JPH0430587A - 固体レーザ共振器 - 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 この発明は、固体レーザ共振器の改良に関する。

従来の技術 従来、固体レーザにおいて、高効率に出力を増加するた
めにスラブ状の結晶を励起する方法が実施されている。

このスラブ状の結晶とは矩形板状で発振有効体積をロッ
ド状の結晶より大きくした結晶である。また近年半導体
レーザの高出力化に伴い、半導体レーザを励起用光源と
して用いて励起する固体レーザが出現している。複数の
半導体レーザのレーザ光を励起光に用いて高効率に高出
力化するために第４図に示す多端面励起型の半導体レー
ザ励起固体レーザが実用化されている。

第４図において、Ｎｄ　　；ＹＡＧ結晶１に対して励起
光が光ファイバ２を用いて付与されている。３は出力ミ
ラーであり、４は半導体レーザである。

発明が解決しようとする課題 しかし、スラブ状の結晶を用いる固体レーザおよび多端
面励起型固体レーザでは、レーザ光路がレーザ母材中を
ジグザグに通る。このため、レーザ光軸はレーザ結晶中
で少なくとも２つの方向性を持つことになる。もしレー
ザ光軸の一方をレーザ発振する結晶方向に合致させたと
しても、もう一方のレーザ光軸はレーザ発振する結晶方
向とは当然ズしたものになる。このもう一方のレーザ光
軸においてはレーザ媒質中にあってもレーザ発振に関与
しないだけでなく、多くの場合偏光特性やその他の性質
によって、レーザ発振の妨げとなる。

発明の目的 この発明は、結晶に方向性のあるレーザ媒質部材を用い
る固体レーザ共振器であり、共振器のレーザ光の光路の
光軸と結晶のレーザ発振方向を一致させ、かつ全体の形
状がコンパクトで、しかもレーザ光の励起を容易にして
レーザ光の高出力化をすることができる固体レーザ共振
器を提供することを目的とする。

発明の要旨 この発明は、特許請求の範囲に記載の固体レーザ共振器
を要旨としている。

課題を解決するための手段 第１図を参照する。

固体のレーザ媒質結晶であるレーザ媒質小片７〜１１が
レーザ発振する際に方向性を有する。対向するミラー５
、６）はレーザ光を通過するものであればよく等方性材
質たとえばクラウンガラス、フリントガラス等の光学ガ
ラスで作られている。レーザ媒質小片７〜１１とミラー
５．６によりジグザグ状の折り返し光路ＬＰを形成して
いる。この折り返し光路ＬＰに対応してミラー５．６間
に複数の固体のレーザ媒質小片７〜１１が配置されてい
る。

ミラー５．６とレーザ媒質小片７〜１１の境界面はレー
ザ光に対して無反射コーティング処理を施す。

各レーザ媒質小片７〜１１はレーザ発振において結晶の
方向性を有し、各レーザ媒質小片７〜１１の結晶の方向
性が折り返し光路ＬＰの光軸と一致する。励起光Ｌ２は
ミラー５゜６の外側から重畳してレーザ光Ｌ１を多段励
起して高出力のレーザ出力光Ｌ３を得るようになってい
る。

実施例　１ 第１図の好適な実施例を説明する。

［ミ　ラ　−　５　、　６　］ 一対のミラー５．６は、対向して互いに平行に配置され
ている。一対のミラー５．６は、等方性光学ガラスによ
り作られた平板である。

このような材質は入手容易でしかも加工も容易である。

これら一対のミラー５、６）に限らず、二対以上のミラ
ーを順次接合してミラーの長さ方向に面積を拡大してい
ってもよい。

ミラー５．６は、光軸の折り返し部においていわゆる裏
面鏡である。高反射ミラー３゜及び出力ミラー３１に向
かう光路の部分ではレーザ光Ｌ１に対して透過であり、
それ以外の部分ではレーザ光Ｌ１に対しては高反射であ
り、また励起光Ｌ２に対しては高透過率となるコーティ
ング処理がなされている。コーティング処理においては
コーティング材料として好ましくは誘電体多層膜が用い
られる。

