JPH0832153A - スラブ型固体レーザ発振器 - Google Patents
スラブ型固体レーザ発振器Info
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- JPH0832153A JPH0832153A JP16221794A JP16221794A JPH0832153A JP H0832153 A JPH0832153 A JP H0832153A JP 16221794 A JP16221794 A JP 16221794A JP 16221794 A JP16221794 A JP 16221794A JP H0832153 A JPH0832153 A JP H0832153A
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- insulating material
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 幅方向の熱レンズ効果(熱歪)を軽減しつ
つ、励起光を有効に固体レーザ活性媒質に照射させて励
起効率の向上を図る。 【構成】 スラブ型の固体レーザ活性媒質1(Nd3+
−YAG)を挟みこむ様に2つの第1断熱材2(ガラ
ス)をそれぞれ側面8に於いて当接させ(微小な隙間が
生じる)、その長手方向zの両端にて支持部5により第
1断熱材2を支持する。冷却水4は、側面8に於ける隙
間に進入して停滞する。即ち、第1断熱材2は第2断熱
材3(冷却水)を介して側面8に於いて固体レーザ活性
媒質1と接合する。第1断熱材2に進入した励起光12
は、第2断熱材3を透過して側面8より固体レーザ活性
媒質1内に進入し、吸収される。しかも両断熱材2,3
は幅方向xの熱流を抑止し断熱材としても機能する。
つ、励起光を有効に固体レーザ活性媒質に照射させて励
起効率の向上を図る。 【構成】 スラブ型の固体レーザ活性媒質1(Nd3+
−YAG)を挟みこむ様に2つの第1断熱材2(ガラ
ス)をそれぞれ側面8に於いて当接させ(微小な隙間が
生じる)、その長手方向zの両端にて支持部5により第
1断熱材2を支持する。冷却水4は、側面8に於ける隙
間に進入して停滞する。即ち、第1断熱材2は第2断熱
材3(冷却水)を介して側面8に於いて固体レーザ活性
媒質1と接合する。第1断熱材2に進入した励起光12
は、第2断熱材3を透過して側面8より固体レーザ活性
媒質1内に進入し、吸収される。しかも両断熱材2,3
は幅方向xの熱流を抑止し断熱材としても機能する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、YAGレーザやガラ
スレーザに代表される光励起型の固体レーザ発振器に関
するものであり、特にスラブ型の固体レーザ活性媒質を
用いたものに適用される。
スレーザに代表される光励起型の固体レーザ発振器に関
するものであり、特にスラブ型の固体レーザ活性媒質を
用いたものに適用される。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来のスラブ型固体レーザ発振
器の第一の構成例を模式的に示す断面図である。容器2
4内には、二つの励起光源(フラッシュランプ)23と
固体レーザ活性媒質(Nd3+−YAG等)20とが配設
されており、固体レーザ活性媒質20は冷却水22によ
って冷却されている。そして、固体レーザ活性媒質20
は、その幅方向の両側面28において断熱材21と接合
されている。断熱材21はアルミニウム等の金属体から
成り、いわゆる熱レンズ効果を軽減するためのものであ
る。
器の第一の構成例を模式的に示す断面図である。容器2
4内には、二つの励起光源(フラッシュランプ)23と
固体レーザ活性媒質(Nd3+−YAG等)20とが配設
されており、固体レーザ活性媒質20は冷却水22によ
って冷却されている。そして、固体レーザ活性媒質20
は、その幅方向の両側面28において断熱材21と接合
されている。断熱材21はアルミニウム等の金属体から
成り、いわゆる熱レンズ効果を軽減するためのものであ
る。
【0003】ここで熱レンズ効果とは、既知の通り、N
d3+等のレーザ活性物質が励起光25を吸収することに
より発生する熱によって、固体レーザ活性媒質20内の
光学的特性(屈折率)が変わる現象をいう。そして、こ
の熱レンズ効果は、レーザ光の指向性の劣化やレーザ出
力の低下等の問題点をもたらす。加えて、発熱により生
じた熱応力によって複屈折が生ずるという問題もある。
この様な熱レンズ効果ないし熱歪は厚み方向及び幅方向
の2方向について発生するが、この内、幅方向に関する
熱レンズ効果ないし熱歪を上記二つの断熱材21によっ
て抑制しようとするものである。
d3+等のレーザ活性物質が励起光25を吸収することに
より発生する熱によって、固体レーザ活性媒質20内の
光学的特性(屈折率)が変わる現象をいう。そして、こ
の熱レンズ効果は、レーザ光の指向性の劣化やレーザ出
力の低下等の問題点をもたらす。加えて、発熱により生
じた熱応力によって複屈折が生ずるという問題もある。
この様な熱レンズ効果ないし熱歪は厚み方向及び幅方向
の2方向について発生するが、この内、幅方向に関する
熱レンズ効果ないし熱歪を上記二つの断熱材21によっ
て抑制しようとするものである。
【0004】又、他の従来技術の例としては、特開平4
−251992号公報に開示されたものがある。この第
二の従来技術は、容器内にNd3+−YAG結晶をスラブ
