JPH07111350A - 固体レーザー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高品質のレーザービームを得るために必要な
大きさの断面積を固体レーザー媒質が確保しながら、レ
ーザービームの断面中心部が伝播する部分でレーザー利
得が充分高くとれるようにすることを目的とする。 【構成】 固体レーザー材料よりなるコア部を中心とし
て、その周囲に励起光および出力レーザー光に対して吸
収が少なく、かつコア部を構成する固体レーザー材料と
は屈折率について整合のとれたクラッド材を設けること
により、固体レーザー媒質を構成する。励起光はコア部
でのみ吸収される。そのためレーザー利得はコア部に集
中する。固体レーザー媒質は、コア部とクラッド材とに
よって、レーザービームに対して、十分な断面積が確保
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体レーザー装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】固体レーザー媒質に励起光を入射させ
て、レーザービームを発生させる固体レーザー装置は、
既によく知られている。図２はその従来構成を示し、１
は固体レーザー媒質で、例えばネオジム（Ｎｄ）をドー
プしたロッド形のヤグ（ＹＡＧ）結晶によって構成され
てある。そして固体レーザー媒質１に、アルゴンレーザ
ー光、レーザーダイオード光、キセノンランプ光のよう
な励起光２を入射すると、軸心方向に伝播する固体レー
ザー光３が出力される。

【０００３】このような構成の固体レーザー装置におい
て、高品質（基本モード）のレーザービームを得るため
には、固体レーザー媒質１の断面の大きさを、伝播する
レーザービームの直径の１．５倍以上とすることが必要
である。またレーザーの高出力化を図るのに、図に示す
ようにレーザービームの伝播方向（固体レーザー媒質１
の軸心方向）に対して横方向（直交する方向）から励起
光を入射する方式が一般的に行なわれている。

【０００４】しかしこのような構成における励起方式に
よると、レーザー利得は図２（ｃ）に示すように、レー
ザービームの断面中心部では低く、周辺部で高くなる傾
向がある。これは固体レーザー材料のみよりなる固体レ
ーザー媒質１の断面積を、高品質のレーザービームを得
るために大きくしたことにより、入射された励起光の光
エネルギーが入射側周辺部において多く吸収されるから
である。

【０００５】この結果、出力されるレーザービームの強
度は、図２（ｂ）に示すように励起光の入射側において
強く、これとは反対側に向かうにしたがって弱くなる傾
向にあり、基本モードのレーザービームが得られないよ
うになる。なお図２（ｂ），（ｃ）において、固体レー
ザー媒質１の軸心を原点とし、軸ｙは励起光の入射方向
に沿う軸であり、軸ｘは固体レーザー媒質１の半径方向
に沿う軸を示す。

【０００６】このようにレーザー利得がレーザービーム
の断面中心部よりも周辺部で高くなると、エネルギー利
用効率が悪くなるとともに、出力されるレーザービーム
の波面収差が大きくなり、そのため高品質のレーザービ
ーム出力を高効率で得ることが困難となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高品質のレ
ーザービームを得るために必要な大きさの断面積を固体
レーザー媒質に確保しながら、レーザービームの断面中
心部が伝播する部分でレーザー利得が充分高くとれるよ
うにし、もって高品質のレーザービームを高効率で得ら
れるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、固体レーザー
媒質として、固体レーザー材料よりなり、レーザービー
ムの中心が伝播するコア部と、このコア部を中心として
その周囲を包囲する、励起光および出力レーザー光に対
して吸収が少なく、かつコア部を構成する固体レーザー
材料とは屈折率について整合のとれたクラッド材とによ
って構成したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】固体レーザー媒質に励起光が入射すると、励起
光は固体レーザー媒質を構成している固体レーザー材料
からなるコア部でのみ吸収される。そのためレーザー利
得は固体レーザー媒質のコア部に集中するようになる。
一方固体レーザー媒質はコア部と、これを包囲するクラ
ッド材とによって、伝播するレーザービームに対して、
十分な断面積が確保される。そして固体レーザー媒質の
屈折率は、伝播するレーザービームの断面において一様
である。

