JPH0624275B2 - Optical resonator of laser device - Google Patents
Optical resonator of laser deviceInfo
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- JPH0624275B2 JPH0624275B2 JP1828386A JP1828386A JPH0624275B2 JP H0624275 B2 JPH0624275 B2 JP H0624275B2 JP 1828386 A JP1828386 A JP 1828386A JP 1828386 A JP1828386 A JP 1828386A JP H0624275 B2 JPH0624275 B2 JP H0624275B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、レーザ装置の光共振器に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical resonator of a laser device.
特に本発明は、幾何学的縦横比が比較的小さく、そのビ
ーム往復利得が比較的小さいレーザ装置から、高品質の
レーザビームを抽出することを可能とする技術に関す
る。In particular, the present invention relates to a technique capable of extracting a high quality laser beam from a laser device having a relatively small geometric aspect ratio and a relatively small beam round trip gain.
(従来の技術) 幾何学的縦横比が比較的小さく、ビーム往復利得が比較
的小さいレーザ装置から高品質のレーザビームを抽出す
る技術は、例えば横方向ガス流動型CO2レーザ装置に
おいて必要である。(Prior Art) A technique for extracting a high-quality laser beam from a laser device having a relatively small geometric aspect ratio and a relatively small beam round-trip gain is necessary, for example, in a lateral gas flow type CO 2 laser device. .
その型のレーザ装置では、ガスの流動を円滑にするた
め、軸流タイプのガスレーザ装置で使用される長く細い
放電領域とは反対に、短かく太い放電領域が使用されて
いる。かかる低出力から中出力まで(約0.5〜5k
W)の横方向流動CO2ガスレーザ装置では、不安定共
振器のビーム往復利得が非常に小さいため、出力結合率
(以下結合率という)の高い出力ミラーを使用すること
が困難である。In that type of laser device, a short and thick discharge region is used to smooth the gas flow, as opposed to the long and thin discharge region used in the axial flow type gas laser device. From such low output to medium output (about 0.5-5k
In the lateral flow CO 2 gas laser device of W), it is difficult to use an output mirror having a high output coupling rate (hereinafter referred to as coupling rate) because the beam round-trip gain of the unstable resonator is very small.
そこで、このようなレーザ装置に、TEM00モード等
の低次モードで動作する安定共振器を使用する場合、該
共振器中でレーザビームを何度も折返し、レーザ媒質を
十分に利用するようにする必要がある。ところが、この
ような多重折り返しを行うと、光共振器は光学的アライ
メントの狂いに対して敏感となり、寄生モードが発生し
やすくなる。Therefore, when a stable resonator that operates in a lower mode such as a TEM 00 mode is used in such a laser device, the laser beam is repeatedly folded in the resonator so that the laser medium is sufficiently used. There is a need to. However, if such multiple folding is performed, the optical resonator becomes sensitive to the misalignment of the optical alignment, and the parasitic mode is likely to occur.
安定共振器にはこのような欠点があるため、短く太く放
電領域を必要とする場合には、不安定共振器を使用した
いとの要求が出てくる。Since the stable resonator has such drawbacks, there is a demand for using an unstable resonator when a short and thick discharge region is required.
従来の不安定共振器を使用する場合の主な問題点は、共
振器内に十分なレーザビームを発生させ、媒質から十分
なエネルギーを抽出するためには、出力ミラーの結合率
を非常に小さくしなければならないことである。ところ
が、このようにすると最終出力ビームが極めて薄い環状
となり、遠視野集束性が根本的に劣化する。The main problem when using the conventional unstable resonator is that the coupling ratio of the output mirror is very small in order to generate a sufficient laser beam in the resonator and extract sufficient energy from the medium. That's what you have to do. However, in this case, the final output beam becomes an extremely thin ring, and the far-field focusing property is fundamentally deteriorated.
例えば、ガスレーザ装置に使用される不安定共振器で
は、共振空洞の一端に凹面ミラーから成る主反射器が設
けられ、該空洞の対向端に凸面ミラーから成るフィード
バック反射器が設けられている。ここに、主反射器とフ
ィードバック反射器は、空洞の縦軸上に、それぞれの曲
率中心を位置ぎめして整列される。かかる構成におい
て、両反射器の曲率中心は共振空洞の光軸を定め、主反
射器の曲率中心は該空洞の出力端に近い反射表面の近傍
に配置される。For example, in an unstable resonator used in a gas laser device, a main reflector made of a concave mirror is provided at one end of a resonant cavity, and a feedback reflector made of a convex mirror is provided at an opposite end of the cavity. Here, the main reflector and the feedback reflector are aligned with their respective centers of curvature on the longitudinal axis of the cavity. In such a configuration, the centers of curvature of both reflectors define the optical axis of the resonant cavity, and the center of curvature of the main reflector is located near the reflective surface near the output end of the cavity.