型固体レーザ活性媒質として配設し、更に、容器外の位
置であってNd3+−YAG結晶の両側面にパイレックス
ガラスから成る断熱材を両面接着テープを用いて接着
し、以て幅方向の熱レンズ効果の抑制を図っている。
−251992号公報に開示されたものがある。この第
二の従来技術は、容器内にNd3+−YAG結晶をスラブ
型固体レーザ活性媒質として配設し、更に、容器外の位
置であってNd3+−YAG結晶の両側面にパイレックス
ガラスから成る断熱材を両面接着テープを用いて接着
し、以て幅方向の熱レンズ効果の抑制を図っている。
【0005】更に、特開平5−136484号公報に開
示された第三の従来技術では、Nd3+−YAG結晶を容
器内に設け、更に発振器内にアパーチャを設けてNd3+
−YAG結晶の両端部近傍におけるレーザ発振を阻止す
る様にしている。
示された第三の従来技術では、Nd3+−YAG結晶を容
器内に設け、更に発振器内にアパーチャを設けてNd3+
−YAG結晶の両端部近傍におけるレーザ発振を阻止す
る様にしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術には次の様な問題点がある。
術には次の様な問題点がある。
【0007】先ず第一の従来技術では、図4に示す通
り、容器24の内面で全反射した励起光の内で、断熱材
21の表面に到達した励起光26は、再び当該表面で反
射ないし散乱されるために、固体レーザ活性媒質20の
光ポンピングには寄与しえない。従って、光ポンピング
に寄与するのは、固体レーザ活性媒質20の平行面27
から入射する励起光25のみであって、その側面28か
ら光励起することは不可能である。このために、励起光
を有効に固体レーザ活性媒質20に照射できないという
問題が生じる。
り、容器24の内面で全反射した励起光の内で、断熱材
21の表面に到達した励起光26は、再び当該表面で反
射ないし散乱されるために、固体レーザ活性媒質20の
光ポンピングには寄与しえない。従って、光ポンピング
に寄与するのは、固体レーザ活性媒質20の平行面27
から入射する励起光25のみであって、その側面28か
ら光励起することは不可能である。このために、励起光
を有効に固体レーザ活性媒質20に照射できないという
問題が生じる。
【0008】これに対して、第二及び第三の従来技術で
は、固体レーザ活性媒質の幅寸法がほぼ容器の幅寸法に
相当しているため、容器内面で全反射した励起光の殆ど
は固体レーザ活性媒質の平行面から当該媒質内に進入し
て光励起に寄与することができる。しかし、現実問題と
して、その様な幅寸法の長い良質のNd3+−YAG結晶
等を製作するのは困難であり、たとえ製作可能としても
コスト的に問題がある。従って、現実に実用可能なNd
3+−YAG結晶等の固体レーザ活性媒質の幅寸法は、容
器の幅方向寸法よりも格段に小さく、この様な寸法的な
制約の下で励起光を有効に照射し得る方法が求められて
いるのである。そのため、第二及び第三の従来技術を適
用することはできないと言える。
は、固体レーザ活性媒質の幅寸法がほぼ容器の幅寸法に
相当しているため、容器内面で全反射した励起光の殆ど
は固体レーザ活性媒質の平行面から当該媒質内に進入し
て光励起に寄与することができる。しかし、現実問題と
して、その様な幅寸法の長い良質のNd3+−YAG結晶
等を製作するのは困難であり、たとえ製作可能としても
コスト的に問題がある。従って、現実に実用可能なNd
3+−YAG結晶等の固体レーザ活性媒質の幅寸法は、容
器の幅方向寸法よりも格段に小さく、この様な寸法的な
制約の下で励起光を有効に照射し得る方法が求められて
いるのである。そのため、第二及び第三の従来技術を適
用することはできないと言える。
【0009】又、第三の従来技術では、依然、幅方向の
両端部において励起光の吸収による発熱(温度勾配)が
発生しており、幅方向の熱レンズ効果ないし熱歪の抑制
が十分でないという問題がある。
両端部において励起光の吸収による発熱(温度勾配)が
発生しており、幅方向の熱レンズ効果ないし熱歪の抑制
が十分でないという問題がある。
【0010】この発明は、この様な問題意識の下になさ
れたものである。即ち、その主目的は、固体レーザ活性
媒質内部の熱歪ないし熱レンズ効果の軽減と励起光の励
起効率の向上とを同時に実現できる構造を備えたスラブ
型固体レーザ発振器を実現することにある。加えて、そ
の様な構造を機械的な接触で以て容易に実現可能とし、
更に既存の、ないし従来使用不能と判断されていた様な
材料を有効に利用可能とすることも、本発明の副次的な
目的である。
れたものである。即ち、その主目的は、固体レーザ活性
媒質内部の熱歪ないし熱レンズ効果の軽減と励起光の励
起効率の向上とを同時に実現できる構造を備えたスラブ
型固体レーザ発振器を実現することにある。加えて、そ
の様な構造を機械的な接触で以て容易に実現可能とし、
更に既存の、ないし従来使用不能と判断されていた様な
材料を有効に利用可能とすることも、本発明の副次的な
目的である。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明で
は、励起光源と、当該励起光源より出射した励起光が入
射する厚み方向の2つの平行面と幅方向の2つの側面と
を有するスラブ型の固体レーザ活性媒質とが前記励起光
を反射する容器内に配置されており、前記平行面に沿っ
て冷却水が流れるスラブ型固体レーザ発振器に関して、
前記固体レーザ活性媒質と第1断熱材とが前記側面に
おいて第2断熱材を介して接合され、前記第1及び第2
