JPH0563268A - 固体レーザー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 紫外光を吸収し、レーザー発振に寄与する可
視光を放出する波長変換材２をレーザーロッド３と励起
ランプ１との間に介在させてなる固体レーザー装置。 【効果】 レーザーロッドに有害な紫外光を吸収し、レ
ーザー発振に寄与する可視光に変換するための波長変換
材を使用するため、レーザーロッドの寿命を延ばし、同
一ランプにて励起効率を向上させることができる。ま
た、液体色素を波長変換材料として利用したレーザーの
ように、その性能を維持するために頻繁に色素を交換し
なくても優れた性能を維持することができる。そのた
め、レーザーのメンテナンス、使用が簡略化でき、ラン
ニングコストも低い。また、励起効率が向上するため、
同一出力にて、従来レーザーより小型、低価格化が実現
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、固体レーザー装置に
関するものである。さらに詳しくは、この発明は、電気
・電子システム、通信・情報処理システム、さらにはそ
の他各種の産業分野において先端光応用技術に欠くこと
のできないレーザー装置であって、励起効率に優れ、高
性能、かつ長寿命の新しい固体レーザー装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】オプトエレクトロニクスに代
表される光技術の急速な発展は、レーザー技術について
もその高度化を強く求めており、特に、レーザー光源と
しての固体レーザーの高性能化への要望が高まってい
る。図８は、このような固体レーザーの発振のための装
置構成を例示し、また図９は、レーザー発振のレーザー
ロッド収納部の構成を例示したものである。

【０００３】この図８に示したように、レーザーロッド
収納部において、レーザーロッドが中心軸上におかれ、
この軸上に共振器を構成する２個の対向ミラーが配置さ
れる。このミラーの一方は全反射ミラー、他方はレーザ
ーを出射する半透過出力ミラーである。レーザーロッド
は、図９に示したように、ポンピング光源、つまり励起
用フラッシュランプで照射されてエネルギーを注入され
る。このとき励起ランプのエネルギーを効率よくロッド
に吸収させるため、ロッドとランプを囲んで集光用の反
射ミラーが設けられている。固体レーザーでは、励起ラ
ンプに注入されるエネルギーの数パーセントがレーザー
光に変換される。

【０００４】集光用の反射ミラーについては、たとえば
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に例示したように、楕円筒形
（ａ）、二重楕円筒形（ｂ）、あるいは回転楕円形
（ｃ）などがある。従来、このような装置の構成からな
るレーザー装置においては、励起ランプから発生する紫
外光がレーザーロッドを損傷するという問題があった。
そこで、このような損傷を低減しつつ、励起効率の向
上、高性能、長寿命化等を図るために、これまでにもい
くつかの対策が講じられている。たとえば、レーザー
ロッドの周囲にアルコール等の有機溶媒に溶かした色素
を循環させて励起ランプから放出される紫外光を吸収
し、レーザーの励起効率を向上させる例（図１１）や、
また、励起ランプとロッドの間に紫外光を吸収するガ
ラスを挿入した例、さらには、励起ランプの石英管に
セリウム（Ｃｅ）等を添加して紫外光を吸収させた例
（図１２）が知られてもいる。

【０００５】しかしながら、上記のまたはの装置の
場合は、励起ランプから発生した紫外光を吸収させるこ
とだけを目的としており、レーザー発振に寄与する対策
を講じたものではなかった。また、の色素を液体に溶
かして使用する例では、その性能を維持するためには頻
繁に色素を交換する必要があり、手間が掛かるばかり
か、色素が装置の周囲に付着して汚れる等の欠点があっ
た。

【０００６】そこで、この発明は、以上の通りの従来装
置の欠点を解消し、レーザーロッドに有害な励起ランプ
からの紫外光を除去すると共に、レーザー発振に寄与す
ることのできる新しい手段を採用し、励起効率の向上、
高性能化、長寿命化を図ることのできる新しい固体レー
ザー装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、紫外光を吸収し、レーザー発振
に寄与する可視光を放出する波長変換材をレーザーロッ
ドと励起ランプとの間に介在させてなることを特徴とす
る固体レーザー装置を提供する。すなわち、この発明に
おいては、レーザーロッドの紫外光による損傷を除去
し、かつ、レーザー発振に寄与する可視光を放出する波
長変換材をレーザーロッドと励起ランプとの間に介在さ
せて、レーザー発振のための励起効率を向上させること
を可能としている。

【０００８】この装置のための波長変換材としては各種
のものが使用でき、たとえば紫外光を吸収し、レーザー
発振に寄与する可視光を放出する２価の銅、セリウムな
どの物質を添加した石英からなる管状体あるいは板状体
等を使用することができる。そしてこの波長変換材は、
レーザーロッドの周囲または励起ランプの周囲に配設し
てもよいし、両者の中間に独立して配設してもよい。