この構成において、光軸に沿うすべてのレーザ光線は、
主反射器とフィードバック反射器との間で繰り返し反射
されるとともに、光軸から順次遠ざかって移動する。こ
の結果、最終的に、レーザ光線は前記フィードバック反
射器の外側端部を越え、出力ビームとして共振空洞から
出力される。光軸に沿って移動するすべての光軸は、必
ず、最後には共振空洞から歩み出るので、このタイプの
光学空洞は「不安定」共振器、または「不安定」共振空
洞と呼ばれる。In this configuration, all laser beams along the optical axis are
It is repeatedly reflected between the main reflector and the feedback reflector and moves away from the optical axis in sequence. As a result, the laser beam eventually crosses the outer end of the feedback reflector and exits the resonant cavity as an output beam. This type of optical cavity is called an "unstable" resonator, or "unstable" resonant cavity, because every optical axis that travels along the optical axis always leaves the resonant cavity at the end.
空洞共振器を有するガスレーザ装置から出力され得る総
放射量は、光学空洞内の総ビームと、レーザ媒質を横切
るビーム往復利得と、フィードバック反射器の結合率と
の関数である。従って、ガス媒質と、圧力と、温度と、
ビーム光路長と、入力とが与えられている場合、前記出
力はフィードバックミラーの結合率(透過率)の関数で
ある。The total amount of radiation that can be output from a gas laser device having a cavity is a function of the total beam in the optical cavity, the beam round-trip gain across the laser medium, and the coupling factor of the feedback reflector. Therefore, the gas medium, pressure, temperature,
Given the beam path length and the input, the output is a function of the coupling factor (transmittance) of the feedback mirror.
このレーザ装置の出力は、ある結合率でピークを作り、
該ピークの両側で徐々にゼロに減衰することが知られて
いる。又、このピークは、レーザ媒質を横切るビーム往
復利得が小さくなればなる程、小さい結合率の位置の方
へ移動する。従って、不安定共振器を有するレーザ装置
から最大出力を得ようとする場合、結合率の高い出力ミ
ラーを使用しても、光学空洞内レーザ媒質によって得ら
れるビーム往復利得が小さい場合には、かえってその出
力が小さくなってしまう。The output of this laser device makes a peak at a certain coupling rate,
It is known to gradually decay to zero on both sides of the peak. Also, this peak moves toward a position with a smaller coupling rate as the beam round-trip gain across the laser medium becomes smaller. Therefore, when trying to obtain the maximum output from a laser device having an unstable resonator, even if an output mirror having a high coupling ratio is used, if the beam round-trip gain obtained by the laser medium in the optical cavity is small, rather The output becomes small.
従って、かかる光共振器では、高出力でしかも良好な遠
視野集束性を有するレーザ光線を得ることはたいへん困
難である、という問題があった。Therefore, in such an optical resonator, there is a problem that it is very difficult to obtain a laser beam having a high output and a good far-field focusing property.
次に前記従来のレーザ装置の光共振器により詳細に説明
する。Next, the optical resonator of the conventional laser device will be described in detail.
第1図は、ガスレーザ装置に使用される不安定空洞共振
器の概念図である。この共振器は、反射凹面を有する主
ミラー1と、反射凸面を有し前記凹面ミラーに対向する
フィードバックミラー2とを具備する。ここに両反斜面
の曲率中心と両者の焦点とは、共に軸3上にある。従っ
て軸3は、空洞の縦軸であるとともに、共振器の光学系
の光軸でもある。FIG. 1 is a conceptual diagram of an unstable cavity used in a gas laser device. This resonator comprises a main mirror 1 having a reflecting concave surface, and a feedback mirror 2 having a reflecting convex surface facing the concave mirror. Here, the centers of curvature of the two opposite slopes and the focal points of both are on the axis 3. Therefore, the axis 3 is the vertical axis of the cavity and also the optical axis of the optical system of the resonator.