断熱材は共に前記励起光を透過させる媒質から成り、し
かも前記第1断熱材もまた前記容器内に配置されてい
る。
は、励起光源と、当該励起光源より出射した励起光が入
射する厚み方向の2つの平行面と幅方向の2つの側面と
を有するスラブ型の固体レーザ活性媒質とが前記励起光
を反射する容器内に配置されており、前記平行面に沿っ
て冷却水が流れるスラブ型固体レーザ発振器に関して、
前記固体レーザ活性媒質と第1断熱材とが前記側面に
おいて第2断熱材を介して接合され、前記第1及び第2
断熱材は共に前記励起光を透過させる媒質から成り、し
かも前記第1断熱材もまた前記容器内に配置されてい
る。
【0012】請求項2に係る発明では、請求項1記載の
スラブ型固体レーザ発振器に於ける前記固体レーザ活性
媒質と前記第1断熱材の母材が同一とされている。
スラブ型固体レーザ発振器に於ける前記固体レーザ活性
媒質と前記第1断熱材の母材が同一とされている。
【0013】請求項3に係る発明では、請求項1記載の
スラブ型固体レーザ発振器に於ける前記固体レーザ活性
媒質と前記第1断熱材の母材が異なっている。
スラブ型固体レーザ発振器に於ける前記固体レーザ活性
媒質と前記第1断熱材の母材が異なっている。
【0014】請求項4に係る発明では、励起光源と、当
該励起光源より出射した励起光が入射する厚み方向の2
つの平行面と幅方向の2つの側面とを有するスラブ型の
固体レーザ活性媒質とが前記励起光を反射する容器内に
配置されており、前記平行面に沿って冷却水が流れるス
ラブ型固体レーザ発振器において、前記固体レーザ活性
媒質と第1断熱材とが前記側面において第2断熱材を介
して接合され、前記固体レーザ活性媒質と前記第1断熱
材とが共に同一の媒質を成す一方、前記第2断熱材は前
記励起光を透過させる媒質から成り、前記第1断熱材も
また前記容器内に配置されている。
該励起光源より出射した励起光が入射する厚み方向の2
つの平行面と幅方向の2つの側面とを有するスラブ型の
固体レーザ活性媒質とが前記励起光を反射する容器内に
配置されており、前記平行面に沿って冷却水が流れるス
ラブ型固体レーザ発振器において、前記固体レーザ活性
媒質と第1断熱材とが前記側面において第2断熱材を介
して接合され、前記固体レーザ活性媒質と前記第1断熱
材とが共に同一の媒質を成す一方、前記第2断熱材は前
記励起光を透過させる媒質から成り、前記第1断熱材も
また前記容器内に配置されている。
【0015】請求項5に係る発明では、請求項1乃至4
の何れかに記載のスラブ型固体レーザ発振器であって、
前記第2断熱材が前記励起光を透過させる接着剤によっ
て構成されている。
の何れかに記載のスラブ型固体レーザ発振器であって、
前記第2断熱材が前記励起光を透過させる接着剤によっ
て構成されている。
【0016】請求項6に係る発明では、請求項1乃至4
の何れかに記載のスラブ型固体レーザ発振器であって、
前記第2断熱材が前記冷却水より構成されている。
の何れかに記載のスラブ型固体レーザ発振器であって、
前記第2断熱材が前記冷却水より構成されている。
【0017】
【作用】請求項1に係る発明では、励起光源より出射し
た励起光は、固体レーザ活性媒質の厚み方向の平行面よ
り当該活性媒質内に入射して吸収される。更に、容器内
で反射された励起光は第1及び第2断熱材にも入射す
る。このとき、第1及び第2断熱材は、共に励起光を吸
収しない。その結果、第1断熱材を透過した励起光の一
部は第2断熱材に入射すると共に、第2断熱材を透過し
た励起光の一部は、固体レーザ活性媒質の幅方向の側面
より当該活性媒質内に入射して吸収される。この励起光
の吸収により固体レーザ活性媒質は発熱し、厚み及び幅
の両方向に所謂熱レンズ効果が生じる。しかし、当該側
面に接合された第2及び第1断熱材が、固体レーザ活性
媒質内の幅方向の熱流発生を抑止する。
た励起光は、固体レーザ活性媒質の厚み方向の平行面よ
り当該活性媒質内に入射して吸収される。更に、容器内
で反射された励起光は第1及び第2断熱材にも入射す
る。このとき、第1及び第2断熱材は、共に励起光を吸
収しない。その結果、第1断熱材を透過した励起光の一
部は第2断熱材に入射すると共に、第2断熱材を透過し
た励起光の一部は、固体レーザ活性媒質の幅方向の側面
より当該活性媒質内に入射して吸収される。この励起光
の吸収により固体レーザ活性媒質は発熱し、厚み及び幅
の両方向に所謂熱レンズ効果が生じる。しかし、当該側
面に接合された第2及び第1断熱材が、固体レーザ活性
媒質内の幅方向の熱流発生を抑止する。
【0018】請求項2に係る発明では、固体レーザ活性
媒質はその母材内にレーザ活性物質を含んでおり、その
レーザ活性物質が励起光を吸収する。一方、第1断熱材
の母材は固体レーザ活性媒質の母材と同一である。従っ
て、第1断熱材は、入射した励起光を吸収することなく
透過させ、透過した励起光は第2断熱材を介して側面か
ら固体レーザ活性媒質内に入射する。その結果、両断熱
材も又、固体レーザ活性媒質内の幅方向の熱流発生を抑
止すると共に、固体レーザ活性媒質内の励起光の光量を
増大させる。
媒質はその母材内にレーザ活性物質を含んでおり、その
レーザ活性物質が励起光を吸収する。一方、第1断熱材
の母材は固体レーザ活性媒質の母材と同一である。従っ
て、第1断熱材は、入射した励起光を吸収することなく
透過させ、透過した励起光は第2断熱材を介して側面か
ら固体レーザ活性媒質内に入射する。その結果、両断熱
材も又、固体レーザ活性媒質内の幅方向の熱流発生を抑