【００１０】また、固体レーザー媒質の外周面には、励
起光入射用のポートおよびレーザービームの出入り用の
ポートを除いて、励起光を反射する反射膜を設ける。固
体レーザー媒質に入射した励起光はこの反射膜により反
射を繰返し、固体レーザー媒質内に閉じ込まれる。これ
により励起光はコア部に効率よく吸収されるようにな
る。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図１によって説明する。な
お図２と同じ符号を付した部分は同一または対応する部
分を示す。本発明にしたがい、固体レーザー媒質１を、
固体レーザー材料からなるコア部４と、これを包囲する
クラッド材５とによって構成する。

【００１２】コア部４を構成する固体レーザー材料は、
従来と同様にネオジムをドープしたロッド形のヤグ結晶
とした場合、クラッド材５はアンドープのヤグ結晶とす
る。これによりクラッド材５は、コア部４とは屈折率に
おいて整合するとともに、励起光およびレーザ光に対し
て吸収が少なくなる。

【００１３】コア部４とクラッド材５とを二重構造とす
るためには、それぞれを別個に製作し、両者を機械的に
接合すればよい。その接合には、両者を組み合わせた
後、加熱処理を施して両者の界面を溶着するか、または
励起光およびレーザー光を吸収せず、かつ固体レーザー
材料とは屈折率の整合がとれた接着剤によって接着すれ
ばよい。

【００１４】励起光２がポート６より固体レーザー媒質
１に入射すると、その励起光２はクラッド材５を通って
中心にあるコア部４に到達し、これを励起する。この励
起によってレーザービーム３が発生し、軸心方向に沿っ
て伝播する。このときの基本モードのレーザービームの
強度は、図１（ｂ）に示すようにレーザービームの断面
中心部付近で最も大きくなる傾向を示す。

【００１５】しかしコア部４に励起光が到達するまで
は、その励起光は吸収されないことにより、コア部４に
おけるレーザ利得は、図１（ｃ）に示すように、コア部
４の中心に集中するようになる。これにより出力される
レーザービーム３は波面収差が小さくなる。そして高品
質のレーザービームを得るのに必要な断面を、コア部４
とクラッド材とによって確保することができる。

【００１６】また固体レーザー媒質１の外周面には、ポ
ート６およびレーザービーム３の出入り用のポート７を
除いて、励起光を反射する反射膜８をコーティングす
る。そのためには固体レーザー媒質１の外周面、したが
ってクラッド材５の外周面を鏡面研磨したのち、ポート
６、端面７をマスキングし、寄生発振抑制のために砂目
処理をして、アルミニウム膜などの金属反射膜をコーテ
ィングすればよい。

【００１７】クラッド材５は励起光を吸収しないので、
入射した励起光は反射膜８により内部に閉じ込まれるる
ようにして反射を繰返す。これにより励起光はコア部４
に効率よく吸収されるようになる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザービームの中心でほぼ均一なレーザ利得が得られる
ようになり、したがって波面収差の小さいレーザービー
ムが得られるようになるとともに、固体レーザー媒質に
高品質のレーザービームを得るのに必要な断面積を確保
することができることにより、高品質のレーザービーム
が得られるようになり、更に反射膜の形成によって、励
起光を固定ビーム材料に効率よく吸収させることができ
る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図と、レーザービー
ム強度およびレーザ利得を示す特性図である。

【図２】従来例を示す斜視図と、レーザービーム強度お
よびレーザ利得を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 固体レーザー媒質 ２ 励起光 ３ レーザービーム ４ コア部 ５ クラッド材 ６ 励起光の入射用のポート ８ 反射膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体レーザー媒質を、固体レーザー材料
   よりなり、励起光によって励起され、レーザービームの
   中心が伝播するコア部と、前記コア部を中心としてその
   周囲を包囲する、前記励起光および前記レーザービーム
   に対して吸収が少なく、かつ前記コア部を構成する固体
   レーザー材料とは屈折率について整合のとれたクラッド
   材とによって構成してなる固体レーザー装置。
2. 【請求項２】 クラッド材の外周面に、励起光の入射用
   のポートを除いて前記励起光を反射する反射膜を設けて
   なる請求項１に記載の固体レーザー装置。