ
発振器において、各集光器に設置されるレーザ励起ラン
プの位置を光軸を中心にして、360/ランプ数度ずつ
傾けて配置することにより、レーザのビーム形状、強度
分布を光軸に対して対称にできる効果がある。
発振器において、各集光器に設置されるレーザ励起ラン
プの位置を光軸を中心にして、360/ランプ数度ずつ
傾けて配置することにより、レーザのビーム形状、強度
分布を光軸に対して対称にできる効果がある。
第1図は本発明の一実施例の左側面断面図、第2図は第
1図(c)の斜視図、第3図は第2図の平面図と正面図
、第4図は従来の4段カスケード型発振器の平面図と正
面図である。第5図は従来及び本発明のレーザ装置のビ
ーム形状と強度分布を示す図、第6図は本発明の池の実
施例の平面図と正面図である。
1図(c)の斜視図、第3図は第2図の平面図と正面図
、第4図は従来の4段カスケード型発振器の平面図と正
面図である。第5図は従来及び本発明のレーザ装置のビ
ーム形状と強度分布を示す図、第6図は本発明の池の実
施例の平面図と正面図である。
記号の説明=1・・・集光器A、2・・・集光器B、3
・・・ロッドA、ロッドB、4・・・ランプA、5・・
・ランプB、、46・・・出射ミラー、47・・・集光
器a、48・・・ランプa、49・・・ロッドa、59
・・・全反射ミラー、60・・・光軸、61・・・出射
ミラー、62・・・集光器e、63・・・ランプe、6
4・・・ロッドe、74・・・全反射ミラー、 75・
・・光軸、76・・・出射ミラー77・・・集光器i、
78・・・ランプi、79・・・ロッド1.89・・・
全反射ミラー 90・・・光軸。
・・・ロッドA、ロッドB、4・・・ランプA、5・・
・ランプB、、46・・・出射ミラー、47・・・集光
器a、48・・・ランプa、49・・・ロッドa、59
・・・全反射ミラー、60・・・光軸、61・・・出射
ミラー、62・・・集光器e、63・・・ランプe、6
4・・・ロッドe、74・・・全反射ミラー、 75・
・・光軸、76・・・出射ミラー77・・・集光器i、
78・・・ランプi、79・・・ロッド1.89・・・
全反射ミラー 90・・・光軸。
第5
(Q、)
五%
中心
工
l:PIむ
工
Claims (1)
- 1、1対の励起ランプと固体レーザロッドを含むレーザ
集光器を1組の共振器内にN段直列配置するカスケード
型レーザ発振器において、各集光器に配置されるレーザ
励起ランプの位置を前記レーザロッドの光軸を中心にし
て360/N度ずつ傾けて設置することを特徴とするカ
スケード型レーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21856988A JPH0267783A (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | カスケード型レーザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21856988A JPH0267783A (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | カスケード型レーザ発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0267783A true JPH0267783A (ja) | 1990-03-07 |
Family
ID=16722000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21856988A Pending JPH0267783A (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | カスケード型レーザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0267783A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5172388A (en) * | 1991-07-23 | 1992-12-15 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for an increased pulse repetition rate for a CW pumped laser |
| US5233624A (en) * | 1992-09-30 | 1993-08-03 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for an increased output for a pumped laser using a moving aperture |
-
1988
- 1988-09-02 JP JP21856988A patent/JPH0267783A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5172388A (en) * | 1991-07-23 | 1992-12-15 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for an increased pulse repetition rate for a CW pumped laser |
| US5233624A (en) * | 1992-09-30 | 1993-08-03 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for an increased output for a pumped laser using a moving aperture |
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