励起光Ｌ２により生じるレーザ光Ｌ１はミラー５、６）
間においてジクザグ状の折り返し光路ＬＰを形成する。

［レーザ媒質小片７〜１１］ レーザ媒質小片７〜１１は、ロッド状のもので一軸結晶
または二輪結晶により作られている。レーザ媒質として
はＹＶＯ４、ＮＡＢ。

ＮＹＡＢがあり、ＹＶＯ４はＹＡＧ！：比ヘテ吸収バン
ドが広い結晶である。ＮＹＡＢはレーザ活性作用とＳＨ
Ｇ作用を有する結晶である。ＮＡＢは変換効率が高い結
晶である。レーザ媒質小片７〜１１の上面、下面は結晶
軸に対して斜面である。レーザ媒質小片７〜１１はレー
ザ発振するのに必要なゲインを得られる吸収長と回折損
失を無視できる大きさのクリアアパーチャを有する。そ
してレーザ媒質小片７〜１１を成す結晶はレーザ発振の
際に方向性を有する。各レーザ媒質小片７〜１１はミラ
ー５．６間にはさみ込むように配置する。各レーザ媒質
小片７〜１１におけるレーザ発振方向と共振するレーザ
光Ｌ１の光軸が一致するようになっている。

レーザ光Ｌ１と一致するレーザ光軸はレーザ媒質小片７
〜１１を通過する。各レーザ媒質小片７〜１１には、共
振器中のジグザグ光路ＬＰ（７）光路部ＬＺＩ、ＬＺ２
．ＬＺ３．ＬＺ４．ＬＺ５のうちの１本のみが通ってい
る。

そして、レーザ媒質小片７〜１１の結晶のレーザ発振方
向はレーザ光Ｌ１の光路と一致するようにスライスされ
ている。つまり、レーザ発振方向と各レーザ媒質小片７
〜１１の結晶軸を合せるために両端面は結晶軸に対して
所定の角度で斜めにスライスされているのである。また
レーザ媒質小片７〜１１の大きさが各レーザ媒質小片７
〜１１を通過するジグザク光路ＬＺ１．ＬＺ２．ＬＺ３
．ＬＺ４゜ＬＺ５に隣接するジグザク光路に影響を与え
ないように、ミラー５、６）やレーザ媒質小片７〜１１
の厚みを設定している。

［半導体レーザ２０〜２５コ 励起用光源である半導体レーザ２０〜２５は、連続励起
用のもので、励起光Ｌ２を発振する。励起光Ｌ２はミラ
ー５、６）に対して励起光Ｌ２の屈折光がレーザ光Ｌ１
と重なり合うような角度で入射される。半導体レーザ２
０と２３の励起光Ｌ２の方向は共振器中で光路部ＬＺ１
の方向に一致している。半導体レーザ２１と２４の各励
起光Ｌ２の方向は共振器中で光路部ＬＺ３の方向に一致
している。

半導体レーザ２２と２５の励起光Ｌ２の方向は共振器中
で光路部ＬＺ５の方向に一致している。

共振器には、高反射ミラー３０と出力ミラー３１が配置
されている。高反射ミラー３０はレーザ光に対して反射
率の高いコーティング（誘電体多層膜）が施された光学
ガラスで、出力ミラー３１はたとえばハーフミラであり
、レーザ光に対して吸収散乱のない材質の内側へハーフ
特性の反射膜を施している。

発振操作 半導体レーザ２０〜２５を駆動して各励起光Ｌ２を照射
する。これにより、出力ミラー３１と高反射ミラー３０
の間でレーザ光Ｌ１が共振して多段励起される。これに
より出力が共振増加されてレーザ出力光Ｌ３として出力
される。レーザ出力光Ｌ３はたとえばパワーが理想的に
は励起光の段数に比例する。波長はＮｄ　：　ＹＡＧの
場合１．０’６μｍでＹＬＦの場合１．０５３μｍであ
る。この際レーザ光Ｌ１はミラー５、６）で反射され各
レーザ媒質小片７〜１１を通るようにしてジグザグ状の
折り返し光路ＬＰを通る。

