JPH06112559A - 端面励起型固体レーザ - Google Patents
端面励起型固体レーザInfo
- Publication number
- JPH06112559A JPH06112559A JP26122292A JP26122292A JPH06112559A JP H06112559 A JPH06112559 A JP H06112559A JP 26122292 A JP26122292 A JP 26122292A JP 26122292 A JP26122292 A JP 26122292A JP H06112559 A JPH06112559 A JP H06112559A
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- laser
- medium
- state laser
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光共振器長を長くすることなく、また、コン
パクトな励起光学系を用いて共振器内ビームと励起光と
のモードマッチングを取り、かつ、励起光を高効率で回
収・再利用することで高効率励起を可能とし、ビームの
広がり角が小さくしかも高効率励起の端面励起型固体レ
ーザを提供する。 【構成】 固体レーザ媒質の端面形状を、一方を平坦面
または凹曲面、他方を凸曲面とし、平坦面または凹曲面
側から励起光を入射し、凸曲面を光共振器の出力ミラー
に対向配置した構造とする。
パクトな励起光学系を用いて共振器内ビームと励起光と
のモードマッチングを取り、かつ、励起光を高効率で回
収・再利用することで高効率励起を可能とし、ビームの
広がり角が小さくしかも高効率励起の端面励起型固体レ
ーザを提供する。 【構成】 固体レーザ媒質の端面形状を、一方を平坦面
または凹曲面、他方を凸曲面とし、平坦面または凹曲面
側から励起光を入射し、凸曲面を光共振器の出力ミラー
に対向配置した構造とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は端面励起型の固体レーザ
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザや色素レーザを励起用光源
として用いる端面励起型の固体レーザにおいては、その
光共振器内に波長変換要素を有するものも含めて、従
来、固体レーザ媒質の軸方向端面形状としては両端が平
坦なものか、あるいは励起光の入射側端面を凸曲面、出
力ミラー側を平坦面または凹曲面としたものが用いられ
ている。
として用いる端面励起型の固体レーザにおいては、その
光共振器内に波長変換要素を有するものも含めて、従
来、固体レーザ媒質の軸方向端面形状としては両端が平
坦なものか、あるいは励起光の入射側端面を凸曲面、出
力ミラー側を平坦面または凹曲面としたものが用いられ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の端面
励起型固体レーザにおいては、光共振器内に入射させた
励起光のうち、媒質に吸収されなかった光については、
励起に再利用するような対策はなされておらず、効率低
下の一因となっている。
励起型固体レーザにおいては、光共振器内に入射させた
励起光のうち、媒質に吸収されなかった光については、
励起に再利用するような対策はなされておらず、効率低
下の一因となっている。
【０００４】また、このようなレーザのうち、発振しに
くいＮd:ＹＡＧの９４６ｎｍレーザでは、共心形または
それに近い共振器を用いる必要があり、共振器長が長
く、かつ、レーザ出力ビームの広がり角も大きくなって
しまうという問題がある。
くいＮd:ＹＡＧの９４６ｎｍレーザでは、共心形または
それに近い共振器を用いる必要があり、共振器長が長
く、かつ、レーザ出力ビームの広がり角も大きくなって
しまうという問題がある。
【０００５】更に、励起光と光共振器内ビームのモード
マッチングを行う場合には、励起光学系も長大となると
いう問題があった。本発明はこのような点に鑑みてなさ
れたもので、媒質に吸収されなかった励起光を高効率で
回収して励起に再利用することができ、光共振器を長く
することなく、出力ビームの広がり角を小さくしたまま
で基本波の発生効率を向上させ、かつ、コンパクトな励
起光学系を用いて励起光と光共振器内ビームとのモード
マッチングを取ることができ、もってコンパクトで高効
