JPH0722210B2 - スラブ形固体レ−ザ発振装置 - Google Patents
スラブ形固体レ−ザ発振装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はスラブ形固体レーザ発振装置に関するもので
ある。
ある。
［従来技術］ 一般に、固体レーザはフラッシュランプ等により光をポ
ンピングしてレーザ光を発振させるが、ポンピングに際
してレーザ媒質のレーザ活性イオンによる光吸収が起こ
るため、レーザ媒質の表面から温度が上昇して温度勾配
を生じ、そのためレーザ媒質中に著しい熱歪が生じる。
この熱歪はレーザ光の発振パターンやモードを乱し、著
しい場合はレーザ発振が不可能となる。この問題点を解
決するため、スラブ形固体レーザ発振装置が提案されて
いる（レーザーハンドブック、レーザー学会編、昭和57
年12月15日発行、231頁）。これは固体レーザ媒質をス
ラブ状に形成し、全反射を利用して光をジグザグ状に通
すことにより前述の熱歪による弊害を防止したものであ
る。光は媒質の対向する平面間をジグザグ状に通るた
め、すべての光が高温の表面部と低温の中心部とを同じ
光路長だけ通ることとなって光路差が発生せず、レーザ
光のモードやパターンの乱れを防止することができ、媒
質中に温度分布が生じても、熱歪により媒質が破壊され
るまでモードや発振パターンを乱すことなくレーザ光を
発振させることができる。
ンピングしてレーザ光を発振させるが、ポンピングに際
してレーザ媒質のレーザ活性イオンによる光吸収が起こ
るため、レーザ媒質の表面から温度が上昇して温度勾配
を生じ、そのためレーザ媒質中に著しい熱歪が生じる。
この熱歪はレーザ光の発振パターンやモードを乱し、著
しい場合はレーザ発振が不可能となる。この問題点を解
決するため、スラブ形固体レーザ発振装置が提案されて
いる（レーザーハンドブック、レーザー学会編、昭和57
年12月15日発行、231頁）。これは固体レーザ媒質をス
ラブ状に形成し、全反射を利用して光をジグザグ状に通
すことにより前述の熱歪による弊害を防止したものであ
る。光は媒質の対向する平面間をジグザグ状に通るた
め、すべての光が高温の表面部と低温の中心部とを同じ
光路長だけ通ることとなって光路差が発生せず、レーザ
光のモードやパターンの乱れを防止することができ、媒
質中に温度分布が生じても、熱歪により媒質が破壊され
るまでモードや発振パターンを乱すことなくレーザ光を
発振させることができる。
しかしながら、スラブ固体レーザ発振装置においては、
固体レーザ媒質内で発振したレーザ光が固体レーザ媒質
の側面から散逸しない様にする必要がある。
固体レーザ媒質内で発振したレーザ光が固体レーザ媒質
の側面から散逸しない様にする必要がある。
このため従来は、固体レーザ媒質の表面を光学的に鏡面
研磨して、レーザ光の散逸を防止している。しかし固体
レーザ媒質を光学的に鏡面研磨するため形状や大きさに
制限が加わる問題があった。例えば、固体レーザ媒質と
して結晶を用いることは理想的であるが、鏡面研磨が可
能な結晶を得ることは困難であり、また小さい結晶の集
めて大きな固体レーザ媒質とすることも不可能であっ
た。
研磨して、レーザ光の散逸を防止している。しかし固体
レーザ媒質を光学的に鏡面研磨するため形状や大きさに
制限が加わる問題があった。例えば、固体レーザ媒質と
して結晶を用いることは理想的であるが、鏡面研磨が可
能な結晶を得ることは困難であり、また小さい結晶の集
めて大きな固体レーザ媒質とすることも不可能であっ
た。
［発明の目的］ そこで本発明は、上述した固体レーザ媒質の鏡面研磨及
び種々の制約のない大出力のスラブ形固体レーザ発振装
置を提供することを目的とする。
び種々の制約のない大出力のスラブ形固体レーザ発振装
置を提供することを目的とする。
［発明の構成］ そこで上記目的を達成するため、両端面がブリュースタ
角を有した固体レーザ媒質が、複数個に分割され、又は
複数個の独立した固体レーザ媒質からなると共に、光学
的鏡面研磨が施されて前記固体レーザ媒質からのレーザ
光を反射し、かつ、前記ブリュースタ角と同一角に設定
され、さらに前記レーザ光の反射を防止する反射防止膜
が設けられた両端面を備えた透明容器に、前記固体レー
ザ媒質と同一の屈折率を有して前記固体レーザ媒質を循
環冷却するマッチングオイルと共に収容されてなる、こ
とを特徴とする。
