JPH10223949A - 固体レーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 励起ランプのもれ光によるミラーホルダなど
の温度上昇をなくし、安定したレーザ加工を行う。 【解決手段】 ポンピングチャンバ５の内部には励起光
を照射する励起ランプ９と、励起ランプからの励起光を
吸収しレーザ発振するためのレーザロッド１１が収納さ
れる。ポンピングチャンバ５外部には、レーザロッドの
一端面に対向するリアミラー１３とレーザロッドの他端
面に対向する出力ミラー１５とを設ける。ポンピングチ
ャンバの両端側にポンピングチャンバ内のもれ光を遮蔽
する遮蔽板２７が設けられ、各遮蔽板２７に光路穴２９
を設ける。ポンピングチャンバからの励起ランプ９の励
起光のもれ光は遮蔽板２７により遮蔽されて、出力ミラ
ー１５及びリアミラー１３の各ミラーホルダ１７、１９
の温度上昇が防止される。この励起光が遮蔽板２７の光
路穴２９を通過し、出力ミラー１５とリアミラー１３と
の間で共振してレーザビームＬＢは安定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体レーザ発振装
置に関し、特に励起ランプのもれ光によるミラーホルダ
などの温度上昇をなくすようにした固体レーザ発振装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図２及び図３に示されているよう
に、固体レーザ発振装置１０１はポンピングチャンバ１
０３を備えており、このポンピングチャンバ１０３内に
は、電源（図示省略）からの電圧により励起光を照射す
る複数の励起ランプ１０５と、この複数の励起ランプ１
０５からの励起光を吸収するための固体材料からなるレ
ーザ媒質を収納しているレーザロッド１０７が収納され
ている。

【０００３】前記ポンピングチャンバ１０３の両側にお
ける外部には、前記レーザロッド１０７の一端面に対向
するリアミラー１０９と前記レーザロッド１０７の他端
面に対向する出力ミラー１１１とが設けられている。リ
アミラー１０９と出力ミラー１１１はそれぞれ、ミラー
ホルダ１１３、１１５に支持されている。また、前記出
力ミラー１１１から発振されたレーザビームＬＢの前方
には安全上、レーザビームＬＢを遮断するためのシャッ
ター１１７が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の固体
レーザ発振装置１０１においては、通常、ポンピングチ
ャンバ１０３はアクリル板で作られて、励起ランプ１０
５のフラッシュに伴い、可視光線から紫外線までの広範
囲の波長がポンピングチャンバ１０３の外に出るもので
ある。

【０００５】そのために、励起ランプ１０５のもれ光が
図２及び図３の点線で示されるように出力ミラー１１１
およびリアミラー１０９のミラーホルダ１１３、１１５
の温度上昇を起こし、ビームモードが変化する。

【０００６】ちなみに、固体レーザの場合は、レーザ媒
質（ロッド）が光励起による発熱と周囲への熱の放散に
よる内部の温度差が生じるため、熱レンズ効果が生じ、
気体レーザのような半球面式光共振器が使えないこと
や、もともとレーザロッドは気体に比べて均質性が悪い
ため横モードが多重になりやすいという性質がある。

【０００７】また、レーザロッド１０７と出力ミラー１
１１およびリアミラー１０９との距離を大きくすると、
図４に示されているごとく、熱レンズ効果により不安定
な出力の領域Ａが出やすくなり、レーザ加工性能に悪影
響を与えるという問題点があった。

【０００８】さらに、励起ランプ１０５を交換するとき
には、ポンピングチャンバ１０３を開放しなければなら
い。そのときにはレーザロッド１０７の端面に外気のゴ
ミ等が付着しやすいために、レーザ出力やビームモード
の低下を引き起こすという問題点があった。

【０００９】本発明は叙上の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、励起ランプのもれ光によるミ
ラーホルダなどの温度上昇をなくし、安定したレーザ加
工を行い得るようにした固体レーザ発振装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明の固体レーザ発振装置は、電
源からの電圧により励起光を照射する励起ランプと、こ
の励起ランプからの励起光を吸収しレーザ発振するため
の固体材料からなるレーザ媒質を収納しているレーザロ
ッドとをポンピングチャンバに収納し、このポンピング
チャンバの両側における外部に、前記レーザロッドの一
端面に対向するリアミラーと前記レーザロッドの他端面
に対向する出力ミラーとを設けてなる固体レーザ発振装
置において、前記ポンピングチャンバとリアミラーとの
間およびポンピングチャンバと出力ミラーとの間に、そ
れぞれポンピングチャンバ内の励起光のもれ光を遮蔽す
る遮蔽板を設け、この各遮蔽板に前記レーザロッドで励
起されるレーザビームが通過する光路穴を設けてなるこ
とを特徴とするものである。