率励起が可能で、しかも出力ビームの広がり角の小さい
端面励起型固体レーザの提供を目的としている。
マッチングを行う場合には、励起光学系も長大となると
いう問題があった。本発明はこのような点に鑑みてなさ
れたもので、媒質に吸収されなかった励起光を高効率で
回収して励起に再利用することができ、光共振器を長く
することなく、出力ビームの広がり角を小さくしたまま
で基本波の発生効率を向上させ、かつ、コンパクトな励
起光学系を用いて励起光と光共振器内ビームとのモード
マッチングを取ることができ、もってコンパクトで高効
率励起が可能で、しかも出力ビームの広がり角の小さい
端面励起型固体レーザの提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の端面励起型固体レーザは、固体レーザ媒質
の端面形状を、一端側を平坦面または凹曲面とし、他端
側を凸曲面とするとともに、その平坦面または凹曲面か
ら励起光を入射し、凸曲面を光共振器の出力ミラーに対
向配置したことによって特徴づけられる。
め、本発明の端面励起型固体レーザは、固体レーザ媒質
の端面形状を、一端側を平坦面または凹曲面とし、他端
側を凸曲面とするとともに、その平坦面または凹曲面か
ら励起光を入射し、凸曲面を光共振器の出力ミラーに対
向配置したことによって特徴づけられる。
【０００７】
【作用】光共振器内に置かれて出力ミラー側に向く固体
レーザ媒質の凸曲面のレンズ作用により、共振器内での
ビーム形状が、図１および図３に例示するように、レー
ザ媒質内で高収束角となり、高ＮＡ（開口数）のレンズ
で励起光を集光しても、励起光と共振器内ビームのモー
ドマッチングを取ることができる。
レーザ媒質の凸曲面のレンズ作用により、共振器内での
ビーム形状が、図１および図３に例示するように、レー
ザ媒質内で高収束角となり、高ＮＡ（開口数）のレンズ
で励起光を集光しても、励起光と共振器内ビームのモー
ドマッチングを取ることができる。
【０００８】また、励起光の集光スポット位置を媒質の
平坦面近傍に設定することにより、媒質の凸曲面で反射
された励起光についても共振器内ビームとモードマッチ
ングが取れ、高効率励起が可能となる。
平坦面近傍に設定することにより、媒質の凸曲面で反射
された励起光についても共振器内ビームとモードマッチ
ングが取れ、高効率励起が可能となる。
【０００９】更に、媒質に吸収されなかった励起光につ
いては、曲率半径を励起光学系のフォーカシングレンズ
と合致させてここで励起光を反射させることにより、こ
の反射前後の媒質内でのビーム形状を合致させることが
でき、この反射光についても上記のモードマッチングを
取ることかでき、吸収されなかった励起光の高効率での
回収および再利用を達成できる。
いては、曲率半径を励起光学系のフォーカシングレンズ
と合致させてここで励起光を反射させることにより、こ
の反射前後の媒質内でのビーム形状を合致させることが
でき、この反射光についても上記のモードマッチングを
取ることかでき、吸収されなかった励起光の高効率での
回収および再利用を達成できる。
【００１０】更には、媒質の凸曲面のレンズ作用によ
り、短い光共振器長のままで共心形あるいはそれに近い
共振器構成が得られることになり、出力ビームの広がり
角も小さく抑えることが可能となる。
り、短い光共振器長のままで共心形あるいはそれに近い
共振器構成が得られることになり、出力ビームの広がり
角も小さく抑えることが可能となる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明実施例の構成図で、半導体レー
ザ励起固体レーザに本発明を適用した例を示している。
ザ励起固体レーザに本発明を適用した例を示している。
【００１２】半導体レーザ１からの出力光は、コリメー
トレンズ２１およびフォーカシングレンズ２２等からな
る励起光学系２を経て励起光ビームＥとなって固体レー
ザ媒質３に照射される。
トレンズ２１およびフォーカシングレンズ２２等からな
る励起光学系２を経て励起光ビームＥとなって固体レー
ザ媒質３に照射される。
【００１３】固体レーザ媒質３は、軸方向の一端面が平
坦面Ｆで、他端面が凸曲面ＣV によって形成されてお
り、励起光ビームＥは平坦面Ｆに対して照射される。こ
のレーザ媒質３の平坦面Ｆには、励起光Ｅに対して高透
過率で、レーザ基本波に対しては高反射率となるような
膜がコーティングされている。また、レーザ媒質３の凸
