JPS6343384A - 固体レ−ザ発振装置の集光装置 - Google Patents
固体レ−ザ発振装置の集光装置Info
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- JPS6343384A JPS6343384A JP18720386A JP18720386A JPS6343384A JP S6343384 A JPS6343384 A JP S6343384A JP 18720386 A JP18720386 A JP 18720386A JP 18720386 A JP18720386 A JP 18720386A JP S6343384 A JPS6343384 A JP S6343384A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/0915—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
- H01S3/092—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp
- H01S3/093—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp focusing or directing the excitation energy into the active medium
- H01S3/0931—Imaging pump cavity, e.g. elliptical
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- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は固体媒質をレーザ媒質として用いる固体レーザ
発振装置の集光装置の反射面の構成に関する。
発振装置の集光装置の反射面の構成に関する。
固体媒質をレーザ媒質として用いる固体レーザ装置は小
形で＠量という利点から切断用の加工機や医療用のレー
ザメスなどに広く利用されている。
形で＠量という利点から切断用の加工機や医療用のレー
ザメスなどに広く利用されている。
固体レーザ装置においてレーザ光を発生させる固体レー
ザ発振装置の一例を第２図に示す。ここでは図示さねで
いない固体レーザ媒質と励起用の光源を収納した収納部
１１反射ミラー２．シャ、４３、Ｑスイッチ４．モード
セレクタ５．出力ミラー６とから構成されている。第３
図は収納部ｌの内部の一部を示し、たもので、ａ状に形
成された固体レーザロッド７と励起用光源であるフラッ
シュランプ８とが集光装置として鏡面に仕げられた楕円
面の集光用反射鏡９で囲まれる空間内に配置されており
、それぞねが楕円面の二つの焦線を中心軸とするように
位置している。この構成で一つの焦線上にあ゛るフラッ
シュランプ８から発した光は集光用反射鏡９の楕円面の
作用によって効率よく他の焦釧上にある固体レーザロア
ドアに集光さね・レーザロッド７はこの光によって励起
さねで発光する。レーザロッド７で発光した光は第２図
の反射ミラー２．Ｊ：出力ミラー６との［…をくり返し
多重反射されてレーザ発振が行なわわる。第２図の例で
はレーザ発振による光の照射があるレベル以上になる吉
急激に透明度を増して発振の鋭さを急激に増大させるＱ
スイッチ４が備えられているので、このＱスイッチ４に
よってパルス状のレーザ光線１０が発生する。このレー
ザ光線１０はさらにモードセレクタ５によって発振波長
が単一波長となるように整えられる、 この装置においてレーザ元型が効率よく行わわるために
は励起用のフラッシュランプ８から発した光を固体レー
ザロッド７が効率よく吸収することが必要であり、それ
には集光用反射鏡９の反射率の高いことが望まれる。ま
た高い反射率が長期の間に低下しないことが必要である
。現在広く実用化されている固体レーザ媒質の一つであ
るイツト１１ウムアルミニウムガーネツト（ＹＡＧ）に
対しては上記の反射面に一般に金が用いられている。
ザ発振装置の一例を第２図に示す。ここでは図示さねで
いない固体レーザ媒質と励起用の光源を収納した収納部
１１反射ミラー２．シャ、４３、Ｑスイッチ４．モード
セレクタ５．出力ミラー６とから構成されている。第３
図は収納部ｌの内部の一部を示し、たもので、ａ状に形
成された固体レーザロッド７と励起用光源であるフラッ
シュランプ８とが集光装置として鏡面に仕げられた楕円
面の集光用反射鏡９で囲まれる空間内に配置されており
