JPH0541167U - マルチロツドレーザー発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 マルチロッドレーザー発振装置に係るもの
で、装置の起動性を高めるとともに、全体の発振効率低
下を防止するものである。 【構成】レーザー光発生用ロッド３相互の対向端面３
ａ，３ｂの凹状曲率半径が、両ミラー１，２と対向する
レーザー光発生用ロッドの端面の凹状曲率半径よりも大
きく形成され、あるいは、平面状に形成される。熱レン
ズ効果が生じるまでの比較的温度の低い状態で、レーザ
ー光のパスを光軸線Ｂに対してほぼ平行とし、レーザー
体積を大きくする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、マルチロッドレーザー発振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

Ｎｄ・ＹＡＧ等のロッドタイプの固体レーザーにおいては、大出力化を図るた めに、レーザー光発生用ロッドをカスケードに配列することが行なわれる。

【０００３】 図４は、マルチロッドレーザー発振装置の従来例を示すもので、同一光軸線Ｂ 上に、離間した位置で対向するリヤミラー１及び出力ミラー２と、両ミラー１， ２の間に介在状態の複数のレーザー光発生用ロッド３とが配置されている。 そして、複数のレーザー光発生用ロッド３に、それぞれアークランプ等の励起 光を当てることによって、レーザー光を発生させるとともに、両ミラー１，２の 間で往復させ、発振状態とするものである。

【０００４】 一方、レーザー発振装置では、励起エネルギーによって、レーザー光発生用ロ ッド３が加熱されてその温度が高くなるために、熱膨張差の発生や内部応力によ る屈折率の変化等に基づいて、光学的に凸レンズの性質を持つ熱レンズ効果と呼 ばれる現象が起こり易い。このため、図５に示すように、レーザー光発生用ロッ ド３の間のレーザー光のパスＰが、光軸線Ｂに対して屈折角θを持つようになる 。 この場合において、レーザー発生用ロッド３の内部の発振に寄与する体積、即 ち図５に破線で示す範囲のレーザー体積Ｖは、屈折角θが大きくなると減少する 傾向を示す。

【０００５】 したがって、図５に示すように、レーザー光発生用ロッド３の両端面３ａ，３ ｂにあっては、熱レンズ効果を見越して、例えば長さが１５２ｍｍ、直径が８ｍ ｍ程度のレーザー光発生用ロッド３の場合で、曲率半径が−２ｍとなる等の凹面 加工を予め施しておいて、発振効率を高めるようにしている。 さらに、レーザー光発生用ロッド３において、ロッド間の端面３ａと、両ミラ ー１，２と対向する端面３ｂとの曲率半径が同程度である場合には、ロッド−ミ ラー間距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ よりもロッド−ロッド間距離Ｌ_R が小さくなるように設定 して、光学的結合損失を小さくするようにしている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、図４に示した従来例のマルチロッドレーザー発振装置であると、その 起動初期には、レーザー光発生用ロッド３の温度が熱レンズ効果が生じる温度ま で高くなっていないため、レーザー光発生用ロッド３における端面の凹レンズ効 果が機能して、発生したレーザー光が外部に分散して損失となり易く、発振状態 に至るまでに大きな励起エネルギーを必要としてそのしきい値が高くなり、起動 性が損われる原因となる。

【０００７】 本考案は、これらの事情に鑑みてなされたもので、起動性を高めるとともに、 全体の発振効率低下を防止すること等を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

かかる課題を解決する手段として、二つの手段を提案している。 第１の手段は、同一光軸線上に、離間した位置で対向するリヤミラー及び出力 ミラーと、両ミラーの間に介在状態の複数のレーザー光発生用ロッドとをカスケ ード配列状態に配置してなるマルチロッドレーザー発振装置であって、レーザー 光発生用ロッド相互の対向端面の凹状曲率半径が、両ミラーと対向するレーザー 光発生用ロッドの端面の凹状曲率半径よりも大きく形成される構成を採用してい る。 第２の手段は、同一光軸線上に、離間した位置で対向するリヤミラー及び出力 ミラーと、両ミラーの間に介在状態の複数のレーザー光発生用ロッドとをカスケ ード配列状態に配置してなるマルチロッドレーザー発振装置であって、レーザー 光発生用ロッド相互の対向端面が平面状に形成され、両ミラーと対向するレーザ ー光発生用ロッドの端面が凹面状に形成される構成を採用している。

【０００９】

【作用】

第１の手段及び第２の手段にあっては、レーザー発振装置の起動時のように、 レーザー光発生用ロッドが高温状態となるまでの間は、ロッド相互の対向面が曲 率半径の大きなものあるいは平面状とされているために、レーザー光のパスが光 軸線に対してほぼ平行となり、レーザー体積が大きく設定されて速やかに発振状 態に導かれ、起動性が向上する。 また、レーザー光発生用ロッドの温度が上昇した場合には、両ミラーとの対向 端面が凹面状に設定されていることによって、パスを平行に戻すことが行なわれ 、かつ、ロッド間の距離を小さく設定しておくことによって、レーザー光の分散 現象を抑制する。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案に係るマルチロッドレーザー発振装置の実施例について、図１な いし図３を参照して説明する。 図１ないし図３の実施例にあっても、同一の光軸線Ｂの上に、離間した位置で 対向するリヤミラー１及び出力ミラー２と、両ミラー１，２の間に介在状態の複 数のレーザー光発生用ロッド３とをカスケード配列状態に配置して、マルチロッ ドレーザー発振装置を構成するようにしているが、複数のレーザー光発生用ロッ ド３の端面３ａ，３ｂの形状が、後述するように位置によって相違するものとな っている。