曲面ＣV には、励起光Ｅに対して高反射率で、レーザ基
本波に対しては高透過率となるような膜がコーティング
されている。
坦面Ｆで、他端面が凸曲面ＣV によって形成されてお
り、励起光ビームＥは平坦面Ｆに対して照射される。こ
のレーザ媒質３の平坦面Ｆには、励起光Ｅに対して高透
過率で、レーザ基本波に対しては高反射率となるような
膜がコーティングされている。また、レーザ媒質３の凸
曲面ＣV には、励起光Ｅに対して高反射率で、レーザ基
本波に対しては高透過率となるような膜がコーティング
されている。
【００１４】レーザ媒質３の凸曲面ＣV に対向して、レ
ーザ基本波に対して高反射率の凹曲面を持つ出力ミラー
４が配設されており、この出力ミラー４とレーザ媒質３
の平坦面Ｆとの間が光共振器５を構成し、この出力ミラ
ー４から出力ビームが取り出される。
ーザ基本波に対して高反射率の凹曲面を持つ出力ミラー
４が配設されており、この出力ミラー４とレーザ媒質３
の平坦面Ｆとの間が光共振器５を構成し、この出力ミラ
ー４から出力ビームが取り出される。
【００１５】励起光学系２による励起光ビームＥの集光
スポットは、レーザ媒質３の平坦面Ｆの近傍となるよう
に設定されているとともに、レーザ媒質３の凸曲面ＣV
の曲率半径はフォーカシングレンズ２２の焦点距離に一
致するように設定している。
スポットは、レーザ媒質３の平坦面Ｆの近傍となるよう
に設定されているとともに、レーザ媒質３の凸曲面ＣV
の曲率半径はフォーカシングレンズ２２の焦点距離に一
致するように設定している。
【００１６】以上の本発明実施例によると、図２に励起
状態におけるレーザ媒質３の近傍のビーム形状を示すよ
うに、レーザ媒質３の平坦面Ｆの近傍に集光スポットを
設定された励起光ビームＥは、図中実線で示すように、
平坦面Ｆを透過して媒質３内に入射してまずこれを励起
するとともに、この過程で媒質３に吸収されなかった励
起光ビームＥについては、媒質３の凸曲面ＣV によって
反射されて再び媒質３を励起する。このとき、凸曲面Ｃ
V の曲率半径がフォーカシングレンズ２２の焦点距離と
一致していることから、この面による反射前後の励起光
ビームＥの形状が互いに一致することになり、励起光ビ
ームＥを高効率で回収して再利用することができる。
状態におけるレーザ媒質３の近傍のビーム形状を示すよ
うに、レーザ媒質３の平坦面Ｆの近傍に集光スポットを
設定された励起光ビームＥは、図中実線で示すように、
平坦面Ｆを透過して媒質３内に入射してまずこれを励起
するとともに、この過程で媒質３に吸収されなかった励
起光ビームＥについては、媒質３の凸曲面ＣV によって
反射されて再び媒質３を励起する。このとき、凸曲面Ｃ
V の曲率半径がフォーカシングレンズ２２の焦点距離と
一致していることから、この面による反射前後の励起光
ビームＥの形状が互いに一致することになり、励起光ビ
ームＥを高効率で回収して再利用することができる。
【００１７】このようにして励起されたレーザ基本波ビ
ームＬは媒質３の平坦面Ｆと出力ミラー４間で共振する
ことになるが、この共振器５の内部にレーザ媒質３の凸
曲面ＣV が存在しているため、この共振器５内の基本波
ビームＬは凸曲面ＣV のレンズ効果によって図中破線で
示すように形状変換され、媒質３内でのビーム形状が高
収束角となることから、高ＮＡのレンズで励起光を集光
しても、その励起光ビームＥと共振器５内の基本波ビー
ムＬとのモードマッチングを取ることが可能となる。こ
こで、励起光ビームＥは前記したように凸曲面ＣV によ
る反射前後においてビーム形状が一致していることか
ら、励起光ビームＥは凸曲面ＣV による反射前後のいず
れにおいても基本波ビームＬとのモードマッチングが取
れていることになり、励起光ビームの回収・再利用の効
率は極めて高いものとなる。
ームＬは媒質３の平坦面Ｆと出力ミラー４間で共振する
ことになるが、この共振器５の内部にレーザ媒質３の凸
曲面ＣV が存在しているため、この共振器５内の基本波
ビームＬは凸曲面ＣV のレンズ効果によって図中破線で
示すように形状変換され、媒質３内でのビーム形状が高
収束角となることから、高ＮＡのレンズで励起光を集光
しても、その励起光ビームＥと共振器５内の基本波ビー
ムＬとのモードマッチングを取ることが可能となる。こ
こで、励起光ビームＥは前記したように凸曲面ＣV によ
る反射前後においてビーム形状が一致していることか
ら、励起光ビームＥは凸曲面ＣV による反射前後のいず
れにおいても基本波ビームＬとのモードマッチングが取