このレーザ装置が作動されると、反転分布を有するCO
2、N2、He混合ガスなどのガス媒質Gがレーザ領域
4を通過して流れる。すると、このレーザ領域4内で、
レーザ作用によりレーザ光線が発振する。このレーザ光
線5は、二つのミラー1,2の反射表面間で往復反射さ
れながら光軸3から遠ざかる。その際レーザ光線は、ガ
ス媒質を通過するたびに、該媒質のレーザ作用によって
増幅される。この光線は漸次光軸を離れていくので、繰
り返し反射された後、フィードバックミラー2の縁を越
え、出力ビームとして空洞から出力される。When this laser device is activated, CO with a population inversion
A gas medium G such as a mixed gas of N 2 , N 2 and He flows through the laser region 4. Then, within this laser region 4,
A laser beam oscillates by the laser action. This laser beam 5 moves away from the optical axis 3 while being reflected back and forth between the reflecting surfaces of the two mirrors 1 and 2. Each time the laser beam passes through the gas medium, it is amplified by the laser action of the medium. Since this ray gradually leaves the optical axis, after being repeatedly reflected, it passes over the edge of the feedback mirror 2 and is output from the cavity as an output beam.
ところで前記二つのミラーの曲率の比によって決定され
る光共振器の出力結合率は、出力ビームが良好な遠視野
集束性を有するように決定されるものである。しかし、
これらのミラーにより与えられるレーザ光のフィードバ
ック量は、それだけでは大きな出力結合率を有するレー
ザ振動を増幅、持続することが困難である。The output coupling ratio of the optical resonator, which is determined by the ratio of the curvatures of the two mirrors, is determined so that the output beam has a good far-field focusing property. But,
The feedback amount of laser light provided by these mirrors is difficult to amplify and sustain laser oscillation having a large output coupling rate by itself.
かかる振動を持続するために必要なフィードバックを与
えると共に、高出力で良好な光学的性質を有するレーザ
ビームを提供するために、ジークラ氏(Sziklas)は米
国特許第4,123,150号で、第2図に示す光共振
器を開示している。この光共振器に於ては、主ミラー1
及びフィードバックミラー2の他に、第3のミラー6が
使用されている。この第3のミラー6は、通常は出力放
射光となる光線を、主ミラー1に戻すことにより所定の
フィードバックを与え、システムを安定化している。To provide the feedback needed to sustain such oscillations, as well as to provide a laser beam with high power and good optical properties, Sziklas in US Pat. No. 4,123,150 The optical resonator shown in FIG. 2 is disclosed. In this optical resonator, the main mirror 1
Besides the feedback mirror 2, a third mirror 6 is used. The third mirror 6 stabilizes the system by giving a predetermined feedback by returning the light beam, which normally becomes the output radiation, to the main mirror 1.
ジークラ氏は、他の例として第3図に示すような光共振
器を開示している。この光共振器では、長さL、厚さW
の環状利得領域26が、端部ミラー20と不安定共振器
11との間に配置される。ここに、ガス媒質Gは、同図
に示されるように、縦軸24から放射状に前記利得領域
26を通過するようになっている。一方、出力レーザビ
ーム30は、主ミラー12の中央透孔28を通って外部
に出力される。As another example, Zikra discloses an optical resonator as shown in FIG. In this optical resonator, length L and thickness W
An annular gain region 26 of is disposed between the end mirror 20 and the unstable resonator 11. Here, the gas medium G passes through the gain region 26 radially from the vertical axis 24, as shown in FIG. On the other hand, the output laser beam 30 is output to the outside through the central through hole 28 of the main mirror 12.
ジークラ氏は、前記の如き光共振器において、適宜の不
安定共振器11を設けることにより若しくは出力ビーム
に対する適宜の連続的断面を設けることにより、高次横
モードが有効に識別されるであろう、と述べている。Zikla will effectively identify higher transverse modes by providing suitable unstable resonators 11 or providing suitable continuous cross-sections for the output beam in such optical resonators. ,It has said.