、それぞねが楕円面の二つの焦線を中心軸とするように
位置している。この構成で一つの焦線上にあ゛るフラッ
シュランプ８から発した光は集光用反射鏡９の楕円面の
作用によって効率よく他の焦釧上にある固体レーザロア
ドアに集光さね・レーザロッド７はこの光によって励起
さねで発光する。レーザロッド７で発光した光は第２図
の反射ミラー２．Ｊ：出力ミラー６との［…をくり返し
多重反射されてレーザ発振が行なわわる。第２図の例で
はレーザ発振による光の照射があるレベル以上になる吉
急激に透明度を増して発振の鋭さを急激に増大させるＱ
スイッチ４が備えられているので、このＱスイッチ４に
よってパルス状のレーザ光線１０が発生する。このレー
ザ光線１０はさらにモードセレクタ５によって発振波長
が単一波長となるように整えられる、 この装置においてレーザ元型が効率よく行わわるために
は励起用のフラッシュランプ８から発した光を固体レー
ザロッド７が効率よく吸収することが必要であり、それ
には集光用反射鏡９の反射率の高いことが望まれる。ま
た高い反射率が長期の間に低下しないことが必要である
。現在広く実用化されている固体レーザ媒質の一つであ
るイツト１１ウムアルミニウムガーネツト（ＹＡＧ）に
対しては上記の反射面に一般に金が用いられている。
これは第１表に示すように金がＹＡＧの吸収波長である
８００ ｎｒｎ付近の波長の光に対する反射率が（イ）
９以上と高いことと金の材質としての高い安定性とによ
るものである。通常アルミニウム類の下地にメツキ等に
よって金の薄層を形成させて反射鏡としている。
８００ ｎｒｎ付近の波長の光に対する反射率が（イ）
９以上と高いことと金の材質としての高い安定性とによ
るものである。通常アルミニウム類の下地にメツキ等に
よって金の薄層を形成させて反射鏡としている。
一方ＹＡＧよりもさらに発振効率を向上させ得る固体レ
ーザ媒質として、Ｃｒ、Ｎｄを活性イオンとしたカド１
１ニウムスカンジウムガリウムガー木、ト（Ｃｒ 、
Ｎｄ ： ＧＳＧＧ ’）や同じ（Ｃｒ 、 Ｎｄを活
性イオンとしたガドリニウムスカンジウムアルミニウム
ガーネット（Ｃｒ ：Ｎｄ ：ＧＳＡＧ ）などが最近
注目されている。これらのレーザ媒・頁はＹＡＧの吸収
波長よりも短い４００〜５００μｍ付近の波長領域の光
が吸収波長となっている。したがって励起用の光には４
００〜５００μｍの波長領域の光が用いられるが、集光
用反射光として金を用いたものでは第１表に示すように
上記の彼長帝に２ける反射率は金属で４１０％近傍、薄
膜で３９％近傍といずれも５０％以下であって、励起の
効率がいちぢるしく低下し１発振効率の高いＧＳＧＧや
ＧＳＡＧを用いても固体レーザ発振装置さしての全体の
効率は向上しない。こねに対して第１表に併記したアル
ミニウムや銀は上記の波長領域の反射率はすぐねている
が、材質の長期の安定性において劣っている。特にアル
ミニウムは酸化さねやすく急激に反射率が低下する。
ーザ媒質として、Ｃｒ、Ｎｄを活性イオンとしたカド１
１ニウムスカンジウムガリウムガー木、ト（Ｃｒ 、
Ｎｄ ： ＧＳＧＧ ’）や同じ（Ｃｒ 、 Ｎｄを活
性イオンとしたガドリニウムスカンジウムアルミニウム
ガーネット（Ｃｒ ：Ｎｄ ：ＧＳＡＧ ）などが最近
注目されている。これらのレーザ媒・頁はＹＡＧの吸収
波長よりも短い４００〜５００μｍ付近の波長領域の光
が吸収波長となっている。したがって励起用の光には４
００〜５００μｍの波長領域の光が用いられるが、集光
用反射光として金を用いたものでは第１表に示すように
上記の彼長帝に２ける反射率は金属で４１０％近傍、薄
膜で３９％近傍といずれも５０％以下であって、励起の
効率がいちぢるしく低下し１発振効率の高いＧＳＧＧや
ＧＳＡＧを用いても固体レーザ発振装置さしての全体の
効率は向上しない。こねに対して第１表に併記したアル
ミニウムや銀は上記の波長領域の反射率はすぐねている
が、材質の長期の安定性において劣っている。特にアル
ミニウムは酸化さねやすく急激に反射率が低下する。
この発明は上述の問題点を解決し１発振効率の高い固体
レーザ製電を提供することを目的とＣる。
レーザ製電を提供することを目的とＣる。
この発明は白金、ロジウム、あるいはこわらの合金であ
る白金ロジウム合金が４００〜５００ ｎｍの波長領域
の光に対して高い反射ぶを示し、かつ長期間にわたって
安定である点に着目したもので。
る白金ロジウム合金が４００〜５００ ｎｍの波長領域
の光に対して高い反射ぶを示し、かつ長期間にわたって
安定である点に着目したもので。
