JPH1117254A - 固体レーザ装置 - Google Patents

固体レーザ装置

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JPH1117254A
JPH1117254A JP16709697A JP16709697A JPH1117254A JP H1117254 A JPH1117254 A JP H1117254A JP 16709697 A JP16709697 A JP 16709697A JP 16709697 A JP16709697 A JP 16709697A JP H1117254 A JPH1117254 A JP H1117254A
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JP
Japan
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solid
state laser
excitation light
laser medium
laser device
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Application number
JP16709697A
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English (en)
Inventor
Hideetsu Kudo
秀悦 工藤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストの低廉化,組立調整の簡素化およびT
EMモードの高出力化・高効率化を図るとともに、固体
レーザ媒質に対する励起光の良好な導入効率を得ること
および装置の使用不能発生を防止することを可能とす
る。 【解決手段】 全反射ミラー7および出力ミラー8を有
するレーザ共振器3と、このレーザ共振器3内に配設さ
れ、LD2からの励起光Oを集光する截円錐体からなる
集光器4と、この集光器4の両端面4a,4bのうち小
端面4bに接合され、励起光Oによって励起される円柱
体からなる細径の固体レーザ媒質5とを備え、この固体
レーザ媒質5および集光器4の各側面に誘電体多層膜
7,8を形成した構成としてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、励起光源としてレ
ーザダイオード(以下、「LD」と略記する。)を用い
る固体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の固体レーザ装置には、
1〜4W程度出力(連続発振高出力)のシングルチップ
型LD,多数のシングルチップ型LDを10mm程度の
幅で一次元に配列した10〜20W程度出力のバー型L
DあるいはLDバーを縦方向に積み重ねた二次元スタッ
ク型LD等の半導体レーザを備えたものが知られてい
る。
【0003】このような固体レーザ装置においては、励
起光源の配置が比較的自由な側面励起方式によるものが
高出力化に有利とされている。
【0004】ところで、この種の固体レーザ装置におい
て、TEM00モード(TEMモード)で高出力化する
には、励起光源のLDの使用個数を増加して励起光入力
を増加するとともに、固体レーザ媒質中の体積内に効率
的に励起光を吸収させる必要がある。
【0005】また、固体レーザ装置において、多数の半
導体レーザを用いると、励起光入力が増加するが、同時
に発行面積も増加するため、固体レーザ媒質のTEMモ
ード体積内での励起密度が低下してTEMモードでの発
振効率が低下してしまうことから、励起光の集光光学系
を工夫することが必要とされる。
【0006】従来、この種の固体レーザ装置には、特開
平4−25085号公報に開示されたものが採用されて
いる。これは、固体レーザ媒質の両端面にミラーコーテ
ィング処理が施された共振器を配設し、結合光学系を用
いてLDの発振光を固体レーザ媒質の端面より入射して
励起するものである。
【0007】また、従来の固体レーザ装置には、特開平
1−251678号公報に開示されたものも採用されて
いる。これは、複数のLDを用いることにより、これら
各LDの励起光をそれぞれ光ファイバに導入し、ファイ
バ出力端のコア同士を一体に融着して励起光を合成し、
結合光学系を介して固体レーザ媒質の端面より励起する
ものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の固体
レーザ装置においては、結合光学系が用いられているた
め、部品点数が嵩み、コスト高になるばかりか、組立調
整を煩雑にするという問題があった。
【0009】また、前者にあっては、励起光が固体レー
ザ媒質の端面の小領域に集光されるため、熱の発生によ
る歪みや熱レンズ効果が大きくなり、励起光出力が増大
すると発振光(励起光)のビーム品質が低下し、最悪の
場合には固体レーザ媒体が破壊するという問題もあっ
た。
【0010】さらに、多数のLDを用いることが困難で
あることから、TEMモードの高出力化・高効率化を実
現させることができないという問題もあった。
【0011】一方、後者にあっては、LD光(励起光)
の伝送に光ファイバが用いられているため、光ファイバ
(固体レーザ媒質)に対するLD光の良好な導入効率を
得ることができないという不都合があった。
【0012】また、集光器に対する励起光の導入が複数
の光ファイバのコア同士を融着させて行われるものであ
るため、ファイバ端面が損傷して装置が使用不能になる
という不都合もあった。
【0013】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、コストの低廉化,組立調整の簡素化およびTE