なお、ジークラ氏は、その発明の背景を論ずるにあた
り、一つの光共振器を引用している。この光共振器にお
いて、レーザ媒質は、比較的単純な不安定共振内に配置
され、円筒形鞘の形状を有している。そして、前記比較
的単純な不安定共振器は、前記円筒形鞘の一端に配置さ
れた環状凸表面と、該鞘の他端に配置された環状凹面ミ
ラーとからなっている。ジークラ氏によると、この光共
振器から出力される環状のレーザビームは光学的特性が
劣悪である。そして、該共振器は、フレネル数が高いの
でモード弁別性が極めて悪く、しかも大きな方位角モー
ドを発生させやすい傾向にある。In discussing the background of the invention, Mr. Zikra cites one optical resonator. In this optical resonator, the laser medium is arranged in a relatively simple unstable resonance and has the shape of a cylindrical sheath. The relatively simple unstable resonator comprises an annular convex surface arranged at one end of the cylindrical sheath and an annular concave mirror arranged at the other end of the sheath. According to Zikla, the annular laser beam output from this optical resonator has poor optical characteristics. Since the resonator has a high Fresnel number, the mode discrimination is extremely poor, and a large azimuth mode tends to occur.
いずれにしても、ジークラ氏により開示された光共振器
を含めて、前記従来のレーザ装置の光共振器では、高品
質のレーザビームを出力すると共に、高次横モード、寄
生モード等の好ましくないモードの発生を確実に禁止す
ることはできない、という問題があった。In any case, the optical resonator of the conventional laser device including the optical resonator disclosed by Mr. Zikra outputs a high-quality laser beam and is not preferable in high-order transverse mode, parasitic mode, etc. There is a problem that it is not possible to reliably prohibit the generation of modes.
(発明の目的) 本発明の主たる目的は、比較的小さい幾何学的縦横比を
有し、ビーム往復利得が比較的小さい不安定共振空洞を
有するレーザ装置から、高品質のレーザビームを抽出す
ることができるレーザ装置の光共振器を提供することで
ある。(Object of the Invention) A main object of the present invention is to extract a high-quality laser beam from a laser device having an unstable resonant cavity having a relatively small geometric aspect ratio and a relatively small beam round trip gain. Another object of the present invention is to provide an optical resonator of a laser device capable of achieving the above.
本発明の他の目的は、不安定共振空洞を有する光共振器
であって、小さい出力結合率を有するが、暗黒部を狭く
することにより、遠視野における高輝度を実現すること
ができるレーザ装置の光共振器を提供する。Another object of the present invention is an optical resonator having an unstable resonance cavity, which has a small output coupling ratio, but can realize high brightness in the far field by narrowing the dark portion. To provide an optical resonator.
本発明のさらに他の目的は、光共振器内において、寄生
モードの発振を防止することができるガスレーザ装置の
光共振器を提供することである。Still another object of the present invention is to provide an optical resonator of a gas laser device capable of preventing oscillation of a parasitic mode in the optical resonator.
(発明の概要) 上記目的を達成するために、この発明では、共振空洞の
両端にそれぞれ配置される主反射器とフィードバック反
射器とをする不安定共振器と、前記不安定共振器の外側
に配置され前記不安定共振器から出力される出力放射光
の一部を再び該不安定共振器の方へ反射する補助フィー
ドバック反射器と、前記補助フィードバック反射器と前
記主反射器との間に配置され寄生モードの発振を禁止す
る障害手段とを具備させた。(Summary of the Invention) In order to achieve the above object, in the present invention, an unstable resonator having a main reflector and a feedback reflector respectively disposed at both ends of a resonant cavity and an outside of the unstable resonator are provided. Disposed between the auxiliary feedback reflector and the main reflector, the auxiliary feedback reflector being arranged to reflect a part of the output radiation emitted from the unstable resonator again toward the unstable resonator. And an obstacle means for inhibiting the oscillation of the parasitic mode.
(実施例) 第4図は、本発明の好適実施例を示す。本実施例におい
て、レーザ領域は不安定共振器内に設けられ、モードの
弁別は補助フィードバックミラーと主ミラーとの間のフ
ィードバック用光路に配置されたスポークによって提供
される。(Embodiment) FIG. 4 shows a preferred embodiment of the present invention. In this embodiment, the laser region is provided in the unstable resonator and mode discrimination is provided by the spokes arranged in the feedback optical path between the auxiliary feedback mirror and the main mirror.