止すると共に、固体レーザ活性媒質内の励起光の光量を
増大させる。
【0019】請求項3に係る発明では、第1断熱材の母
材は固体レーザ活性媒質の母材と異なり、しかも励起光
を吸収しない。そのため、この場合の両断熱材も又、固
体レーザ活性媒質内の幅方向の熱流発生を抑止すると共
に、固体レーザ活性媒質内の励起光の光量を増大させ
る。
材は固体レーザ活性媒質の母材と異なり、しかも励起光
を吸収しない。そのため、この場合の両断熱材も又、固
体レーザ活性媒質内の幅方向の熱流発生を抑止すると共
に、固体レーザ活性媒質内の励起光の光量を増大させ
る。
【0020】請求項4に係る発明では、第1断熱材が固
体レーザ活性媒質と同一の媒質を成しているので、第1
断熱材と固体レーザ活性媒質とは共に励起光を吸収して
発熱する。しかし、第1断熱材と固体レーザ活性媒質と
は、励起光を吸収しない第2断熱材を介して接合されて
いる。このため、第2断熱材は、第1断熱材及び固体レ
ーザ活性媒質内で発生した熱流がそれぞれ固体レーザ活
性媒質及び第1断熱材へ流入するのを抑止する。加え
て、第2断熱材は、当該第2断熱材に直接にないしは第
1断熱材で吸収されずに入射した励起光を共に吸収する
ことなく固体レーザ活性媒質内へ入射させ、固体レーザ
活性媒質内の励起光の光量を増大させる。
体レーザ活性媒質と同一の媒質を成しているので、第1
断熱材と固体レーザ活性媒質とは共に励起光を吸収して
発熱する。しかし、第1断熱材と固体レーザ活性媒質と
は、励起光を吸収しない第2断熱材を介して接合されて
いる。このため、第2断熱材は、第1断熱材及び固体レ
ーザ活性媒質内で発生した熱流がそれぞれ固体レーザ活
性媒質及び第1断熱材へ流入するのを抑止する。加え
て、第2断熱材は、当該第2断熱材に直接にないしは第
1断熱材で吸収されずに入射した励起光を共に吸収する
ことなく固体レーザ活性媒質内へ入射させ、固体レーザ
活性媒質内の励起光の光量を増大させる。
【0021】請求項5に係る発明では、接着材が、固体
レーザ活性媒質内の幅方向の熱流発生を抑止する断熱材
として、且つ固体レーザ活性媒質内の励起光の光量を増
大させる素子として機能する。
レーザ活性媒質内の幅方向の熱流発生を抑止する断熱材
として、且つ固体レーザ活性媒質内の励起光の光量を増
大させる素子として機能する。
【0022】請求項6に係る発明では、固体レーザ活性
媒質を冷却する冷却水が、固体レーザ活性媒質内の幅方
向の熱流発生を抑止する断熱材として、且つ固体レーザ
活性媒質内の励起光の光量を増大させる素子として機能
する。
媒質を冷却する冷却水が、固体レーザ活性媒質内の幅方
向の熱流発生を抑止する断熱材として、且つ固体レーザ
活性媒質内の励起光の光量を増大させる素子として機能
する。
【0023】
【実施例】以下、図1〜図3に基づき、この発明の一実
施例であるスラブ型固体レーザ発振器について説明す
る。
施例であるスラブ型固体レーザ発振器について説明す
る。
【0024】先ず、図1に示す様に、スラブ型固体レー
ザ活性媒質(以下、固体レーザ活性媒質と称す)1は、
励起光源に対面して励起光が入射する2つの平行面7
(xz平面に平行な面)と、幅方向xに垂直な2つの側
面8と、長手方向zに垂直なレーザ光の入出射面13と
から成るスラブ形状を有しており、Nd3+等に代表され
るレーザ活性物質を含んでいる。そして、両側面8の各
々において、第2断熱材3を介して、固体レーザ活性媒
質1は第1断熱材2と接合されている。しかも、第1及
び第2断熱材2、3は、共に励起光を吸収することなく
透過させる光学的特性を有するものから成り、それらの
厚み方向(厚みをHとする)及び長手方向zの長さ(単
に長さと称す)は、それぞれ固体レーザ活性媒質1の厚
みと長さとに等しく設定されている。
ザ活性媒質(以下、固体レーザ活性媒質と称す)1は、
励起光源に対面して励起光が入射する2つの平行面7
(xz平面に平行な面)と、幅方向xに垂直な2つの側
面8と、長手方向zに垂直なレーザ光の入出射面13と
から成るスラブ形状を有しており、Nd3+等に代表され
るレーザ活性物質を含んでいる。そして、両側面8の各
々において、第2断熱材3を介して、固体レーザ活性媒
質1は第1断熱材2と接合されている。しかも、第1及
び第2断熱材2、3は、共に励起光を吸収することなく
透過させる光学的特性を有するものから成り、それらの
厚み方向(厚みをHとする)及び長手方向zの長さ(単
に長さと称す)は、それぞれ固体レーザ活性媒質1の厚
みと長さとに等しく設定されている。
【0025】この様な構成を有する固体レーザ媒質(固
体レーザ活性媒質1+第2断熱材3+第1断熱材2)1
5を容器(ハウジング)6内に配置してレーザ光発振可
能とした状態を示すのが、図2の断面説明図である。但
し、図2では、本発明の説明上、必須の構成要素のみを
描いており、冷却系統の詳細な構成や、入出射面13に
面して長手方向zに設けられた出力鏡及び反射鏡等は図
示していない。
体レーザ活性媒質1+第2断熱材3+第1断熱材2)1
5を容器(ハウジング)6内に配置してレーザ光発振可
能とした状態を示すのが、図2の断面説明図である。但
し、図2では、本発明の説明上、必須の構成要素のみを
描いており、冷却系統の詳細な構成や、入出射面13に
面して長手方向zに設けられた出力鏡及び反射鏡等は図
示していない。
【0026】図2に示す通り、容器6内には、2つの励
起光源10,2つの仕切板14及び固体レーザ媒質15
が配設されており、固体レーザ活性媒質1の平行面7は
励起光源10に対面している。この励起光源10は、X