Mモードの高出力化・高効率化を図ることができるとと
もに、固体レーザ媒質に対する励起光の良好な導入効率
を得ることができ、かつ装置の使用不能発生を防止する
ことができる固体レーザ装置の提供を目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項1記載の固体レーザ装置は、全反射
ミラーおよび出力ミラーを有するレーザ共振器と、この
レーザ共振器内に配設され、励起光源からの励起光を集
光する截円錐体からなる集光器と、この集光器の両端面
のうち小端面に接合され、励起光によって励起される円
柱体からなる細径の固体レーザ媒質とを備え、この固体
レーザ媒質および集光器の各側面を励起光源からの励起
光に対して高反射率を有する周面で形成した構成として
ある。したがって、励起光源からの励起光が集光器の大
端面から入射して側面で反射しながら小端面から出射
し、固体レーザ媒質の端面に集光して固体レーザ媒質を
励起する。
【0015】請求項2記載の発明は、請求項1記載の固
体レーザ装置において、励起光源が複数のレーザダイオ
ードからなる構成としてある。したがって、励起光源の
個数増加に応じて励起光出力が増加する。
【0016】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載の固体レーザ装置において、固体レーザ媒質および
集光器の周囲に放熱ブロックが配設されている構成とし
てある。したがって、固体レーザ媒質の励起光入射端面
からの発生熱が固体レーザ媒質のみならず集光器を介し
て放熱ブロックに伝達され、この放熱ブロックから放熱
される。
【0017】請求項4記載の発明は、請求項1〜3のう
ちいずれか一記載の固体レーザ装置において、固体レー
ザ媒質の直径をレーザ共振器内のTEMモード径より二
倍の寸法に設定した構成としてある。したがって、固体
レーザ媒質がモードセレクタとして機能し、TEMモー
ドレーザ光が選択的に発振する。
【0018】請求項5記載の発明は、請求項1〜4のう
ちいずれか一記載の固体レーザ装置において、固体レー
ザ媒質および集光器の各周面に金属層処理が施されてい
る構成としてある。したがって、固体レーザ媒質および
集光器の金属層で励起光が反射しながら伝播し、固体レ
ーザ媒質が均一に励起する。
【0019】請求項6記載の発明は、請求項1〜4のう
ちいずれか一記載の固体レーザ装置において、固体レー
ザ媒質および集光器の各周面に誘電体多層膜処理が施さ
れている構成としてある。したがって、固体レーザ媒質
および集光器の誘電体多層膜で励起光が反射しながら伝
播し、固体レーザ媒質が均一に励起する。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図面を参照して説明する。図1は本発明の第一実施形態
に係る固体レーザ装置を示す光路図である。同図におい
て、符号1で示す固体レーザ装置は、LD2とレーザ共
振器3と集光器4と固体レーザ媒質5と放熱ブロック6
とを備えている。
【0021】LD2は、固体レーザ媒質5において吸収
の良好な波長帯809nm付近で発振するLDからな
り、レーザ共振器3に対して励起光Oを出射して固体レ
ーザ媒質5を励起する。これにより、固体レーザ媒体5
内でエネルギーの反転分布が形成される。
【0022】レーザ共振器3は、TEMモードの直径が
固体レーザ媒質5中で約0.5mmになるようなレーザ
共振器からなり、全反射ミラー7および出力ミラー8を
有している。これにより、波長1.064μmのレーザ
発振光LがTEMモードで発振する。
【0023】集光器4は、固体レーザ媒質5と同程度の
熱膨張係数および同等以上の熱伝導率を有し、かつ励起
光Oに対して高透過率を有する截円錐体状の集光器から
なり、レーザ共振器3内に配設されている。集光器4の
周面(側面)には、蒸着によって誘電体多層膜9が形成
されている。これにより、LD2からの励起光Oが誘電
体多層膜9で反射しながら集光され、固体レーザ媒質5
に入射する。
【0024】固体レーザ媒質5は、励起光Oによって励
起される円柱体(ロッド)状の固体レーザ媒質(Nd:
YAG)からなり、集光器4の両端面4a,4bのうち
小端面4bにオプティカルコンタクトまたは融着等によ
って接合されている。固体レーザ媒質5の周面(側面)
には、集光器4と同様に蒸着によって誘電体多層膜10
が形成されている。これにより、励起光Oが誘電体多層
膜10で反射しながら伝搬して吸収される。
【0025】固体レーザ媒質5の直径は、レーザ共振器
3内のTEMモード径の二倍程度の寸法(1mm)に設
定されている。これにより、固体レーザ媒質5がモード
セレクタとして機能し、TEMモードが選択的に発振す
る。また、固体レーザ媒質5の長さは、5mmの寸法に
設定されている。
【0026】放熱ブロック6は、銅等の熱伝導性部材か
らなる放熱ブロックからなり、集光器4および固体レー
ザ媒質5の周囲に配設されている。これにより、固体レ
ーザ媒質5の端面(励起光入射端面)付近で発生する熱
が集光器4および固体レーザ媒質5から熱伝導して放熱
される。
【0027】このように構成された固体レーザ装置にお
いては、LD2からの励起光Oが集光器4の両端面4
a,4bのうち大端面4aから入射して側面で反射しな
がら小端面4bから出射し、固体レーザ媒体5の端面に
集光して固体レーザ媒質5を励起する。したがって、本
実施形態においては、集光器に従来必要とした結合光学
系が不要になるから、部品点数を削減することができ
る。
【0028】また、本実施形態において、固体レーザ媒
質5の励起光入射端面に集光器4の端面を接合したこと