第4図の構成において、主ミラー40とフィードバック
ミラー41とは、不安定共振空洞の両端に配置される。
両ミラーは共焦点であり、両者の曲率中心及び焦点は共
に、軸42上にある。フィードバックミラー41で回折
されたフィードバック光は、軸42を中心として、回折
核43を形成する。この核43が不安定空洞内の共振を
促進する。前記共振を持続させるために、補助フィード
バックミラー44がフィドーバックミラー41の後方に
配置される。In the configuration of FIG. 4, the main mirror 40 and the feedback mirror 41 are arranged at both ends of the unstable resonance cavity.
Both mirrors are confocal and both the center of curvature and the focal point of both are on axis 42. The feedback light diffracted by the feedback mirror 41 forms a diffraction nucleus 43 around the axis 42. This nucleus 43 promotes resonance in the unstable cavity. An auxiliary feedback mirror 44 is placed behind the Fido back mirror 41 to sustain the resonance.
ここで、レーザ媒質がレーザ領域45に導入されると、
この領域でレーザ光が励起される。レーザ媒質がガスで
あるとき、該媒質はレーザ領域45を横切るように流さ
れるのが好ましい。これにより、前記レーザ領域は、長
く細い軸流レーザ装置のレーザ領域とは反対に、短く太
いものとなる。Here, when the laser medium is introduced into the laser region 45,
Laser light is excited in this region. When the laser medium is a gas, it is preferably flowed across the laser region 45. As a result, the laser region becomes short and thick, as opposed to the laser region of a long and thin axial laser device.
補助フィードバックミラー44は、半透過性のミラーで
ある。従って、このミラーへの入射光の一部は該ミラー
を通過して出力ビームとなる。前記補助ミラーの入射光
の大半は、主ミラー40方向に反射し戻される。これに
より、前記回折核43には大きなビーム光束が保持され
る。前記補助フィードバックミラー44の反射率は、ミ
ラー41からのフィードバックを補助するために必要十
分な大きさにされている。The auxiliary feedback mirror 44 is a semitransparent mirror. Therefore, a part of the incident light on this mirror passes through the mirror and becomes an output beam. Most of the incident light on the auxiliary mirror is reflected back toward the main mirror 40. As a result, a large beam luminous flux is held in the diffraction nucleus 43. The reflectance of the auxiliary feedback mirror 44 is set to a necessary and sufficient level to assist the feedback from the mirror 41.
主ミラー40と補助フィードバックミラー44との間の
光路内に半径方向に延びるスポーク46が配置され、寄
生モードが形成されるのを防止している。該ポークスの
幅は、約(λL)1/2でなければならないことが実験的
に知られている。ここで、Lは補助ミラーと主ミラー間
の距離であり、λは抑制されることとなる放射光の波長
である。前記スポーク46は、主ミラー40と補助ミラ
ー44との間の光路内で障害手段を形成し、寄生モード
の発生を禁止する。Radially extending spokes 46 are arranged in the optical path between the main mirror 40 and the auxiliary feedback mirror 44 to prevent parasitic modes from being formed. It is empirically known that the width of the pork should be about (λL) 1/2 . Here, L is the distance between the auxiliary mirror and the main mirror, and λ is the wavelength of the emitted light to be suppressed. The spokes 46 form obstacles in the optical path between the main mirror 40 and the auxiliary mirror 44, and inhibit the occurrence of parasitic modes.
なお、スポーク46にフィードバックミラー41を支持
させると都合が良い。フイードバックミラー41は、い
ずれにせよ何等かの方法で支持しなければならないから
である。従って、前記実施例においては、第4図に示す
ように、スポーク46の一端は支持台47に固定され、
スポーク46の他端がフィードバックミラー41を支持
する。It is convenient to support the feedback mirror 41 on the spokes 46. This is because the feed rearview mirror 41 must be supported by some method in any case. Therefore, in the above embodiment, as shown in FIG. 4, one end of the spoke 46 is fixed to the support base 47,
The other end of the spoke 46 supports the feedback mirror 41.
この構成において、スポーク46は、フィードバックミ
ラー41と主ミラー40との間で反射される反射光を妨
げることはない。しかし、該スポーク46は、前記構成
において、出力ビームに影を作る。In this configuration, the spokes 46 do not interfere with the reflected light reflected between the feedback mirror 41 and the main mirror 40. However, the spokes 46 cast a shadow on the output beam in the configuration.
半透過性の補助フィードバックミラー44を通して出力
される放射ビームの断面は、第5図に示すように、光軸
42を中心とする厚い環状形となる。従って、このビー
ムLBは、光出力かつ良好な遠視野集束性を有する。The cross section of the radiation beam output through the semi-transmissive auxiliary feedback mirror 44 is a thick annular shape centered on the optical axis 42, as shown in FIG. Therefore, this beam LB has a light output and a good far-field focusing property.