【００１１】したがって、ポンピングチャンバからの励
起ランプの励起光のもれ光は遮蔽板により遮蔽されるた
めに、リアミラーホルダや出力ミラーホルダの温度上昇
が防止され、出力ミラーやリアミラーの位置が安定する
ので、安定したレーザビームが得られる。

【００１２】請求項２によるこの発明の固体レーザ発振
装置は、請求項１記載の固体レーザ発振装置において、
前記レーザロッドの両端面と前記各遮蔽板の光路穴との
間を、内部にレーザビームを通過可能な貫通孔を備えて
いるビームカバーで連結せしめてなることを特徴とする
ものである。

【００１３】したがって、励起ランプを交換する際には
ポンピングチャンバを開放するが、レーザロッドの両端
面と各遮蔽板の光路穴との間がビームカバーで保護され
ているので、レーザロッドの端面には外気のゴミ等が付
着しにくくなり、レーザ出力やビームモードが安定し、
安定したレーザ加工が得られる。また、レーザロッドの
長寿命化を図れる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の固体レーザ発振装
置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

【００１５】図１を参照するに、本実施の形態に係わる
固体レーザ発振装置としての例えばＹＡＧレーザ発振装
置１は、ベース３を備えており、このベース３上に設け
られたポンピングチャンバ５内に、電源７からの高電圧
により励起光を照射する複数の励起ランプ９と、この複
数の励起ランプ９からの励起光を吸収しレーザ発振する
ＹＡＧロッド１１（レーザロッド）が収納されている。

【００１６】前記ＹＡＧロッド１１には励起ランプ９か
らの励起光を吸収しレーザ発振するための固体材料から
なるレーザ媒質を収納している。このレーザ媒質はＹＡ
Ｇ（Yttrium Alminium Garnet）の母体結晶にネオジ
ウムイオン（Ｎｄ２＋）を活性物質として混入したＮｄ
−ＹＡＧである。

【００１７】なお、前記ＹＡＧロッド１１の端面は、通
常は光軸に直角で平面に加工され、端面の面精度はλ／
１０程度に研磨され反射防止膜が蒸着されている。しか
し、端面が斜めにカットしたロッドや、凹面状に加工研
磨したロッドもあり、特に限定されない。

【００１８】また、前記励起ランプ９は、主にＸｅ又は
Ｋｒガスを封入した直管形の放電管が用いられている
が、スパイラル形のものもあり、特に限定されない。

【００１９】また、前記ポンピングチャンバ５の外部に
は、前記ＹＡＧロッド１１の一端面に対向するリアミラ
ー１３と前記ＹＡＧロッド１１の他端面に対向する出力
ミラー１５とがそれぞれ、ベース３上にミラーホルダ１
７、１９に支持され、各ミラーホルダ１７、１９はベー
ス３上に固定されている。なお、前記出力ミラー１５と
リアミラー１３は本実施の形態の例では平面鏡が用いら
れているが、凹面鏡、時には凸面鏡を用いることもで
き、特に限定されない。

【００２０】なお、前記ＹＡＧロッド１１は４準位系レ
ーザ遷移であり、励起ランプ９の励起光が照射される
と、５００〜９００ｎｍの波長の光を吸収して励起準位
に励起される。この励起準位は寿命が短いから速やかに
下位の準位に移る。この準位の寿命は約３００μsec
で、さらに下位の準位の寿命は１n sec と短いので、こ
の二つのエネルギー準位間で反転分布が得られレーザ遷
移が起こる。

【００２１】前記ＹＡＧロッド１１で励起された励起光
は前記出力ミラー１５とリアミラー１３との間で共振さ
れて定在波が生じ、この定在波が出力ミラー１５を透過
してレーザ発振される。

【００２２】前記ベース３上には出力ミラー１５のレー
ザビームＬＢの光路の前方にシャッター２１が設けられ
ており、このシャッター２１は、安全のため、レーザ発
振を遮断する必要が生じたときのために設けられた装置
である。

【００２３】また、前記ベース３上には防塵や安全のた
めに、ミラーホルダ１９に支持される出力ミラー１５と
シャッター２１を全体的に覆う出力ミラーカバー２３
と、ミラーホルダ１７に支持されるリアミラー１３を全
体的に覆うリアミラーカバー２５が設けられている。前
記出力ミラーカバー２３とリアミラーカバー２５は金属
板等で作られている。

【００２４】前記リアミラーカバー２５のポンピングチ
ャンバ５側の壁面と、前記出力ミラーカバー２３のポン
ピングチャンバ５側の壁面にはそれぞれ、ポンピングチ
ャンバ５内の励起ランプ９からの励起光のもれ光を遮蔽
する遮蔽板２７が設けられており、この各遮蔽板２７に
は前記ＹＡＧロッド１１で発振されるレーザビームＬＢ
が通過する光路穴２９が設けられている。