れていることになり、励起光ビームの回収・再利用の効
率は極めて高いものとなる。
【００１８】また、共振器５内のビーム形状がレーザ媒
質３の凸曲面ＣV により変換されて媒質３内で高収束角
となるため、出力ミラー４の曲率半径を大きくしても、
共振器５の長さを短くしたままで共心形またはそれに近
い性能を持つ共振器を構成することができ、短共振器長
のままでレーザ出力ビームの広がり角を小さく抑えるこ
とができる。
質３の凸曲面ＣV により変換されて媒質３内で高収束角
となるため、出力ミラー４の曲率半径を大きくしても、
共振器５の長さを短くしたままで共心形またはそれに近
い性能を持つ共振器を構成することができ、短共振器長
のままでレーザ出力ビームの広がり角を小さく抑えるこ
とができる。
【００１９】以上の実施例において特に注目すべき点
は、高ＮＡレンズで励起光を結合しても、励起光と共振
器内ビームとのモードマッチングが取れ、しかも、レー
ザ出力ビームの広がり角が小さくなるという点であり、
通常の構成で高ＮＡレンズで励起する場合には相反する
事項を同時に達成している。
は、高ＮＡレンズで励起光を結合しても、励起光と共振
器内ビームとのモードマッチングが取れ、しかも、レー
ザ出力ビームの広がり角が小さくなるという点であり、
通常の構成で高ＮＡレンズで励起する場合には相反する
事項を同時に達成している。
【００２０】以上の実施例では、レーザ媒質３の励起光
入射側の平坦面Ｆを、励起光に対して高透過、レーザ基
本波に対して高反射とすることにより、この平坦面Ｆに
よって共振器５の一方のミラーを形成したが、この平坦
面Ｆを、励起光およびレーザ基本波の双方に対して高透
過としておき、励起光学系２とレーザ媒質３との間に、
励起光に対して高透過でレーザ基本波に対して高反射と
なるようなミラーを別途配置しても、同様な作用効果を
達成できる。
入射側の平坦面Ｆを、励起光に対して高透過、レーザ基
本波に対して高反射とすることにより、この平坦面Ｆに
よって共振器５の一方のミラーを形成したが、この平坦
面Ｆを、励起光およびレーザ基本波の双方に対して高透
過としておき、励起光学系２とレーザ媒質３との間に、
励起光に対して高透過でレーザ基本波に対して高反射と
なるようなミラーを別途配置しても、同様な作用効果を
達成できる。
【００２１】また、レーザ媒質３の凸曲面ＣV について
も、励起光およびレーザ基本波の双方に対して高透過と
し、出力ミラー４を励起光およびレーザ基本波の双方に
対して高反射としても、同様な作用効果を奏することが
できる。
も、励起光およびレーザ基本波の双方に対して高透過と
し、出力ミラー４を励起光およびレーザ基本波の双方に
対して高反射としても、同様な作用効果を奏することが
できる。
【００２２】なお、以上の実施例では、レーザ媒質３の
励起光入射側の端面を平坦面Ｆとした例を示したが、こ
の面を凹曲面としても、同様な作用効果を奏することが
できる。
励起光入射側の端面を平坦面Ｆとした例を示したが、こ
の面を凹曲面としても、同様な作用効果を奏することが
できる。
【００２３】また、本発明は、以上の実施例のような半
導体レーザ励起固体レーザのほか、色素レーザ励起固体
レーザにも全く同様に適用することができ、あるいはこ
れらの共振器内に波長変換要素を追加したものに対して
も適用し得ることは勿論である。
導体レーザ励起固体レーザのほか、色素レーザ励起固体
レーザにも全く同様に適用することができ、あるいはこ
れらの共振器内に波長変換要素を追加したものに対して
も適用し得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
端面励起型固体レーザのレーザ媒体質の軸方向端面の一
方を平坦面または凹曲面とし、他方を凸曲面によって構
成し、平坦面または凹曲面側から励起光を入射して凸曲
面を光共振器の出力ミラーに対向配置した構造としてい
るので、レーザ媒質の凸曲面のレンズ効果によって、共
振器内ビーム形状が変換されて高収束角となるととも
に、励起光についても平坦面から媒質内に入射したビー
ムと凸曲面で反射された光との形状を同一化することが
可能となり、励起光と共振器内ビームとのモードマッチ
ング、および、最初の照射により媒質に吸収されなかっ
た励起光の高効率回収と励起への再利用とが、高ＮＡの
励起光集光レンズを用いて同時に達成でき、高効率の励
起が可能となる。
端面励起型固体レーザのレーザ媒体質の軸方向端面の一