第6図に概略的に示す本発明の他の実施例は、第4図の
実施例で使用した半透過性補助フィードミラーの代り
に、全反射補助フィードバックミラー60を使用する。
第6図の実施例において、補助フィードバックミラー6
0は、もしこれがなければフィードバックミラー62の
周辺から出力されることとなる放射光の一部を、主ミラ
ー61及びフィードバックミラー62とで定まる共振空
洞45内に戻す。Another embodiment of the invention, shown schematically in FIG. 6, uses a total internal reflection auxiliary feedback mirror 60 in place of the semitransparent auxiliary feed mirror used in the embodiment of FIG.
In the embodiment of FIG. 6, the auxiliary feedback mirror 6
0 returns a part of the emitted light, which would otherwise be output from the periphery of the feedback mirror 62, into the resonant cavity 45 defined by the main mirror 61 and the feedback mirror 62.
前記補助フィードバックミラー60には、透孔60a が
形成されており、該透孔60a を通して放射の一部を、
出力ビームとして出力する。このビームの環状断面を第
7図に示す。本実施例で得られる環状出力ビームは、第
4図の実施例で得られるビームほど遠視野輝度が良好で
ない。この理由は、ビームの断面の大部分がフィードバ
ックミラー62に取られてしまうからである。従って、
第6図の実施例の主な利点は、透過性光学要素を使用し
ない高出力レーザ装置の好適なオプションを提供するこ
とである。A through hole 60a is formed in the auxiliary feedback mirror 60, and a part of radiation is transmitted through the through hole 60a.
Output as an output beam. An annular cross section of this beam is shown in FIG. The annular output beam obtained in this example does not have as good a far field luminance as the beam obtained in the example of FIG. This is because most of the beam cross section is taken up by the feedback mirror 62. Therefore,
The main advantage of the FIG. 6 embodiment is that it provides a preferred option for high power laser devices that do not use transmissive optical elements.
第6図の実施例では、寄生モードは、第4図の実施例と
同様、半径方向に延びるスポーク63によって防止され
る。In the embodiment of FIG. 6, parasitic modes are prevented by the radially extending spokes 63, as in the embodiment of FIG.
前記両実施例において、不安定共振器の基本原理は保持
されている。つまり、レーザ領域は、放射光束で満たさ
れ、該光束は連続的に反射されながら光軸を取り囲む回
折核から半径方向外側に移動する。両実施例の光学系に
おいて、すべての放射光線は、出力放射光として前記回
折核から出力されるか、またはフィードバック放射光と
して前記回折核に戻されるものである。前記実施例に存
在し得る種々の横モードの強度形状及び位相状態は、小
さいフィードバックミラーからの回折効果、及び照射さ
れる空洞内の光通路壁や、突出電極などの他の縁からの
回折効果とによって決定される。In both of the above embodiments, the basic principle of the unstable resonator is retained. In other words, the laser region is filled with the emitted light flux, and the light flux moves radially outward from the diffraction nucleus surrounding the optical axis while being continuously reflected. In the optics of both embodiments, all emitted light is output from the diffraction nucleus as output radiation or returned to the diffraction nucleus as feedback radiation. The various transverse mode intensity shapes and phase states that may be present in the above embodiments are due to diffraction effects from small feedback mirrors and from other edges such as light path walls in the illuminated cavity and protruding electrodes. Determined by and.
前記実施例では共に共焦点配置としたが、当業者には、
補助フィードバックミラーに適切な曲率が与えられる限
り、不安定共振器のミラーが共焦点配置でなくても良い
ことは容易にわかるであろう。また、当業者には、前記
二つの実施例で使用した正ブランチ共振器に代えて負ブ
ランチ共振器の使用が可能であることは明らかであろ
う。事実、負ブランチ共振器は、光学的アライメントの
狂いに対して、敏感でないという利点を有する。Although both of the above embodiments have a confocal arrangement, those skilled in the art
It will be readily appreciated that the mirrors of the unstable resonator do not have to be in a confocal arrangement, as long as the auxiliary feedback mirrors have the proper curvature. Also, it will be apparent to those skilled in the art that a negative branch resonator can be used instead of the positive branch resonator used in the above two embodiments. In fact, negative branch resonators have the advantage of being insensitive to optical misalignment.