発振効率の高いＣｒ 、 Ｎｄ ： ＧＳＧＧやＣｒ
、 Ｎｄ ：ＧＳＡＧを固体レーザ媒質として用いたレ
ーザ発振装置の集光装置である集光用反射鏡の反射面を
白金、ロジウム、白金ロジウム合金のいずれかを１μｍ
から頒μｍの範囲内の厚さを持つ薄層で形成することに
よって、Ｃｒ 、 Ｎｄ ： ＧＳＧＧやＣｒ 、 Ｎ
ｄ ：ＧＳＡＧの吸収波長領域である４００〜５００
ｎｍの波長の元を効皐よくこわらに集光させるとともに
、その反射３が長期にわたって低下することのないよう
にしたものである。
、 Ｎｄ ：ＧＳＡＧを固体レーザ媒質として用いたレ
ーザ発振装置の集光装置である集光用反射鏡の反射面を
白金、ロジウム、白金ロジウム合金のいずれかを１μｍ
から頒μｍの範囲内の厚さを持つ薄層で形成することに
よって、Ｃｒ 、 Ｎｄ ： ＧＳＧＧやＣｒ 、 Ｎ
ｄ ：ＧＳＡＧの吸収波長領域である４００〜５００
ｎｍの波長の元を効皐よくこわらに集光させるとともに
、その反射３が長期にわたって低下することのないよう
にしたものである。
第１図は本発明の実施例を示したものである〇集光装置
の集光用反射鏡１１の本体はアルミニウム族で、このア
ルミニウムの下地の上に白金をメ、ツキにより５μｆｒ
Ｌ厚の薄層として反射面を形成させたものと、同じ手法
により同じくアルミニウムの集光用反射鏡本体のアルミ
ニウム下地１２の上にロジウムの５μｍ厚の薄層１３を
反射面として形成させたものであり、第２表にその効率
の測定結果と寿命とが示しである。固体レーザ、ｓ質と
してのレーザロッドは直径６．３５ａｍ、長さ７６、ｆ
ｌｆｆｌのＣｒ 、 Ｎｄ ：ＧＳＧＧとし、クリプト
ンランプで励起している。
の集光用反射鏡１１の本体はアルミニウム族で、このア
ルミニウムの下地の上に白金をメ、ツキにより５μｆｒ
Ｌ厚の薄層として反射面を形成させたものと、同じ手法
により同じくアルミニウムの集光用反射鏡本体のアルミ
ニウム下地１２の上にロジウムの５μｍ厚の薄層１３を
反射面として形成させたものであり、第２表にその効率
の測定結果と寿命とが示しである。固体レーザ、ｓ質と
してのレーザロッドは直径６．３５ａｍ、長さ７６、ｆ
ｌｆｆｌのＣｒ 、 Ｎｄ ：ＧＳＧＧとし、クリプト
ンランプで励起している。
ここで示したレーザの発振動ぶとしては励起用のクリプ
トンランプの入力を１５００Ｗとした場合のレーザ光の
出力パワーのランプ入力パワーに対する比をとったもの
であり、その値を％で表示しである。また寿命は集光用
反射鏡の反射率が初期値の関％に低下するまでの時間で
ある。第２表にはこの発明の実施例との比較のために金
と銀の５μｍ厚の薄層の反射鏡を用いた場合の効率と寿
命を併記しである。こわら金と銀の薄層も白金やロジウ
ムと同じくアルミニウム族の本体のアルミニウム下地の
上に形成させである。第２表によりは白金の反射面では
１．７％、ロジウムめ反射面では１，８％の効率であり
、こねらの値は第１表に示した反射率が１００％近い銀
で形成した反射面の１．９％におよばないがかなり高い
効率であることがわかる。
トンランプの入力を１５００Ｗとした場合のレーザ光の
出力パワーのランプ入力パワーに対する比をとったもの
であり、その値を％で表示しである。また寿命は集光用
反射鏡の反射率が初期値の関％に低下するまでの時間で
ある。第２表にはこの発明の実施例との比較のために金
と銀の５μｍ厚の薄層の反射鏡を用いた場合の効率と寿
命を併記しである。こわら金と銀の薄層も白金やロジウ
ムと同じくアルミニウム族の本体のアルミニウム下地の
上に形成させである。第２表によりは白金の反射面では
１．７％、ロジウムめ反射面では１，８％の効率であり
、こねらの値は第１表に示した反射率が１００％近い銀
で形成した反射面の１．９％におよばないがかなり高い
効率であることがわかる。
反射面の寿命に関しては白金およびロジウムともに５０
００時間以上と長い。これに対して銀は別時間と極端に
寿命が短く実用には適していない。一方今の反射面につ
いては寿命は５ｏｏｏ時間以上き長いが効率は１．５％
と低いことがわかる。第３表は上記の結果の根拠となる
白金とロジウムについての波長と反射、率の関係を示し
た表である。
００時間以上と長い。これに対して銀は別時間と極端に
寿命が短く実用には適していない。一方今の反射面につ
いては寿命は５ｏｏｏ時間以上き長いが効率は１．５％
と低いことがわかる。第３表は上記の結果の根拠となる
白金とロジウムについての波長と反射、率の関係を示し
た表である。
第 ２ 表
第 ３ 表
上記の反射面を形成する薄層は厚みが薄すぎると薄層に