角を有した固体レーザ媒質が、複数個に分割され、又は
複数個の独立した固体レーザ媒質からなると共に、光学
的鏡面研磨が施されて前記固体レーザ媒質からのレーザ
光を反射し、かつ、前記ブリュースタ角と同一角に設定
され、さらに前記レーザ光の反射を防止する反射防止膜
が設けられた両端面を備えた透明容器に、前記固体レー
ザ媒質と同一の屈折率を有して前記固体レーザ媒質を循
環冷却するマッチングオイルと共に収容されてなる、こ
とを特徴とする。
［発明の実施例］ 以下、図面に示すこの発明の実施例について説明する。
第１、２図はこの発明の一実施例を示し、１はブリュー
スタ角に形成された両端面２、２′および互いに平行に
対向した上下両面３、３′を透明にしてなる容器（透明
容器）であって、両端面２、２′および上下両面３、
３′は適宜の透明部材の表面に光学的鏡面研磨を施した
ものである。また、両端面２、２′には反射防止用の多
層膜を付してレーザ光の反射による損失を防止するよう
にしてある。４は容器下面３′によって容器１内に支持
されたレーザ媒質（固体レーザ媒質；以後適宜レーザ媒
質と略称する）であって、このものは光の進路方向に関
して平行に複数個に分割されている。なお、先に両端面
2,2′がブリュースタ角を持って形成されていると述べ
た。これは第１図からもわかる様にレーザ媒質４の両端
面がブリュースタ角に設定されていることによる。即
ち、容器の両端面の角度とレーザ媒質４の両端面の角度
とは同じである。レーザ媒質４と容器の両端面２、２′
および上下両面３、３′との間に形成される空間には、
レーザ媒質４と同一の屈折率を有するマッチングオイル
６が満たされ、マッチングオイル６は容器１の両側に設
けた好ましくは多数の流入口７および流出口８を通って
容器１内を流通することによりレーザ媒質４の冷却媒体
として作用するようになっている。
スタ角に形成された両端面２、２′および互いに平行に
対向した上下両面３、３′を透明にしてなる容器（透明
容器）であって、両端面２、２′および上下両面３、
３′は適宜の透明部材の表面に光学的鏡面研磨を施した
ものである。また、両端面２、２′には反射防止用の多
層膜を付してレーザ光の反射による損失を防止するよう
にしてある。４は容器下面３′によって容器１内に支持
されたレーザ媒質（固体レーザ媒質；以後適宜レーザ媒
質と略称する）であって、このものは光の進路方向に関
して平行に複数個に分割されている。なお、先に両端面
2,2′がブリュースタ角を持って形成されていると述べ
た。これは第１図からもわかる様にレーザ媒質４の両端
面がブリュースタ角に設定されていることによる。即
ち、容器の両端面の角度とレーザ媒質４の両端面の角度
とは同じである。レーザ媒質４と容器の両端面２、２′
および上下両面３、３′との間に形成される空間には、
レーザ媒質４と同一の屈折率を有するマッチングオイル
６が満たされ、マッチングオイル６は容器１の両側に設
けた好ましくは多数の流入口７および流出口８を通って
容器１内を流通することによりレーザ媒質４の冷却媒体
として作用するようになっている。
容器１は、たとえば次のようにして組立てることができ
る。厚さ2mmのステンレス板を容器の両側面に使用し、
厚さ2mmの透明なサファイヤ板の表面を光学的鏡面に研
磨してさらに波長1.05μｍの光に対する反射防止膜を蒸
着したものを両端面２、２′の構成部材とするととも
に、厚さ2mmの透明なサファイヤ板の表面を光学的鏡面
に研磨したものを上下両面３、３′の構成部材として、
これらをそれぞれ前記のステンレス板に液漏れ防止用パ
ッキング材を介してねじ止めすることによって作ること
ができる。レーザ媒質４としては、たとえば、Nd（ネオ
ジム）を含有したリン酸塩レーザガラスLHG8（株式会社
保谷硝子製）を、ダイヤモンド砥石320番で研磨して厚
さ9mm、幅40mm、長さ150mmで両端面が30度に傾斜した角
柱体とし、これを複数本レーザ光の進路方向と平行に並
べて使用することができ、また角柱体に代えて円柱体を
使用することもできる。さらに、またレーザ媒質を球状
体とし、これを複数個使用しても差支えない。上記ガラ
スレーザ媒質４の屈折率▲ｎ20 D▼は1.52005であるの
で、この場合のマッチングオイル６としては、屈折率▲
ｎ20 D▼が1.63321の２−クロロナフタレンを四塩化炭素
に溶解して▲ｎ20 D▼＝1.52005の屈折率に調整して使用