本発明は各種形態で実施できるので、本発明の範囲は前
記実施例に限定されるものではない。本発明の範囲は、
特許請求の範囲と、該請求の範囲に等価な範囲とによっ
て規定されるものである。Since the present invention can be implemented in various forms, the scope of the present invention is not limited to the above embodiments. The scope of the invention is
It is defined by the claims and the range equivalent to the claims.
第1図は、従来の不安定共振空洞を示す概略図であり、
この共振空洞の両端には主ミラーとフィールドバックミ
ラーとが配置され、両ミラーの中心と焦点とは該空洞の
縦軸上にあり、光軸は前記空洞の縦軸と一致しているこ
とを示す図、 第2図、ジークラ氏に付与された米国特許第4,12
3,150号が開示する安定共振器を示す概略図であ
り、従来の不安定共振空洞が安定共振器の構成要素とし
て使用されていることを示す図、 第3図は、ジークラ氏の特許が開示する他の構成を示す
概略図であり、安定共振器がガスレーザ装置に使用され
ていることを示す図、 第4図は、共焦点不安定共振器と半透過性ミラーとを使
用する本発明の一実施例を示す概略図であり、出力ビー
ムが該半透過性ミラーを通過して出力されると共に、寄
生モードの発振を防止するための半径方向スポークが使
用されていることを示す図、 第5図は、第4図に示す実施例から出力される出力ビー
ムの断面形状を示す図、 第6図は、共焦点不安定共振器と全反射補助ミラーとを
使用する他の実施例を示す概略図であり、該全反射補助
ミラーが出力放射の一部を不安定共振器内に戻し、又、
寄生モードの発振を防止するために半径方向スポークが
配置されていることを示す図、 第7図は、第6図に示す実施例から得られるビームの断
面を示す図である。 40,61……主ミラー、41,62……フィードバッ
クミラー、24,42……光軸、45……レーザ領域、
43……回折核、44,60……補助フィードバックミ
ラー、46,63……スポークFIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional unstable resonance cavity,
A main mirror and a field back mirror are arranged at both ends of this resonant cavity, and the center and focus of both mirrors are on the vertical axis of the cavity, and the optical axis is aligned with the vertical axis of the cavity. Shown, FIG. 2, U.S. Pat. No. 4,12 to Zikura.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a stable resonator disclosed in US Pat. No. 3,150, which shows that a conventional unstable resonator cavity is used as a constituent element of the stable resonator. FIG. It is the schematic which shows the other structure which is disclosed, and is a figure which shows that a stable resonator is used for a gas laser apparatus, and FIG. 4 is this invention which uses a confocal unstable resonator and a semitransparent mirror. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an embodiment of the present invention, in which an output beam is output through the semi-transmissive mirror and radial spokes are used to prevent oscillation of a parasitic mode; FIG. 5 is a view showing a sectional shape of an output beam outputted from the embodiment shown in FIG. 4, and FIG. 6 is another embodiment using a confocal unstable resonator and a total reflection auxiliary mirror. FIG. 4 is a schematic diagram showing the total internal reflection auxiliary mirror of the output radiation. Return part of it to the unstable resonator,
FIG. 7 shows the radial spokes arranged to prevent parasitic mode oscillations, and FIG. 7 shows a cross section of the beam obtained from the embodiment shown in FIG. 40, 61 ... Main mirror, 41, 62 ... Feedback mirror, 24, 42 ... Optical axis, 45 ... Laser region,
43 ... Diffraction nucleus, 44, 60 ... Auxiliary feedback mirror, 46, 63 ... Spoke
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イーザン デー. ホツグ アメリカ合衆国、マサチユーセツツ州、イ ースト ボストン ウエブスター ストリ ート177 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Ethan Day. Hotsuto East Boston, Massachusetts, United States Boston Webster Street 177
Claims (9)
る主反射器とフィードバック反射器とを有する不安定共
振器と、 (II)前記不安定共振器の外側に配置され、前記不安定
共振器から出力される出力放射光の一部を再び該不安定
共振器の方へ反射する補助フィードバック反射器と、 (III)前記補助フィードバック反射器と前記主反射器
との間に配置され、寄生モードの発振を禁止する障害手
段と、 を具備するレーザ装置の光共振器。1. (I) An unstable resonator having a main reflector and a feedback reflector respectively disposed at both ends of a resonant cavity; and (II) an unstable resonator disposed outside the unstable resonator. An auxiliary feedback reflector that reflects a part of the output radiation emitted from the resonator toward the unstable resonator again, and (III) is arranged between the auxiliary feedback reflector and the main reflector, An optical resonator of a laser device, comprising: obstacle means for inhibiting oscillation of a parasitic mode.