方を平坦面または凹曲面とし、他方を凸曲面によって構
成し、平坦面または凹曲面側から励起光を入射して凸曲
面を光共振器の出力ミラーに対向配置した構造としてい
るので、レーザ媒質の凸曲面のレンズ効果によって、共
振器内ビーム形状が変換されて高収束角となるととも
に、励起光についても平坦面から媒質内に入射したビー
ムと凸曲面で反射された光との形状を同一化することが
可能となり、励起光と共振器内ビームとのモードマッチ
ング、および、最初の照射により媒質に吸収されなかっ
た励起光の高効率回収と励起への再利用とが、高ＮＡの
励起光集光レンズを用いて同時に達成でき、高効率の励
起が可能となる。
【００２５】また、媒質のレンズ作用によって共振器ビ
ーム内のビーム形状変換が行われる結果、大きな曲率半
径を持つ出力ミラーを用いても、共振器長を短くしたま
まで共心形もしくはそれに近い光共振器を構成すること
が可能となり、短共振器長でしかも小ビーム広がり角の
レーザを得ることが可能となる。
ーム内のビーム形状変換が行われる結果、大きな曲率半
径を持つ出力ミラーを用いても、共振器長を短くしたま
まで共心形もしくはそれに近い光共振器を構成すること
が可能となり、短共振器長でしかも小ビーム広がり角の
レーザを得ることが可能となる。
【図１】本発明実施例を半導体レーザ励起固体レーザに
適用した場合の実施例の構成図
適用した場合の実施例の構成図
【図２】その励起状態におけるレーザ媒質３の近傍のビ
ーム形状の説明図
ーム形状の説明図
１ 半導体レーザ ２ 励起光学系 ２１ コリメートレンズ ２２ フォーカシングレンズ ３ 固体レーザ媒質 Ｆ 平坦面 ＣV 凸曲面 ４ 出力ミラー ５ 光共振器
Claims (1)
- 【請求項１】 固体レーザ媒質の軸方向の一端面から励
起光を導入し、発生した自然放出光を光共振器内に閉じ
込めて誘導放出を起こさせるレーザにおいて、上記固体
レーザ媒質の端面形状を、一端側を平坦面または凹曲面
とし、他端側を凸曲面とするとともに、その平坦面また
は凹曲面から励起光を入射し、凸曲面を上記光共振器の
出力ミラーに対向配置していることを特徴とする端面励
起型固体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26122292A JPH06112559A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 端面励起型固体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26122292A JPH06112559A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 端面励起型固体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112559A true JPH06112559A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17358843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26122292A Pending JPH06112559A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 端面励起型固体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06112559A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10294511A (ja) * | 1997-04-18 | 1998-11-04 | Amada Eng Center:Kk | 固体レーザ共振器 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP26122292A patent/JPH06112559A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10294511A (ja) * | 1997-04-18 | 1998-11-04 | Amada Eng Center:Kk | 固体レーザ共振器 |
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