eアークランプやKrアークランプ等のフラッシュラン
プから成り、長手方向zに伸びている。なお、図2には
図示していないが、励起光源10の周辺部も冷却水によ
って冷却されている。又、仕切板14は、ガラス等の材
質から成り、励起光11,12を通過させると共に、熱
により励起光源10が仮に破壊されたときにその破片に
よる固体レーザ活性媒質1の損傷を防止する役目を担っ
ている。一方、固体レーザ媒質15は、その第1断熱材
2の長手方向zの両端部において、支持部5によって容
器6内に支持されている。
起光源10,2つの仕切板14及び固体レーザ媒質15
が配設されており、固体レーザ活性媒質1の平行面7は
励起光源10に対面している。この励起光源10は、X
eアークランプやKrアークランプ等のフラッシュラン
プから成り、長手方向zに伸びている。なお、図2には
図示していないが、励起光源10の周辺部も冷却水によ
って冷却されている。又、仕切板14は、ガラス等の材
質から成り、励起光11,12を通過させると共に、熱
により励起光源10が仮に破壊されたときにその破片に
よる固体レーザ活性媒質1の損傷を防止する役目を担っ
ている。一方、固体レーザ媒質15は、その第1断熱材
2の長手方向zの両端部において、支持部5によって容
器6内に支持されている。
【0027】励起光源10より出射した励起光の内で励
起光11は、直接に固体レーザ活性媒質1に入射し、レ
ーザ活性媒質(Nd3+等)によって吸収される。これに
対して、励起光源10より出射後に容器6(金属体)の
内面によって全反射される励起光12の一部は、第1断
熱材2に又は第2断熱材3に入射する。第1及び第2断
熱材2,3は共に励起光12を吸収しないか又は殆ど吸
収しない(吸収係数が0ではないため)ので、両断熱材
2,3に入射した励起光12は両断熱材2,3内を透過
する。この内、第1断熱材2を透過した励起光12の一
部は、両断熱材2,3の界面たる第1断熱材2の側面9
を介して第2断熱材3内に進入する。そして、第2断熱
材3に進入した励起光12の一部は、更に側面8より固
体レーザ活性媒質1内に進入して、吸収される。
起光11は、直接に固体レーザ活性媒質1に入射し、レ
ーザ活性媒質(Nd3+等)によって吸収される。これに
対して、励起光源10より出射後に容器6(金属体)の
内面によって全反射される励起光12の一部は、第1断
熱材2に又は第2断熱材3に入射する。第1及び第2断
熱材2,3は共に励起光12を吸収しないか又は殆ど吸
収しない(吸収係数が0ではないため)ので、両断熱材
2,3に入射した励起光12は両断熱材2,3内を透過
する。この内、第1断熱材2を透過した励起光12の一
部は、両断熱材2,3の界面たる第1断熱材2の側面9
を介して第2断熱材3内に進入する。そして、第2断熱
材3に進入した励起光12の一部は、更に側面8より固
体レーザ活性媒質1内に進入して、吸収される。
【0028】以上の様に、容器6によって反射された励
起光12の殆どは、第1及び第2断熱材2,3又は第2
断熱材3を介して側面8より、吸収されることなく固体
レーザ活性媒質1内に進入して吸収されることとなる。
これにより、側面(断熱面)8からの励起も可能とな
り、励起光11のみによって光ポンピングを行っていた
場合と比較して励起効率が格段に向上し、その結果、レ
ーザ出力が向上する。
起光12の殆どは、第1及び第2断熱材2,3又は第2
断熱材3を介して側面8より、吸収されることなく固体
レーザ活性媒質1内に進入して吸収されることとなる。
これにより、側面(断熱面)8からの励起も可能とな
り、励起光11のみによって光ポンピングを行っていた
場合と比較して励起効率が格段に向上し、その結果、レ
ーザ出力が向上する。
【0029】そして、励起光11,12の吸収により固
体レーザ活性媒質1が発熱し、これによって既述した熱
レンズ効果が厚み方向y及び幅方向xに関して発生す
る。しかし、第2及び第1断熱材3,2は、固体レーザ
活性媒質1内をその中心から側面8へ向かって幅方向x
に流れようとする熱流を抑止する様に作用し、その結
果、幅方向xに関する固体レーザ活性媒質1内の温度勾
配は軽減され、ほぼある平衡温度に保たれることとな
る。これにより、固体レーザ活性媒質1内の温度分布
は、厚み方向yに関してのみ或る分布を持つことにな
る。この点を図示したのが図3である。従って、発生す
る熱レンズ効果も一次元の効果となり、熱レンズ効果が
軽減される。
体レーザ活性媒質1が発熱し、これによって既述した熱
レンズ効果が厚み方向y及び幅方向xに関して発生す
る。しかし、第2及び第1断熱材3,2は、固体レーザ
活性媒質1内をその中心から側面8へ向かって幅方向x
に流れようとする熱流を抑止する様に作用し、その結
果、幅方向xに関する固体レーザ活性媒質1内の温度勾
配は軽減され、ほぼある平衡温度に保たれることとな
る。これにより、固体レーザ活性媒質1内の温度分布
は、厚み方向yに関してのみ或る分布を持つことにな
る。この点を図示したのが図3である。従って、発生す
る熱レンズ効果も一次元の効果となり、熱レンズ効果が
軽減される。
【0030】以上の様に、図1及び図2に関して述べた
実施例では、第1及び第2断熱材2,3は、熱レンズ効
果を1次元のレベルにまで抑制する断熱材としての機能
に加えて、側面8からの光励起をも可能として励起光を
有効に固体レーザ活性媒質1に照射させる機能をも併せ
備えている。そこで、以下では、その様な機能を発揮し
得る両断熱材2,3の具体例について触れてみることと