することができる。
る。厚さ2mmのステンレス板を容器の両側面に使用し、
厚さ2mmの透明なサファイヤ板の表面を光学的鏡面に研
磨してさらに波長1.05μｍの光に対する反射防止膜を蒸
着したものを両端面２、２′の構成部材とするととも
に、厚さ2mmの透明なサファイヤ板の表面を光学的鏡面
に研磨したものを上下両面３、３′の構成部材として、
これらをそれぞれ前記のステンレス板に液漏れ防止用パ
ッキング材を介してねじ止めすることによって作ること
ができる。レーザ媒質４としては、たとえば、Nd（ネオ
ジム）を含有したリン酸塩レーザガラスLHG8（株式会社
保谷硝子製）を、ダイヤモンド砥石320番で研磨して厚
さ9mm、幅40mm、長さ150mmで両端面が30度に傾斜した角
柱体とし、これを複数本レーザ光の進路方向と平行に並
べて使用することができ、また角柱体に代えて円柱体を
使用することもできる。さらに、またレーザ媒質を球状
体とし、これを複数個使用しても差支えない。上記ガラ
スレーザ媒質４の屈折率▲ｎ20 D▼は1.52005であるの
で、この場合のマッチングオイル６としては、屈折率▲
ｎ20 D▼が1.63321の２−クロロナフタレンを四塩化炭素
に溶解して▲ｎ20 D▼＝1.52005の屈折率に調整して使用
することができる。
９、９′は容器１の上下両面３、３′を挟んで配置さ
れ、かつ内面が反射面となったランプハウスであって、
その内部には励起用光源としてのフラッシュランプ10、
10′がそれぞれ設置される。またランプハウス９、９′
の左右両側には、好ましくは多数の流入口11、11′およ
び流出口12、12′が設けられ、ここを通ってフラッシュ
ランプ10、10′の冷却媒体（一般には水）が流通するよ
うになっている。そしてランプハウス９、９′から冷却
媒体を抜取った状態において、容器１はレーザ媒質４を
収容したままランプハウス９、９′間の所定位置に着脱
できるようになっている。13はレーザ光を100％反射す
る多層膜が付された全反射ミラー、14はレーザ光を50％
程度反射する多層膜が付された半反射ミラーである。
れ、かつ内面が反射面となったランプハウスであって、
その内部には励起用光源としてのフラッシュランプ10、
10′がそれぞれ設置される。またランプハウス９、９′
の左右両側には、好ましくは多数の流入口11、11′およ
び流出口12、12′が設けられ、ここを通ってフラッシュ
ランプ10、10′の冷却媒体（一般には水）が流通するよ
うになっている。そしてランプハウス９、９′から冷却
媒体を抜取った状態において、容器１はレーザ媒質４を
収容したままランプハウス９、９′間の所定位置に着脱
できるようになっている。13はレーザ光を100％反射す
る多層膜が付された全反射ミラー、14はレーザ光を50％
程度反射する多層膜が付された半反射ミラーである。
上記のレーザ発振装置は、フラッシュランプ10、10′に
より光をポンピングするとレーザ媒質４中のレーザ発振
イオンを励起させてレーザ光が発振するが、レーザ媒質
４を収容した容器１の内部空間にはレーザ媒質４と同一
の屈折率を有するマッチングオイル６が満たされている
ため、レーザ光はレーザ媒質４の表面では反射せず容器
１の内面（上下両面）で反射する。また、光吸収によっ
てレーザ媒質には熱歪が生ずるが、本発明のレーザ媒質
は複数個に分割されているため、分割されていない同体
積のレーザ媒質を用いた場合ほど、熱歪が過大になるこ
とがない。
より光をポンピングするとレーザ媒質４中のレーザ発振
イオンを励起させてレーザ光が発振するが、レーザ媒質
４を収容した容器１の内部空間にはレーザ媒質４と同一
の屈折率を有するマッチングオイル６が満たされている
ため、レーザ光はレーザ媒質４の表面では反射せず容器
１の内面（上下両面）で反射する。また、光吸収によっ
てレーザ媒質には熱歪が生ずるが、本発明のレーザ媒質
は複数個に分割されているため、分割されていない同体
積のレーザ媒質を用いた場合ほど、熱歪が過大になるこ
とがない。
なお、上記実施例では容器１の両端面２、２′および上
下両面３、３′の構成部材としてサファイヤ板を例示し
たが、透明でかつ化学的にも安定であり、しかもマッチ
ングオイルより屈折率が大きなものであれば、これらを
サファイヤ板の代りに使用することができ、たとえばLE
30（株式会社保谷硝子製無アルカリガラス）などが使用