【０００９】このような新しい構成からなるこの発明の
固体レーザー装置は、発光においては吸収波長より発光
波長が長い方に移るとの事象（図１３）を利用したもの
であって、レーザーロッドに有害な紫外光を吸収させ、
レーザー発振に寄与する可視光を放出する物質をレーザ
ーロッドと励起ランプとの間に配置することにより、レ
ーザーの励起効率を向上させることができるとの知見を
踏まえている。また、このような可視光の放出物質を固
体材料として配置することにより、液体色素を波長変換
材料とした従来のレーザー装置の短所である手間やメン
テナンスの欠点、さらには色素の劣化による出力の低下
等の問題を解決できるとの知見によってこの発明は完成
されている。

【００１０】

【実施例】以下、添付した図面に沿ってこの発明の固体
レーザー装置についてさらに詳しく説明する。図１およ
び図２は、この発明の実施例を示したものである。たと
えばこの図１および図２に示したように、励起ランプと
してのフラッシュランプ（１）の周囲に、波長変換材
（２）を管状に配置する。この波長変換材（２）には、
２価の銅を石英にドープしたものを使用する。

【００１１】このような構成とすることにより、フラッ
シュランプ（１）より出射された光のうちの紫外光がこ
の波長変換材（２）によって吸収され、可視光が放出さ
れる。これによって、レーザーロッド（３）、たとえば
Ｎｄ：ＹＡＧレーザーロッドの発振をより高効率化す
る。また、図３および図４は、レーザーロッド（３）の
周囲に管状の波長変換材（２）を配設したものである。
さらに図５は、以上の管状のものとは異なる板状の波長
変換材（４）を、フラッシュランプ（１）とレーザーロ
ッド（３）との間に配設した例を示している。

【００１２】たとえばこのような波長変換材（２）
（４）の使用によって、レーザーロッドの発振効率は大
きく向上し、その高性能化、長寿命化が図られる。図６
は、従来の固体レーザー装置との対比において、この発
明の装置によるレーザー発振のための励起効率の向上の
結果を示したものである。この図６から明らかなよう
に、同一の励起ランプによっても（同じ波長のもの）、
この発明の装置によってレーザー出力は増大し、励起効
率が向上することがわかる。

【００１３】また、図７に示したように、液体色素によ
る波長変換レーザー（Ａ）の場合のように頻繁に色素変
換（ａ）しなくとも、この発明の場合には、その出力性
能を長期的に維持することができる。このため、レーザ
ー装置のメンテナンス、その使用が簡略化され、ランニ
ングコストも低減する。さらには、従来の装置に比べ、
同一出力のレーザー装置の場合には、より小型化、低価
格化がこの発明によって可能となる。

【００１４】

【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明した通
り、レーザーロッドに有害な紫外光を吸収し、レーザー
発振に寄与する可視光に変換するため、レーザーロッド
の寿命を延ばし、同一ランプにて励起効率を向上させる
ことができる。また、液体色素を波長変換材料として利
用したレーザーのように、その性能を維持するために頻
繁に色素を変換しなくても、その優れた性能を維持する
ことができる。そのため、レーザーのメンテナンス、使
用が簡略化でき、ランニングコストも低い。また、励起
効率が向上するため、同一出力にて、従来レーザーより
小型、低価格化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示した部分断面図であ
る。

【図２】図１の例を装置構成として例示した分解斜視図
である。

【図３】この発明の別の実施例を示した部分断面図であ
る。

【図４】図３の例を装置構成として例示した分解斜視図
である。

【図５】この発明のさらに別の実施例を示した部分断面
図である。

【図６】この発明の高効率発振を示した入力・出力相関
図である。

【図７】この発明の高出力維持性を示した出力・時間相
関図である。

【図８】従来の装置例を示した断面図である。

【図９】従来の装置例のレーザーロッド収納部を示した
分解斜視図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、各々、従来装置の集
光反射鏡の例を示した斜視図である。

【図１１】従来の紫外光吸収装置を示した断面図であ
る。

【図１２】従来の他の紫外光吸収装置を示した断面図で
ある。

【図１３】波長変換の特徴を示した吸収および発光特性
図である。

【符号の説明】

１ フラッシュランプ ２ 波長変換材 ３ レーザーロッド ４ 波長変換材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紫外光を吸収し、レーザー発振に寄与す
   る可視光を放出する波長変換材をレーザーロッドと励起
   ランプとの間に介在させてなることを特徴とする固体レ
   ーザー装置。
2. 【請求項２】 管状または板状波長変換材を介在させて
   なる請求項１の固体レーザー装置。