する。
実施例では、第1及び第2断熱材2,3は、熱レンズ効
果を1次元のレベルにまで抑制する断熱材としての機能
に加えて、側面8からの光励起をも可能として励起光を
有効に固体レーザ活性媒質1に照射させる機能をも併せ
備えている。そこで、以下では、その様な機能を発揮し
得る両断熱材2,3の具体例について触れてみることと
する。
【0031】先ず、第2断熱材3の実現例としては、次
の二つのものを挙げることができる。その一つは、シリ
コンゴムやシリコングリース等の様な、励起光12(可
視光)を透過させる接着剤を用いる場合である。もう一
つの方法は、冷却水(純水)を断熱材として積極的に利
用する場合である。後者の場合には、冷却水が流動して
いたのでは断熱材として作用し得ないので、両側面8,
9間に侵入した冷却水を淀ませて停流ないし停滞させる
必要がある。そのためには、固体レーザ活性媒質1と第
1断熱材2とを当接させて、その界面(8,9)間に微
小な間隙を設ければ良い。この間隙の寸法を適切に設定
すれば、侵入した冷却水が停滞して断熱材として機能す
る。勿論、冷却水は励起光12を透過させ得る。しか
も、この場合には接着剤を一切用いる必要は無く、単に
支持部5を用いた機械的接合によって固体レーザ媒質1
5を構成できる利点がある。
の二つのものを挙げることができる。その一つは、シリ
コンゴムやシリコングリース等の様な、励起光12(可
視光)を透過させる接着剤を用いる場合である。もう一
つの方法は、冷却水(純水)を断熱材として積極的に利
用する場合である。後者の場合には、冷却水が流動して
いたのでは断熱材として作用し得ないので、両側面8,
9間に侵入した冷却水を淀ませて停流ないし停滞させる
必要がある。そのためには、固体レーザ活性媒質1と第
1断熱材2とを当接させて、その界面(8,9)間に微
小な間隙を設ければ良い。この間隙の寸法を適切に設定
すれば、侵入した冷却水が停滞して断熱材として機能す
る。勿論、冷却水は励起光12を透過させ得る。しか
も、この場合には接着剤を一切用いる必要は無く、単に
支持部5を用いた機械的接合によって固体レーザ媒質1
5を構成できる利点がある。
【0032】次に、第2断熱材3としては上記の冷却水
又は接着剤を用いるものとして、第1断熱材2と固体レ
ーザ活性媒質1との組合せ例について詳述する。この点
を、表1に示す。
又は接着剤を用いるものとして、第1断熱材2と固体レ
ーザ活性媒質1との組合せ例について詳述する。この点
を、表1に示す。
【0033】
【表1】
【0034】上記表1において、組合せ(1)〜(4)はYA
Gレーザとして用いられる場合であり、いずれも固体レ
ーザ活性媒質1としてNd3+−YAG結晶が用いられ
る。又、組合せ(5)〜(8)はガラスレーザーとして用いら
れる場合であり、いずれもNd3+−ガラス(非晶質)が
固体レーザ活性媒質1として利用されている。そして、
これらの内で(4)及び(6)を除いた組合せが、上述した実
施例の具体例に相当している。それぞれの組合せを類型
化すれば、次の通りである。
Gレーザとして用いられる場合であり、いずれも固体レ
ーザ活性媒質1としてNd3+−YAG結晶が用いられ
る。又、組合せ(5)〜(8)はガラスレーザーとして用いら
れる場合であり、いずれもNd3+−ガラス(非晶質)が
固体レーザ活性媒質1として利用されている。そして、
これらの内で(4)及び(6)を除いた組合せが、上述した実
施例の具体例に相当している。それぞれの組合せを類型
化すれば、次の通りである。
【0035】先ず、表1の(1),(2),(7)及び(8)の各組
合せは、固体レーザ活性媒質1と第1断熱材2の母材が
異なる場合に該当している。つまり、(1)及び(2)では、
第1断熱材2の母材は非晶質のガラスであるのに対し
て、固体レーザ活性媒質1の母材はYAG結晶である。
又、(7)及び(8)では、上記(1)及び(2)の場合と逆の関係
にある。ここで、ガラスとしては、パイレックスガラス
や石英ガラスや光学ガラス等を用いることができる。
尚、非晶質のガラスに代えて、単結晶の水晶を第1断熱
材2として用いることもできる。この場合も、双方に母
材が異なるため、本類型に属することは自明である。
合せは、固体レーザ活性媒質1と第1断熱材2の母材が
異なる場合に該当している。つまり、(1)及び(2)では、
第1断熱材2の母材は非晶質のガラスであるのに対し
て、固体レーザ活性媒質1の母材はYAG結晶である。
又、(7)及び(8)では、上記(1)及び(2)の場合と逆の関係
にある。ここで、ガラスとしては、パイレックスガラス
や石英ガラスや光学ガラス等を用いることができる。
尚、非晶質のガラスに代えて、単結晶の水晶を第1断熱
材2として用いることもできる。この場合も、双方に母
材が異なるため、本類型に属することは自明である。
【0036】次に表1の(3)及び(5)の両組合せは、固体
レーザ活性媒質1と第1断熱材2の母材が同一である類
型に分類される。即ち、(3)では、固体レーザ活性媒質
1と第1断熱材2とは、共にYAG結晶を母材としてお
り、(5)では両者1,2の母材はガラスである。
レーザ活性媒質1と第1断熱材2の母材が同一である類
型に分類される。即ち、(3)では、固体レーザ活性媒質
1と第1断熱材2とは、共にYAG結晶を母材としてお
り、(5)では両者1,2の母材はガラスである。
【0037】更に表1の(4)及び(6)は、固体レーザ活性
媒質1と第1断熱材2とが共に同一媒質から成る場合に
該当している。即ち、(4)では両者1,2の媒質はNd
