JPS6037632B2 - 固体レ−ザ発振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は固体レーザ装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

固体レーザ装置ではしーザロツドは冷却水などで冷却さ
れながら光励起されているが、光励起が定常状態のとき
、レーザロッドの中心部は冷却されている外周部に比べ
て高温になり、レーザロッドがレンズ作用を生ずる。

しかしこのレンズ作用がレーザロッド軸に対して軸対称
でない現象がしばいま起る。この原因はしーザロツドが
周囲から一様な光励起を受けた条件で使用されないこと
や、レーザロッド自体の不均一性どによって引起こされ
るものである。上記の点を第１図にて説明すると、楕円
反射鏡１内に励起ランプ２とともに収納されているレー
ザロッド３の軸方向をＺ軸にとると、ｘとｙの方向でレ
ーザロッド３の作用は異なる。すなわち、縦軸に後方焦
点距離、横軸に励起入力ｐｉをとった第２図に示すよう
に、上記×方向およびｙ方向では励起入力ｐｊの増大と
ともに短くなる戊，ｆｙの収束作用をもち、軸対称な光
学特性を示さない。軸対称とならないために、集光加工
した場合、偏よった集光スポットのため走査方向により
加工特性が変化してしまう不都合を生じる。集光スポッ
トを均一な軸対称とするためには、複数の励起ランプを
１つのレーザロッドの周囲に等酌に設置して周囲から均
一な強さで光励起するとか、レーザロッドをへＩＪカル
状の励起ランプに挿入して光励起する技術があるが、両
者とも発振効率が低く、また、励起ランプの交換が容易
でなく実用上の支障となっていた。また、レーザロッド
と励起ランプを１対１で配置する構成では励起ランプに
対嶋しているレーザロッドの面が他より高温となり、レ
ーザロッドが物理的に曲がり光学的光路も必然的に曲が
る。このため励起強度が変わるたび毎にレーザ共振器ミ
ラーの光軸を合わせ直す必要がある。〔発明の目的） 本発明はしーザロツドがレンズ作用を生じにくくし、出
力されるレーザ光の非対称特性を改善した安定なしーザ
装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要） レーザロッドの励起ランプに対面する側の反対側の面を
粗面にして放熱作用を促がすようにし、レーザロッドの
外周部における温度差を僅少にしレーザロッドの曲がり
を防止するようにしたものである。

さらにはしーザロッドの表面における光励起光の光散能
を異ならせロッド内部の発熱をロッド軸に対して対称化
、均一化をはかるものである。〔発明の実施例〕 本発明を実施例を示す図面に基ずし、て説明する。

第３図は本発明の第１の実施例である片側励起による固
体レーザ発振装置の例を示す。すなわち、分割体からな
り内面が高反射面に形成された楕円反射鏡１には励起ラ
ンプ１１およびレーザロッド１２が楕円反射鏡１の焦点
と同軸となって平行に設けられている。し−ザロッド１
２の励起ランプ１１に対面する側、すなわち、レーザロ
ッド１２の横断面の中心を０，と励起ランプ１１の横断
面の中心を０２とを結ぶ方向をｘ、ｘ方向に直交する方
向をＹとすると、一×側を平滑面１３のままとし、反対
側の十×側を０．１側程度の粗面１４に形成する。上記
の構成により、励起ランプ１１からの励起光が最も強く
当る面は平滑面１４のために励起光は内部に向けて直進
的に進行し、反対側の粗面１３部分で散乱し、この部分
の近傍での熱かたまり、温度上昇をたすける。このため
励起ランプ１１よりはなれた部分と近くで強く励起され
る部分の温度分布が均衡し、熱分布の不均衡による従来
のレーザロッドの曲げ現象は解消される。第４図は本発
明の第２の実施例で、１５は二重楕円反射鏡で、この反
射鏡の共有焦点上にレーザロッド１６が設けられ、２個
の励起ランプ１１，１１で励起される構成になっている
。

この実施例ではしーザロツド１６の励起ランプ１１，１
１にそれぞれ向いている面の一部が平滑面１８になって
いる。またｙ方向の面はより粗い粗面１９に仕上げられ
ている。上記第２の実施例においても第１の実施例と同
様に粗面１９，１９の部分が他の面より温度上昇作用が
大きいため、励起ランプ１１の光の到達距離が長くても
結果的に励起光が強く当る平滑面１８の温度上昇と同程
度になり、温度分布が均衡する。

なお、粗面形成の代りに、レーザロッドの光励起には効
果的なスペクトル成分は透過し、その他の波長は吸収す
るような蒸着膜を形成してもよい。

また、その他、熱伝導率がレーザロツドより小さいガラ
ス質のものをレーザロッド表面にコーティングして励起
光を透過させるようにしてもよい。ところで、粗面形成
等による表面近傍の発熱部分を励起ランプに遠ざけずに
、例えば上記第２の実施例において、ｘ方向に組面がく
るようにして戊とｆｙの差を強調するようにしてもよい
。この場合、長円形のスポットが得られるので、長円方
向にレーザ光を走査して溶援する加工に適する。〔発明
の効果〕励起強度の弱い条件から高い条件までレーザロ
ッドの熱作用にもとず〈光学的均一性が改善され、高出
力においても円形断面の発振パターンが得られるように
なった。

また、軸対称性の悪いレーザロッドの場合にはその欠点
を改善するために積極的に該当部分に面仕上げの差異を
もった部分を形成し、光学的な不均一性を補償してやる
こともできる。さらに、粗面等による熱放散部の位置を
変えて加工に適する発振パターンを得ることもできる。
図面の簡単な説明第１図は従来例を示す横断面図、第２
図は従釆例における方向別の入力パワーと焦点距離との
関係を示す図、第３図は本発明の第１の実施例を示す横
断面図、第４図は本発明の第２の実施例を示す横断面図
である。

１・・…・楕円反射鏡、１１・・・・・・励起ランプ、
１２，１６……レーザロッド、１４，１８……粗面。

弟１図 発２図 多］図 多４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 楕円反射鏡内に励起ランプとこの励起ランプで励起
   されるレーザロツドとを設けてなるレーザヘツド部を有
   する固体レーザ発振装置において、上記レーザロツドは
   その外周面の一部に他面より粗面になる温度上昇制御部
   分を設けることを特徴とする固体レーザ発振装置。 ２ 温度上昇制御部分は長さ方向に沿つて形成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体レ
   ーザ発振装置。 ３ 温度上昇制御用部分は励起ランプに非対面している
   こをとを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体レ
   ーザ発振装置。 ４ 温度上昇制御部分はレーザロツドの軸方向に沿いほ
   ぼ全長にわたつて形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の固体レーザ発振装置。 ５ 温度上昇制御部分はレーザロツドの物質以外の光励
   起光の透過材で形成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の固体レーザ発振装置。 ６ 温度上昇制御部分はロツドの不均一性を光励起中に
   補償する方向に設置したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の固体レーザ発振装置。