【００２５】したがって、励起ランプ９からの励起光が
ポンピングチャンバ５から洩れたとしても遮蔽板２７に
より遮蔽されるためにミラーホルダ１７、１９を加熱す
ることがないので、各ミラーホルダ１７、１９の温度上
昇が防止され、出力ミラー１５やリアミラー１３の位置
が安定する。その結果、安定したレーザビームＬＢを得
ることになる。

【００２６】さらに、前記ＹＡＧロッド１１の両端面と
前記遮蔽板２７の光路穴２９との間は、内部にレーザビ
ームＬＢを通過可能な貫通孔３１を備えているビームカ
バー３３により、好ましくは密閉的に連結されている。

【００２７】したがって、励起ランプ９を新しい励起ラ
ンプ９と交換する際にはポンピングチャンバ５を開放す
るが、ＹＡＧロッド１１の両端面と遮蔽板２７の光路穴
２９との間がビームカバー３３で保護されているので、
ＹＡＧロッド１１の端面には外気のゴミ等が付着しにく
くなる。その結果、レーザ出力やビームモードは安定す
る。

【００２８】なお、この発明は前述した実施の形態に限
定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他
の態様で実施し得るものである。本実施の形態では固体
レーザ発振装置としてＹＡＧレーザ発振装置を例にとっ
て説明したがルビーレーザ発振装置およびその他の固体
レーザ発振装置であっても構わない。

【００２９】例えば、ルビーレーザ発振装置は人工ルビ
ーの結晶を円柱状にし、両端面を研磨したルビーロッド
（レーザロッド）と、励起用Ｘｅランプ（励起ランプ
９）、平面ミラーの光共振器（出力ミラーとリアミラ
ー）、励起ランプに高電圧を供給するランプ用電源とで
構成され、他は前述したＹＡＧレーザ発振装置と同様に
構成される。

【００３０】

【発明の効果】以上のごとき発明の実施の形態から理解
されるように、請求項１の発明によれば、ポンピングチ
ャンバからの励起ランプの励起光のもれ光は遮蔽板によ
り遮蔽されるので、各リアミラーホルダや出力ミラーホ
ルダの温度上昇を防止できる。したがって、出力ミラー
やリアミラーの位置が安定するので、安定したレーザビ
ームを得ることができる。

【００３１】請求項２の発明によれば、励起ランプを交
換する度にポンピングチャンバを開放するが、レーザロ
ッドの両端面と遮蔽板の光路穴との間がビームカバーで
保護されているので、レーザロッドの端面には外気のゴ
ミ等が付着しにくくなる。その結果、レーザロッドの長
寿命化を図ることができ、レーザ出力やビームモードを
安定させ、安定したレーザ加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すもので、固体レーザ
発信装置の要部断面を含む概略正面図である。

【図２】従来例を示すもので、固体レーザ発信装置の要
部断面を含む概略正面図である。

【図３】図２の平面図である。

【図４】従来例におけるレーザ出力と注入電力とのり関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ＹＡＧレーザ発振装置（固体レーザ発振装置） ５ ポンピングチャンバ ９ 励起ランプ １１ ＹＡＧロッド（レーザロッド） １３ リアミラー １５ 出力ミラー １７ ミラーホルダ １９ ミラーホルダ ２３ 出力ミラーカバー ２５ リアミラーカバー ２７ 遮蔽板 ２９ 光路穴 ３１ 貫通孔 ３３ ビームカバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源からの電圧により励起光を照射する
   励起ランプと、この励起ランプからの励起光を吸収しレ
   ーザ発振するための固体材料からなるレーザ媒質を収納
   しているレーザロッドとをポンピングチャンバに収納
   し、このポンピングチャンバの両側における外部に、前
   記レーザロッドの一端面に対向するリアミラーと前記レ
   ーザロッドの他端面に対向する出力ミラーとを設けてな
   る固体レーザ発振装置において、 前記ポンピングチャンバとリアミラーとの間およびポン
   ピングチャンバと出力ミラーとの間に、それぞれポンピ
   ングチャンバ内の励起光のもれ光を遮蔽する遮蔽板を設
   け、この各遮蔽板に前記レーザロッドで励起されるレー
   ザビームが通過する光路穴を設けてなることを特徴とす
   る固体レーザ発振装置。
2. 【請求項２】 前記レーザロッドの両端面と前記各遮蔽
   板の光路穴との間を、内部にレーザビームを通過可能な
   貫通孔を備えているビームカバーで連結せしめてなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の固体レーザ発振装置。