おける光の透過率が大きくなって反射率は低下してくる
。反射率を低下させない限度の厚みは通常波長のオーダ
とさねている。したがって本発明においては反射面の白
金やロジウムの薄層の厚みの下限を対象とする波長４０
０〜５００ ｎｍの２倍程度として、こわをｌ ｐｍに
設定する。、また厚みの上限としてはｍ層を形成するの
に要する時間が長すぎないこと、形成された薄層が機械
的にも安定でクラック等が発生しないことなどが要件で
あり、これらから通常容易に薄層を形成できる厚みであ
る加μｍを上限さして設定する。すなわち本発明による
白金やロジウムによる反射面の薄層の厚みは１μｍ以上
加μｍ以下に形成する。
おける光の透過率が大きくなって反射率は低下してくる
。反射率を低下させない限度の厚みは通常波長のオーダ
とさねている。したがって本発明においては反射面の白
金やロジウムの薄層の厚みの下限を対象とする波長４０
０〜５００ ｎｍの２倍程度として、こわをｌ ｐｍに
設定する。、また厚みの上限としてはｍ層を形成するの
に要する時間が長すぎないこと、形成された薄層が機械
的にも安定でクラック等が発生しないことなどが要件で
あり、これらから通常容易に薄層を形成できる厚みであ
る加μｍを上限さして設定する。すなわち本発明による
白金やロジウムによる反射面の薄層の厚みは１μｍ以上
加μｍ以下に形成する。
本実施例では反射面の薄層をメツキ層で形成しているが
、スパッタ１１ング等による蒸着層として形成しても同
等問題を生じることはない。蒸着層として形成する場合
は下地が非金属であっても差支えない。また反射面の材
質については白金やロジウムを単、独で用いるほか、こ
れらの合金才なわち白金ロジウム合金を用いてもよい。
、スパッタ１１ング等による蒸着層として形成しても同
等問題を生じることはない。蒸着層として形成する場合
は下地が非金属であっても差支えない。また反射面の材
質については白金やロジウムを単、独で用いるほか、こ
れらの合金才なわち白金ロジウム合金を用いてもよい。
さらに本実施例ではこれら金属を薄層として反射面を形
成させているが、薄ｌ１１（！７せずに金属のまま表面
を研磨して鏡面に仕上げることによって形成することも
できる。固体レーザ媒質についても本実施例ではＣｒ
、 Ｎｄ ；ＧＳＧＧを用いているが−コ（７） ホカ
” ＊Ｎｄ：ＧＳＡＧを用いても同様に効率が高く寿命
の長い固体レーザ発振装置を構成できることはもちろん
である。
成させているが、薄ｌ１１（！７せずに金属のまま表面
を研磨して鏡面に仕上げることによって形成することも
できる。固体レーザ媒質についても本実施例ではＣｒ
、 Ｎｄ ；ＧＳＧＧを用いているが−コ（７） ホカ
” ＊Ｎｄ：ＧＳＡＧを用いても同様に効率が高く寿命
の長い固体レーザ発振装置を構成できることはもちろん
である。
本発明によれば発振効率の高いＣｒ 、 Ｎｄ ：ＧＳ
ＧＧやＣｒ 、 Ｎｄ ：ＧＳＡＧを固体レーザ媒質と
して用いる固体レーザ発振装置の集光装置の反射康の反
射面にＣｒ 、Ｎｄ ：ＧＳＧＧ４１Ｃｒ 、Ｎｄ ：
ＧＳＡＧの吸収波長領域である４００〜５００ ｎｍの
範囲の波長の光に対して高い反射率を示し、さらに長期
間にわたって材質が安定し前記の反射率を維持できる白
金、ロジウム、白金ロジウム合金のいずれかを厚み１μ
ｍ以上ｍμｍ以下の薄層あるいはこれら金属の表面を研
磨したものを用いたので、発振効率が高くかつ寿命の掻
い固体レーザ発振装置が得られる。
ＧＧやＣｒ 、 Ｎｄ ：ＧＳＡＧを固体レーザ媒質と
して用いる固体レーザ発振装置の集光装置の反射康の反
射面にＣｒ 、Ｎｄ ：ＧＳＧＧ４１Ｃｒ 、Ｎｄ ：
ＧＳＡＧの吸収波長領域である４００〜５００ ｎｍの
範囲の波長の光に対して高い反射率を示し、さらに長期
間にわたって材質が安定し前記の反射率を維持できる白
金、ロジウム、白金ロジウム合金のいずれかを厚み１μ
ｍ以上ｍμｍ以下の薄層あるいはこれら金属の表面を研
磨したものを用いたので、発振効率が高くかつ寿命の掻
い固体レーザ発振装置が得られる。
第１１７１は本発明の実施ν１１を示す集光装装置の斜
視図、笛２図は従来の固体レーザ発振装置の構成図。 第３図は従来の集光装置の斜視図である。 １：収納部、７：固体レーザロッド、８：フラッシュラ
ンプ、９：集光用反射鏡、１０：レーザ光線。 ・榎Ａｊ［±山口 Ｊオ 第１図 第２図 第３図
視図、笛２図は従来の固体レーザ発振装置の構成図。 第３図は従来の集光装置の斜視図である。 １：収納部、７：固体レーザロッド、８：フラッシュラ
