JPH03233988A - レーザー装置 - Google Patents

レーザー装置

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JPH03233988A
JPH03233988A JP3024890A JP3024890A JPH03233988A JP H03233988 A JPH03233988 A JP H03233988A JP 3024890 A JP3024890 A JP 3024890A JP 3024890 A JP3024890 A JP 3024890A JP H03233988 A JPH03233988 A JP H03233988A
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JP
Japan
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optical system
laser beam
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laser
pulse width
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Toshio Yoshida
寿夫 吉田
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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
    • H01S3/23Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2308Amplifier arrangements, e.g. MOPA
    • 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
    • H01S3/005Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping

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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザー発振器から放射された高品質のレ
ーザービームな増幅するMOPA (MasterOs
cillator Power Amplifier)
技術に関するものである。
〔従来の技術〕
第2図は、従来のレーザー装置を示す構成図である。図
において、(1)はレーザー発振器、(2)はレーザー
発振器(1)から放射されたレーザービーム、(3)は
レーザービーム(2)のパルス幅を伸長させるパルス幅
伸長光学系、(4)はパルス幅伸長光学系(3)から出
射されたレーザービーム、(5)はレーザービーム(4
)のビーム径を増幅器(6)の増幅有効断面の径に変換
するビーム径変換光学系、(7)はビーム径変換光学系
(5)から出射されたレーザービーム、(8)は増幅器
(6)から出射されたレーザービームである。
次に動作について説明する。レーザー発振器(1)から
放射されたパルス状の高品質な(ビーム径が小さく、パ
ルス幅が短く、発散角が小さい)レーザービーム(2)
をパルス幅伸長光学系(3)に入射させる。パルス幅伸
長光学系(3)は、第3図(a)に示すように、部分反
射鏡(3a)および全反射鏡(3b)、(3c)、(3
d)。
(3e)から構成されている。レーザービーム(2)は
、部分反射鏡(3a)を透過したレーザービーム(2a
)と、部分反射鏡(3a)で反射されたレーザービーム
(2b)とに分割される。部分反射鏡(3a)で反射さ
れたレーザービーム(2b)は、全反射鏡(3b)、(
3c)、(3d)、C36)で構成された遅延光路を伝
搬することによって、時間ρ/c、 (βは光路長、C
は光速)だけ遅延され、再び部分反射鏡(3a)に入射
して部分反射鏡(3a)で反射される。時間I2/C遅
延されたレーザービーム(2c)はレーザービーム(2
a)と重畳され、パルス幅伸長光学系に入射したレーザ
ービーム(2)のパルス幅は第4図のように伸長される
。なお、第4図は横軸に時間t、縦軸にパワーPを取っ
ており、(2a)(2c)は重畳されるレーザービーム
を示している。パルス幅伸長光学系(3)に入射したレ
ーザービーム(2)のビーム径d工、ビームの発散角(
全頂角)を01とすると、部分反射鏡(3a)で反射さ
れたレーザービーム(2b)は、光路長βを伝搬するこ
とによって、ビーム径βθ1増大し、d1+ρθ1にな
る。パルス幅伸長によって遅延されたレーザービーム(
2c)の径と部分反射鏡(3a)を直接透過したレーザ
ービーム(2a)の径との比D1すなわちD + = 
(d r+βθ+)/dtが大きくなればなるほど、パ
ルス幅伸長光学系(3)から出射されたレーザービーム
(4)の品質が悪くなる。
次いで、パルス幅伸長光学系(3)からビーム径変換光
学系(5)に入射したレーザービーム(4)の径は、ビ
ーム径変換光学系(5)から出射されるレーザービーム
(7)の径が増幅器(6)の増幅有効断面の径と一致す
るように変換されるビーム径変換光学系(5)から出射
されたレーザービーム(7)は増幅器(6)に入射され
てレーザー出力が増幅される。ただし、レーザービーム
(2C)の径とレーザービーム(2a)の径との比D1
が大きくなればなるほど増幅器(6)に入射するレーザ
ービーム(7)の品質が悪くなり、増幅器(6)におけ
る励起領域の利用率が低下する。その結果、増幅器(6
)から出射されたレーザービーム(8)のビーム品質お
よび出力が低下する。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のレーザー装置は以上のように構成されているので
、レーザービームの品質が悪くなり、レーザー出力が低
くなるなどの問題点があって。
この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、レーザービームの品質が高くなり、且つ、レ
ーザー出力が高くなるレーザー装置を得ることを目的と
する。
〔課題を解決するための手段] この発明に係るレーザー装置は、レーザー発振器とパル
ス幅伸長光学系との間にビーム径拡大光学系を配設した