【００１１】 図１に示す第１の実施例にあっては、３本のレーザー光発生用ロッド３をリヤ ミラー１及び出力ミラー２の間に、間隔を空けて直列状態に配しているが、各レ ーザー光発生用ロッド３におけるロッド間の端面３ａにあっては、平面状または 凹面状で、その曲率半径が、例えば長さが１５２ｍｍ、直径が８ｍｍ程度のレー ザー光発生用ロッド３の場合で、曲率半径が−２ｍないし無限大（平面）となる ように設定される。

【００１２】 そして、両ミラー１，２と対向する端面３ｂにあっては、ロッド間の端面３ａ よりも、曲率半径の小さな凹面形状として、例えば−１ｍとなるように設定され る。

【００１３】 また、レーザー光発生用ロッド３にあっては、図２に示すように、そのロッド ホルダー１１の部分が短く形成されており、レーザー光発生用ロッド３を直列配 置する場合に、ロッド間距離Ｌ_s が、図４の場合のロッド間距離Ｌ_R よりも小さ くなるように設定される。

【００１４】 一方、図３に示す第２の実施例にあっては、２本のレーザー光発生用ロッド３ をリヤミラー１及び出力ミラー２の間に、間隔を空けて直列状態に配したものと しているが、端面３ａ，３ｂ、ロッド間距離Ｌ_s 等については、図１例に準じた ものとしている。

【００１５】 なお、図２において、符号１２はレーザー光発生用ロッド３の側部に適宜数配 される励起ランプ、１３は励起ランプ１２の回りを囲んで反射光をレーザー光発 生用ロッド３に集中させて励起させる反射筒、１４は励起ランプ１２を貫通させ た状態で支持するエンドプレートである。

【００１６】 このような構造であると、レーザー発振装置の起動時等において、レーザー光 発生用ロッド３が高温状態となるまでの間、言い換えると温度が低い間は、ロッ ド間の端面３ａが曲率半径の大きなものあるいは平面状とされているために、発 生したレーザー光のパスＰが光軸線Ｂに対してほぼ平行となる。したがって、レ ーザー体積Ｖが大きく設定されて、速やかに発振状態まで導かれ、起動性が向上 するものとなる。

【００１７】 また、レーザー光発生用ロッド３の温度が上昇すると、熱レンズ効果が生じて 、光軸線Ｂとレーザー光のパスＰとの間における屈折角θが大きくなる傾向が生 じるが、ロッド間距離Ｌ_s が小さく設定されているとともに、両ミラー１，２と 対向する端面３ｂが凹面状に形成されていることによって、パスＰを光軸線Ｂに 沿った平行状態に戻す作用が生じて、レーザー光の分散現象を抑制し全体の発振 効率低下を防ぐことができる。

【００１８】 ＜他の実施態様＞ 本考案にあっては、実施例に代えて次の技術を採用することができる。 （１）レーザー光発生用ロッド３のカスケード配列本数を複数の任意数とするこ と。 （２）レーザー光発生用ロッド３を励起するための励起ランプ１２の数及び配置 を任意に設定すること。 （３）ロッド間距離Ｌ_s を小さくするための任意手段を講じること。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係るマルチロッドレーザー発振装置によれば、 レーザー光発生用ロッド相互の対向端面の凹状曲率半径が、両ミラーと対向する レーザー光発生用ロッドの端面の凹状曲率半径よりも大きく形成される構成を採 用し、あるいは、その場合にあって、レーザー光発生用ロッド相互の対向端面が 平面状に形成される構成を採用しているから、以下の優れた効果が得られる。 （１） 熱レンズ効果が生じるまでの比較的温度の低い状態では、レーザー光の パスが光軸線に対してほぼ平行となり、レーザー体積が大きく設定されて速やか に発振状態に導かれ、起動性を向上させることができる。 （２） ロッド相互間の対向端面の凹状曲率半径が大きくあるいは平面とされる ことによって、レーザー体積の減少を抑制し、発振効率の向上が図れるとともに 、励起エネルギー量に対するレーザー出力量の対応性や直線性を改良することが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るマルチロッドレーザー発振装置の
第１の実施例を示す正面図である。

【図２】図１におけるマルチロッドレーザー発振装置の
要部を示す正断面図である。

【図３】本考案に係るマルチロッドレーザー発振装置の
第３の実施例を示す正面図である。

【図４】マルチロッドレーザー発振装置の従来構造例を
示す正面図である。

【図５】熱レンズ効果を説明するモデル図である。

【符号の説明】

１ リヤミラー ２ 出力ミラー ３ レーザー光発生用ロッド ３ａ 端面 ３ｂ 端面 １１ ロッドホルダー １２ 励起ランプ １３ 反射筒 １４ エンドプレート Ｐ パス Ｂ 光軸線

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一光軸線上に、離間した位置で対向す
   るリヤミラー及び出力ミラーと、両ミラーの間に介在状
   態の複数のレーザー光発生用ロッドとをカスケード配列
   状態に配置してなるマルチロッドレーザー発振装置であ
   って、レーザー光発生用ロッド相互の対向端面の凹状曲
   率半径が、両ミラーと対向するレーザー光発生用ロッド
   の端面の凹状曲率半径よりも大きく形成されることを特
   徴とするマルチロッドレーザー発振装置。
2. 【請求項２】 同一光軸線上に、離間した位置で対向す
   るリヤミラー及び出力ミラーと、両ミラーの間に介在状
   態の複数のレーザー光発生用ロッドとをカスケード配列
   状態に配置してなるマルチロッドレーザー発振装置であ
   って、レーザー光発生用ロッド相互の対向端面が平面状
   に形成され、両ミラーと対向するレーザー光発生用ロッ
   ドの端面が凹面状に形成されることを特徴とするマルチ
   ロッドレーザー発振装置。