は、励起光入射端面で発生する熱が集光器4にも放熱さ
れるとともに、励起光Oを固体レーザ媒質5の端面に均
一に集光するため、一個所への熱集中が緩和され、熱歪
みや熱レンズ効果が抑制される。
【0029】さらに、本実施形態においては、細径の固
体レーザ媒質5によってTEMモード以外の発振モード
が抑制され、誘電体多層膜9によって励起光Oが固体レ
ーザ媒質5内で反射しながら吸収される。
【0030】なお、本実施形態においては、LD2が単
数である場合について説明したが、本発明はこれに限定
されず、図2に示すように(第二実施形態)複数(例え
ば三個)のLD11を用いることができる。この場合、
LD11の個数増加に比例して励起光出力が増加し、T
EMモードでの出力増加が可能となる。同図において、
符号12は放熱ブロックである。
【0031】また、本実施形態においては、固体レーザ
媒質5および集光器4の各側面に誘電体多層膜9,10
を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されず、
蒸着あるいはめっきによって金属層を形成しても実施形
態と同様の効果を奏する。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、全
反射ミラーおよび出力ミラーを有するレーザ共振器と、
このレーザ共振器内に配設され、励起光源からの励起光
を集光する截円錐体からなる集光器と、この集光器の両
端面のうち小端面に接合され、励起光によって励起され
る円柱体からなる細径の固体レーザ媒質とを備え、この
固体レーザ媒質および集光器の各側面を励起光源からの
励起光に対して高反射率を有する周面で形成したので、
励起光源からの励起光が集光器の両端面のうち大端面か
ら入射して側面で反射しながら小端面から出射し、固体
レーザ媒質の端面に集光して固体レーザ媒質を励起す
る。
【0033】したがって、集光器に従来必要とした結合
光学系が不要になるから、部品点数を削減することがで
き、コストの低廉化および組立調整の簡素化を図ること
ができる。
【0034】また、固体レーザ媒質の励起光入射端面に
集光器を接合したことは、励起光入射端面で発生する熱
が集光器にも放熱されるとともに、励起光を固体レーザ
媒質の端面に均一に集光するから、一個所への熱集中が
緩和され、熱歪みや熱レンズ効果を抑制することがで
き、ビーム品質を高めることができる。
【0035】さらに、細径の固体レーザ媒質によってT
EMモード以外の発振モードが抑制され、高反射率面に
よって励起光が固体レーザ媒質内で反射しながら吸収さ
れるから、TEMモードでの高出力化・高効率化を図る
ことができる。
【0036】この他、截円錐体状の集光器によって励起
光を固体レーザ媒質に導入することができるから、固体
レーザ媒質に対する励起光の良好な導入効率を得ること
ができる。
【0037】また、集光器に対する励起光の導入が従来
のように光ファイバ同士を融着させて行われるものでな
いから、構成部品の損傷による装置の使用不能発生を防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態に係る固体レーザ装置を
示す光路図である。
【図2】本発明の第二実施形態に係る固体レーザ装置を
示す光路図である。
【符号の説明】
1 固体レーザ装置 2 LD 3 レーザ共振器 4 集光器 5 固体レーザ媒質 6 放熱ブロック 7 全反射ミラー 8 出力ミラー 9,10 誘電体多層膜 L レーザ発振光 O 励起光

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 全反射ミラーおよび出力ミラーを有する
    レーザ共振器と、 このレーザ共振器内に配設され、励起光源からの励起光
    を集光する截円錐体からなる集光器と、 この集光器の両端面のうち小端面に接合され、前記励起
    光によって励起される円柱体からなる細径の固体レーザ
    媒質とを備え、 この固体レーザ媒質および前記集光器の各側面を前記励
    起光源からの励起光に対して高反射率を有する周面で形
    成したことを特徴とする固体レーザ装置。
  2. 【請求項2】 前記励起光源が複数のレーザダイオード
    からなることを特徴とする請求項1記載の固体レーザ装
    置。
  3. 【請求項3】 前記固体レーザ媒質および前記集光器の
    周囲に放熱ブロックが配設されていることを特徴とする
    請求項1または2記載の固体レーザ装置。
  4. 【請求項4】 前記固体レーザ媒質の直径を前記レーザ
    共振器内のTEMモード径の二倍の寸法に設定したこと
    を特徴とする請求項1,2または3記載の固体レーザ装
    置。
  5. 【請求項5】 前記固体レーザ媒質および前記集光器の
    各周面に金属層処理が施されていることを特徴とする請
    求項1〜4のうちいずれか一記載の固体レーザ装置。
  6. 【請求項6】 前記固体レーザ媒質および前記集光器の
    各周面に誘電体多層膜処理が施されていることを特徴と
    する請求項1〜4のうちいずれか一記載の固体レーザ装
    置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003023196A (ja) * 2001-07-06 2003-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ld励起レーザ装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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