装置の光共振器であって、前記補助フィードバック反射
器は、半透過性ミラーからなることを特徴とするレーザ
装置の光共振器。2. The optical resonator of the laser device according to claim 1, wherein the auxiliary feedback reflector is a semi-transmissive mirror. vessel.
装置の光共振器であって、前記補助フィードバック反射
器は、その内径が出力ビームを通過させるに十分な大き
さの環状ミラーあることを特徴とするレーザ装置の光共
振器。3. An optical resonator for a laser device as set forth in claim 1, wherein said auxiliary feedback reflector has an annular mirror whose inner diameter is large enough to pass an output beam. An optical resonator of a laser device characterized in that
装置の光共振器であって、前記障害手段は、前記光共振
器の光軸と直交する放射方向に延伸させたスポークから
なることを特徴とするレーザ装置の光共振器。4. An optical resonator for a laser device as set forth in claim 1, wherein the obstruction means is a spoke extended in a radial direction orthogonal to an optical axis of the optical resonator. An optical resonator for a laser device.
装置の光共振器であって、前記スポークの幅は、前記不
安定共振器の主反射器と前記補助フィードバック反射器
との間隔をLとし、かつ、放射波長をλとした場合、約
(λL)1/2であることを特徴とするレーザ装置の光共
振器。5. An optical resonator for a laser device as set forth in claim 4, wherein the width of the spokes is equal to that of the main reflector of the unstable resonator and the auxiliary feedback reflector. An optical resonator of a laser device, wherein when the distance is L and the radiation wavelength is λ, it is about (λL) 1/2 .
装置の光共振器であって、前記スポークは、前記フィー
ドバック反射器の外周上の位置から前記光軸と直交する
放射方向に延伸させるものであることを特徴とするレー
ザ装置の光共振器。6. An optical resonator for a laser device as set forth in claim 4, wherein said spokes are arranged in a radial direction orthogonal to said optical axis from a position on the outer circumference of said feedback reflector. An optical resonator for a laser device, which is to be stretched.
装置の光共振器であって、前記スポークは、前記フィー
ドバック反射器を支持することを特徴とするレーザ装置
の光共振器。7. An optical resonator for a laser device as set forth in claim 6, wherein the spokes support the feedback reflector.
装置の光共振器であって、前記スポークの幅は、前記不
安定共振器の主反射器と前記補助フィードバック反射器
との間隔をLとし、かつ、放射波長をλとした場合、約
(λL)1/2であることを特徴とするレーザ装置の光共
振器。8. An optical resonator for a laser device as set forth in claim 7, wherein the width of the spokes is equal to that of the main reflector of the unstable resonator and the auxiliary feedback reflector. An optical resonator of a laser device, wherein when the distance is L and the radiation wavelength is λ, it is about (λL) 1/2 .
装置の光共振器であって、前記不安定共振器の共振空洞
は、該共振空洞の内部にガスレーザ媒質の横方向流れを
導くためのガス流動領域を有して成ることを特徴とする
レーザ装置の光共振器。9. An optical resonator for a laser device as set forth in claim 1, wherein the resonant cavity of the unstable resonator has a lateral flow of a gas laser medium inside the resonant cavity. An optical resonator of a laser device comprising a gas flow region for guiding.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US70823185A | 1985-03-05 | 1985-03-05 | |
| US708231 | 1985-03-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61234087A JPS61234087A (en) | 1986-10-18 |
| JPH0624275B2 true JPH0624275B2 (en) | 1994-03-30 |
Family
ID=24844928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1828386A Expired - Lifetime JPH0624275B2 (en) | 1985-03-05 | 1986-01-31 | Optical resonator of laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0624275B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2673301B2 (en) * | 1988-02-16 | 1997-11-05 | 三菱電機株式会社 | Solid-state laser device |
-
1986
- 1986-01-31 JP JP1828386A patent/JPH0624275B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61234087A (en) | 1986-10-18 |
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