実施例　２ 第２図のようなミラーは、光軸折り返し部が裏面鏡でな
く表面鏡を用いて、ミラー１０５．１０６とレーザ媒質
小片１０７〜１１１との間隔を離しても配置しても励起
に関しては同様の効果を得ることができる。この場合、
レーザ媒質小片１０７〜１１１の保持については図示し
ない別の要素で行う。

実施例　３ 複数のレーザ媒質小片の少くとも１つを第３図のように
光学変調素子６０に置換することができる。はとんどの
光学変調素子は結晶に方向性を持つので、この共振器光
学系は光学変調素子に対しても、レーザ媒質の場合と同
様の効果を持つ。光学変調素子としてはたとえばＫＴＰ
、ＢＢＯ（ＳＨＧ素子やＱスイッチ）である。

ジグザク状の各光路ＬＺＩ〜ＬＺ５に対して必ずしも１
つのレーザ媒質小片を配置する必要はない。たとえばレ
ーザ媒質小片の代わりに空乏であっても、あるいはＳＨ
Ｇ結晶やＱスイッチのような非線形物質やその他の性質
をもつ物質で置換してもよい。このＳＨＧ結晶とは非線
形作用として基本波の波長を１／２とする軸性結晶であ
る。

レーザ媒質部材またはレーザ母材として結晶の方向性を
持たない材質を用いて同様の構成にすることによって、
入手や加工の容易な小型のレーザ母材を用いてレーザ媒
質を共振器軸の方向に励起することが容易にてきるので
レーザ出力光の高出力化と高品質化を同時に達成できる
。

共振器中の光路をジグザグにしてコンパクトにすること
ができ、入手、加工の容易な小型のレーザ媒質部材を複
数個使って高出力化することができるとともに複数個の
レーザ小片の保持と励起が容易である。

本発明の固体レーザ発振器は、たとえば眼科手術用の光
凝固装置やレーザ加工装置の光源に使用できる。

発明の効果 この発明によれば、等方性材質の対向したミラーにより
ジグザグ状の光路を形成し、これらのミラーの間に複数
のレーザ媒質部材を配置している。そしてこのレーザ媒
質部材に対してミラーの外側から励起光を重畳している
。このためコンパクトにすることができる。

また入手容易で加工容易なレーザ媒質部材により共振器
の光軸とレーザ発振の結晶方向性を一致させるので、ミ
ラー間を有効に用いて効率よくレーザ発振できる。そし
て対向したミラーの外側から複数の励起光により励起す
るのでレーザ出力光の高出力化および高品質化が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の固体レーザ共振器の実施例１を示す
図、第２図と第３図は別の実施例２．３を示す図、第４
図は従来の固体レーザ共振器を示す図である。 ５．６・・・・・・ミラー ７〜１１・・・レーザ媒質小片 ３０・・・・・・・・・高反射ミラー ３１・・・・・・・・・出力ミラー Ｌ１・・・・・・・・・レーザ光 Ｌ２・・・・・・・・・励起光 Ｌ３・・・・・・・・・レーザ出力光 Ｆｉｇ、２ ど３ ′ｅ！４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ジグザグ状の折り返し光路の光軸に沿って励起光を重
   畳してレーザ光を励起して共振しレーザ出力光を出力す
   る固体レーザ共振器において、等方性の材質で作られた
   対向したミラー（５、６）を有し、このミラー（５、６
   ）間にレーザ光（Ｌ１）のジグザグ状の折り返し光路（
   ＬＰ）を形成し、この折り返し光路（ＬＰ）に対応して
   ミラー（５、６）間に複数の固体レーザ媒質部材（７〜
   １１）を配置し、各固体レーザ媒質部材（７〜１１）は
   レーザ発振において結晶に方向性を有し、各固体レーザ
   媒質部材（７〜１１）の結晶の方向性が折り返し光路（
   ＬＰ）の光軸と一致し、対向したミラー（５、６）の外
   側から固体レーザ媒質部材の結晶を折り返し光路の軸に
   合せて励起光（Ｌ２）を重畳してレーザ光（Ｌ１）を励
   起して発振することを特徴とする固体レーザ共振器。