ンプ、９：集光用反射鏡、１０：レーザ光線。 ・榎Ａｊ［±山口 Ｊオ 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）クロムとネオジムとを活性イオンとしたガドリニウ
ムスカンジウムガリウムガーネット（Ｃｒ、Ｎｄ：ＧＳ
ＧＧ）もしくはクロムとネオジムとを活性イオンとした
ガドリニウムスカンジウムアルミニウムガーネット（Ｃ
ｒ、Ｎｄ：ＧＳＡＧ）より成る固体レーザ媒質に励起用
光源の光を集光させるために前記固体レーザ媒質と前記
励起用光源とをともに囲む鏡面に仕上げた反射面が、白
金、ロジウム、白金ロジウム合金のいずれかより成るこ
とを特徴とする固体レーザ発振装置の集光装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、反射面
が白金、ロジウム、白金ロジウム合金のいずれかより成
る厚さ１μｍ以上２０μｍ以下の薄層で形成されている
ことを特徴とする固体レーザ発振装置の集光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18720386A JPS6343384A (ja) | 1986-08-09 | 1986-08-09 | 固体レ−ザ発振装置の集光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18720386A JPS6343384A (ja) | 1986-08-09 | 1986-08-09 | 固体レ−ザ発振装置の集光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6343384A true JPS6343384A (ja) | 1988-02-24 |
Family
ID=16201895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18720386A Pending JPS6343384A (ja) | 1986-08-09 | 1986-08-09 | 固体レ−ザ発振装置の集光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6343384A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0249151U (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | ||
| JP2005045211A (ja) * | 2003-05-16 | 2005-02-17 | Metal Improvement Co Inc | セルフシード単一周波数固体リングレーザ、単一周波数レーザピーニング法、及び、そのシステム |
-
1986
- 1986-08-09 JP JP18720386A patent/JPS6343384A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0249151U (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | ||
| JP2005045211A (ja) * | 2003-05-16 | 2005-02-17 | Metal Improvement Co Inc | セルフシード単一周波数固体リングレーザ、単一周波数レーザピーニング法、及び、そのシステム |
| US7180918B2 (en) | 2003-05-16 | 2007-02-20 | Metal Improvement Company, Llc | Self-seeded single-frequency solid-state ring laser and system using same |
| US7573001B2 (en) | 2003-05-16 | 2009-08-11 | Metal Improvement Company, Llc | Self-seeded single-frequency laser peening method |
| US8207474B2 (en) | 2003-05-16 | 2012-06-26 | Metal Improvement Company, Llc | Self-seeded single-frequency laser peening method |
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