+3をレーザ活性物質とするYAG結晶であり、(6)では
両者1,2の媒質はNd3+を含んだガラスである。これ
らの場合には、特に次の様な利点がある。
媒質1と第1断熱材2とが共に同一媒質から成る場合に
該当している。即ち、(4)では両者1,2の媒質はNd
+3をレーザ活性物質とするYAG結晶であり、(6)では
両者1,2の媒質はNd3+を含んだガラスである。これ
らの場合には、特に次の様な利点がある。
【0038】即ち、一般にNd3+−YAG結晶は、引上
げ法によりインゴットを製作した上で、そのインゴット
の中心部分から切出されて研磨される。この内、中心部
分を用いるのは、光学的特性が一様だからである。とい
うことは、Nd3+−YAG結晶の製作工程中において固
体レーザ活性媒質として利用できないものが発生すると
いうことである。この点は、Nd3+−ガラスの製作につ
いても同様である。そこで、本組合せ(4)又は(6)を用い
るならば、製作段階で固体レーザ活性媒質として使用不
能と判定されたものを、第1断熱材2として有効に生か
すことができることになる。この点は、装置のコスト低
減に資するものと言える。
げ法によりインゴットを製作した上で、そのインゴット
の中心部分から切出されて研磨される。この内、中心部
分を用いるのは、光学的特性が一様だからである。とい
うことは、Nd3+−YAG結晶の製作工程中において固
体レーザ活性媒質として利用できないものが発生すると
いうことである。この点は、Nd3+−ガラスの製作につ
いても同様である。そこで、本組合せ(4)又は(6)を用い
るならば、製作段階で固体レーザ活性媒質として使用不
能と判定されたものを、第1断熱材2として有効に生か
すことができることになる。この点は、装置のコスト低
減に資するものと言える。
【0039】尚、上記(4)及び(6)の組合せでは、第1断
熱材2内で励起光12の吸収が起こり、同様に発熱が生
じる。しかし、この場合においても、第2断熱材3が第
1断熱材2内で生じた熱流の幅方向xへの伝導を阻止す
る障壁として機能するので、固体レーザ活性媒質1内の
熱レンズ効果はなお1次元効果(厚み方向yのみ作用)
に保たれている。又、(4)及び(6)を用いて実際にレーザ
発振をさせるに当たっては、第1断熱材2の部分でも誘
導放出が生じるので、この誘導放出光が共振しない様に
長手方向zに関してアパーチャを設ける必要はある。
熱材2内で励起光12の吸収が起こり、同様に発熱が生
じる。しかし、この場合においても、第2断熱材3が第
1断熱材2内で生じた熱流の幅方向xへの伝導を阻止す
る障壁として機能するので、固体レーザ活性媒質1内の
熱レンズ効果はなお1次元効果(厚み方向yのみ作用)
に保たれている。又、(4)及び(6)を用いて実際にレーザ
発振をさせるに当たっては、第1断熱材2の部分でも誘
導放出が生じるので、この誘導放出光が共振しない様に
長手方向zに関してアパーチャを設ける必要はある。
【0040】以上より、本実施例によれば、断熱と励起
という両方の効果を向上させ、熱レンズ効果の軽減とレ
ーザ出力の向上とを図ることが可能となる。そして、特
に第2断熱材として冷却水を積極的に利用する構成を用
いるならば、上記諸効果を実現できる固体レーザ媒質1
5を容易に製作できる利点がある。
という両方の効果を向上させ、熱レンズ効果の軽減とレ
ーザ出力の向上とを図ることが可能となる。そして、特
に第2断熱材として冷却水を積極的に利用する構成を用
いるならば、上記諸効果を実現できる固体レーザ媒質1
5を容易に製作できる利点がある。
【0041】尚、図1及び図2においては、冷却水4を
幅方向xに流していたが、これに代えて冷却水4を長手
方向yに流す様にしても良い。又、励起光源10は各平
行面7に対面して1つが設けられていたが、2つ以上の
励起光源を各平行面7について対面配置する様にしても
良い。この場合には、側面8から進入する励起光12を
光ポンピングに一層有効活用できる。
幅方向xに流していたが、これに代えて冷却水4を長手
方向yに流す様にしても良い。又、励起光源10は各平
行面7に対面して1つが設けられていたが、2つ以上の
励起光源を各平行面7について対面配置する様にしても
良い。この場合には、側面8から進入する励起光12を
光ポンピングに一層有効活用できる。
【0042】
【発明の効果】請求項1〜6に係る各発明は、幅方向に
関する熱レンズ効果を軽減しつつ、固体レーザ活性媒質
内での励起効率を向上させてレーザ出力を格段に増大さ
せることができる。
関する熱レンズ効果を軽減しつつ、固体レーザ活性媒質
内での励起効率を向上させてレーザ出力を格段に増大さ
せることができる。
【0043】特に請求項4に係る発明は、固体レーザ活
性媒質の製造段階で使用不能となった部分(そのインゴ
ット中で特性上使用できないもの)であっても、これを
第1断熱材として有効利用できる効果を奏し、この点で
装置の低コスト化に資することが可能となる。
性媒質の製造段階で使用不能となった部分(そのインゴ
ット中で特性上使用できないもの)であっても、これを
第1断熱材として有効利用できる効果を奏し、この点で
装置の低コスト化に資することが可能となる。
【0044】更に請求項6に係る発明では、固体レーザ
活性媒質と第1断熱材との接合に際して接着材を用いる
必要は一切無く、冷却水をそのまま断熱材として有効利
用できるので、製造を格段に容易化することができる。
活性媒質と第1断熱材との接合に際して接着材を用いる
必要は一切無く、冷却水をそのまま断熱材として有効利