ものである。
[作用〕 この発明において、パルス幅伸長光学系に入射するレー
ザービームの径はビーム径拡大光学系により拡大され、
パルス幅伸長光学系を出射するレーザービームの品質が
良くなり、増幅器から出射されるレーザービームは高品
質・高出力になる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、(1)、(2)、(3)。
(4)、(5)、(6)、(7)および(8)は上記従
来装置を示した第2図において示した同符号で示すもの
と同等のものである。次に(11)はレーザー発振器(
1)とパルス幅伸長光学系(3)との間に配設されたビ
ーム径拡大光学系、(12)はビーム径拡大光学系(1
1)から出射したレーザービームである。
上記のように構成されているレーザー装置においては、
レーザー発振器(1)から放射されたレーザービーム(
2)の径d、は、例えば凹レンズ(lla)と凸レンズ
(llb)から成るビーム径拡大光学系(11)によっ
てd2に拡大される。
レーザービーム(2)の発散角(全頂角)を01とする
と、径d2に拡大されたレーザービーム(12ンの発散
角θ2はθ2d2=θIdlで表わされる。ビーム径d
2、発散角θ2のレーザービーム(12)はパルス幅伸
長光学系(3)に入射する。パルス幅伸長光学系(3)
は、上記の従来装置の動作説明において第3図(a)に
記述したものと同様である。従って第3図(b)に示す
ようにレーザービーム(12)は、部分反射鏡(3a)
を透過したレーザービーム(12a)と、部分反射鏡(
3a)で反射されたレーザービーム(12b)とに分割
される。部分反射鏡(3a)で反射されたレーザービー
ム(12b)は、全反射鏡(3b)、(3c)、(3d
)、(3e)で構成された遅延光路を伝搬することによ
って、時間ρ/C(βは光路長、Cは光速)だけ遅延さ
れ、再び部分反射鏡(3a)に入射して、部分反射鏡(
3a)で反射される。再び部分反射されたレーザービー
ム(12c)はレーザービーム(12a)と重畳され、
レーザービーム(12)のパルス幅は伸長される。部分
反射鏡(3a)で反射されたレーザービーム(12b)
は、長さ4の遅延光路を伝搬することによってビーム径
がρθまたけ増大し、d2十ρθ2になる。部分反射鏡
(3a)において、遅延されたレーザービーム(12c
)の径と部分反射鏡(3a)を直接透過したレーザービ
ーム(12a)の径の比D2はDz=(d2+β02)
/d2で表わされる。ただし、ビーム径拡大光学系(1
1)を用いない場合のビーム径の比D1は、すでに記述
したようにD+=(d++ρθl/d、!である。
例えば、レーザービーム(2)をd、=10mmθ、=
1mradとし、遅延光路長βを5mとしたとき、ビー
ム径拡大光学系を配設しないときのビーム径の比D1は
DI=1.5となる。ビーム径拡大光学系(11)を配
設して、ビーム径を1.5倍2倍、3倍に拡大したとき
、ビーム径の比D2はそれぞれ1.22.1.13.1
.06になる。従って、ビーム径拡大光学系(11)に
よってビーム径を拡大することにより、ビーム径変換光
学系(5)に入射するレーザービーム(4)の品質が良
くなる。この結果、増幅器(6)に入射するレーザービ
ーム(7)の品質が向上するために増幅器(6)におけ
る励起領域の利用率が向上し、高品質で高出力のレーザ
ービーム(8)が得られる。
なお、上記実施例ではパルス幅伸長光学系(3)と増幅
器(6)との間にビーム径変換光学系(5)を設けたも
のを示したが、増幅器(6)の増幅有効断面の径が大き
い場合には、ビーム径変換光学系(5)を設けずに、ビ
ーム径拡大光学系(11)によって増幅器(6)に入射
されるレーザービーム(7)の径を増幅器(6)の増幅
有効断面の径と一致させてもよい。
また、上記実施例では、ビーム径拡大光学系(11)を
構成する光学部品として凹レンズ(11a)と凸レンズ
(llb)を設けた場合について説明したが、2枚の凸
レンズを設けた場合でも、上記実施例と同様の効果を奏
する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によればレーザー発振器とパル
ス幅伸長光学系との間にビーム径拡大光学系を配設した
ので、高品質で高出力のレーザービームが得られる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるレーザー装置の構成
図、第2図は従来のレーザー装置の構成図、第3図はパ
ルス幅伸長光学系を詳細に説明するための図、第4図は
パルス幅伸長光学系によりパルス幅が伸長されたパルス
を説明するための図である。 図において、(1)はレーザー発振器、(3)はパルス
幅伸長光学系、(5)はビーム径変換光学系、(6)は
増幅器、(11)はビーム径拡大光学系である。 なお、図中同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザー発振器とパルス幅伸長光学系と増幅器と
    からなるレーザー装置において、レーザー発振器とパル
    ス幅伸長光学系との間にビーム径拡大光学系を配設した
    ことを特徴とするレーザー装置。
JP3024890A 1990-02-08 1990-02-08 レーザー装置 Expired - Fee Related JP2940050B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005148550A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Gigaphoton Inc 光学的パルス伸長器および露光用放電励起ガスレーザ装置
JP2011215540A (ja) * 2010-04-02 2011-10-27 Mitsubishi Electric Corp 波長変換装置及びこれを用いた波長変換レーザ装置

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JP2005148550A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Gigaphoton Inc 光学的パルス伸長器および露光用放電励起ガスレーザ装置
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