用できるので、製造を格段に容易化することができる。
【図1】この発明に於けるスラブ型固体レーザ活性媒質
と第1及び第2断熱材との接合関係を示す斜視図であ
る。
と第1及び第2断熱材との接合関係を示す斜視図であ
る。
【図2】この発明の一実施例であるスラブ型固体レーザ
発振器の断面構成を示す説明図である。
発振器の断面構成を示す説明図である。
【図3】厚み方向の温度分布を示す説明図である。
【図4】従来のスラブ型固体レーザ発振器の断面構成図
である。
である。
1 スラブ型固体レーザ活性媒質 2 第1断熱材 3 第2断熱材(接着剤又は冷却水) 4 冷却水 6 容器 7 平行面 8,9 側面 10 励起光源 11,12 励起光 x 幅方向 y 厚み方向
Claims (6)
- 【請求項1】 励起光源と、当該励起光源より出射した
励起光が入射する厚み方向の2つの平行面と幅方向の2
つの側面とを有するスラブ型の固体レーザ活性媒質とが
前記励起光を反射する容器内に配置されており、前記平
行面に沿って冷却水が流れるスラブ型固体レーザ発振器
において、 前記固体レーザ活性媒質と第1断熱材とが前記側面にお
いて第2断熱材を介して接合され、前記第1及び第2断
熱材は共に前記励起光を透過させる媒質から成り、しか
も前記第1断熱材もまた前記容器内に配置されているこ
とを特徴とするスラブ型固体レーザ発振器。 - 【請求項2】 請求項1記載のスラブ型固体レーザ発振
器であって、 前記固体レーザ活性媒質と前記第1断熱材の母材は同一
であることを特徴とするスラブ型固体レーザ発振器。 - 【請求項3】 請求項1記載のスラブ型固体レーザ発振
器であって、 前記固体レーザ活性媒質と前記第1断熱材の母材が異な
ることを特徴とするスラブ型固体レーザ発振器。 - 【請求項4】 励起光源と、当該励起光源より出射した
励起光が入射する厚み方向の2つの平行面と幅方向の2
つの側面とを有するスラブ型の固体レーザ活性媒質とが
前記励起光を反射する容器内に配置されており、前記平
行面に沿って冷却水が流れるスラブ型固体レーザ発振器
において、 前記固体レーザ活性媒質と第1断熱材とが前記側面にお
いて第2断熱材を介して接合され、前記固体レーザ活性
媒質と前記第1断熱材とが共に同一の媒質を成す一方、
前記第2断熱材は前記励起光を透過させる媒質から成
り、前記第1断熱材もまた前記容器内に配置されている
ことを特徴とするスラブ型固体レーザ発振器。 - 【請求項5】 請求項1乃至4の何れかに記載のスラブ
型固体レーザ発振器であって、 前記第2断熱材は前記励起光を透過させる接着剤より成
ることを特徴とするスラブ型固体レーザ発振器。 - 【請求項6】 請求項1乃至4の何れかに記載のスラブ
型固体レーザ発振器であって、 前記第2断熱材は前記冷却水より成ることを特徴とする
スラブ型固体レーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16221794A JPH0832153A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | スラブ型固体レーザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16221794A JPH0832153A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | スラブ型固体レーザ発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0832153A true JPH0832153A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15750196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16221794A Pending JPH0832153A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | スラブ型固体レーザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0832153A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006070548A1 (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-06 | Osaka University | 固体レーザモジュール、光増幅器及びレーザ発振器 |
-
1994
- 1994-07-14 JP JP16221794A patent/JPH0832153A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006070548A1 (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-06 | Osaka University | 固体レーザモジュール、光増幅器及びレーザ発振器 |
| US7653100B2 (en) | 2004-12-28 | 2010-01-26 | Osaka University | Solid laser module, optical amplifier, and laser oscillator |
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