可能である。また上記実施例ではマッチングオイル６を
容器１内に流通させるようにしたが、適宜の止栓によっ
て容器１内に封入してもよい。さらに上記実施例ではレ
ーザ媒質４としてLHG8を例示したが、本発明はこれに限
定されることはない。ちなみに、屈折率がLHG8とは異な
るレーザ媒質の場合でも、２−クロロナフタレンと四塩
化炭素との混合比によってそのレーザ媒質に適合した屈
折率のマッチングオイルに調整することができる。また
２−クロロナフタレンに限らず、２−ブロムナフタレ
ン、リン酸トリクレシル等、結晶の屈折率測定に使用さ
れるマッチングオイルで、かつ経時変化のないものであ
れば、いずれも本発明で使用することができる。四塩化
炭素は水等のOH基をもつものに比べて、リン酸塩ガラス
に対して反応性が著しく低く、長期間これと接触しても
ガラス表面を変質させない点ですぐれているが、四塩化
炭素以外では、ガラスとの反応がなく、かつ上記のマッ
チングオイルを溶解できるものが使用でき、なかでも沸
点の高いものの方が望ましい。とくに光屈折率の低いレ
ーザ媒質に対しては、たとえばエチレングリコールと水
またはアルコール系をマッチングオイルとして使用でき
る。そして、複数個に分割された固体レーザー媒質を円
柱体とすることにより、マッチングオイルによる冷却効
果を一層向上させることもできる。
下両面３、３′の構成部材としてサファイヤ板を例示し
たが、透明でかつ化学的にも安定であり、しかもマッチ
ングオイルより屈折率が大きなものであれば、これらを
サファイヤ板の代りに使用することができ、たとえばLE
30（株式会社保谷硝子製無アルカリガラス）などが使用
可能である。また上記実施例ではマッチングオイル６を
容器１内に流通させるようにしたが、適宜の止栓によっ
て容器１内に封入してもよい。さらに上記実施例ではレ
ーザ媒質４としてLHG8を例示したが、本発明はこれに限
定されることはない。ちなみに、屈折率がLHG8とは異な
るレーザ媒質の場合でも、２−クロロナフタレンと四塩
化炭素との混合比によってそのレーザ媒質に適合した屈
折率のマッチングオイルに調整することができる。また
２−クロロナフタレンに限らず、２−ブロムナフタレ
ン、リン酸トリクレシル等、結晶の屈折率測定に使用さ
れるマッチングオイルで、かつ経時変化のないものであ
れば、いずれも本発明で使用することができる。四塩化
炭素は水等のOH基をもつものに比べて、リン酸塩ガラス
に対して反応性が著しく低く、長期間これと接触しても
ガラス表面を変質させない点ですぐれているが、四塩化
炭素以外では、ガラスとの反応がなく、かつ上記のマッ
チングオイルを溶解できるものが使用でき、なかでも沸
点の高いものの方が望ましい。とくに光屈折率の低いレ
ーザ媒質に対しては、たとえばエチレングリコールと水
またはアルコール系をマッチングオイルとして使用でき
る。そして、複数個に分割された固体レーザー媒質を円
柱体とすることにより、マッチングオイルによる冷却効
果を一層向上させることもできる。
［発明の効果］ この発明は上記のように構成したので、レーザ媒質が複
数個に分割されているため、レーザ媒質を全体として大
型化しても熱歪により破壊されることがなく、大出力化
が可能となる。レーザ光はレーザ媒質の表面では反射せ
ず、容器の内面で反射するため、容器の反射面を鏡面状
にかつ平行に保持しておきさえすれば、レーザ媒質はそ
の表面に光学的研磨を施す必要がないうえ、形状にも制
約を受けず、ガラスのみならずたとえば結晶をレーザ媒
質に使用することもできる。しかも容器の上下両面を鏡
面状に保持しておくことは、レーザ媒質の表面を鏡面状
に保持しておくことに比べてずっと容易であり、したが
って本発明の装置は長期間にわたり安心して使用するこ
とができる等のすぐれた効果を有するものである。
数個に分割されているため、レーザ媒質を全体として大
型化しても熱歪により破壊されることがなく、大出力化
が可能となる。レーザ光はレーザ媒質の表面では反射せ
ず、容器の内面で反射するため、容器の反射面を鏡面状
にかつ平行に保持しておきさえすれば、レーザ媒質はそ
の表面に光学的研磨を施す必要がないうえ、形状にも制
約を受けず、ガラスのみならずたとえば結晶をレーザ媒
質に使用することもできる。しかも容器の上下両面を鏡
面状に保持しておくことは、レーザ媒質の表面を鏡面状
に保持しておくことに比べてずっと容易であり、したが
って本発明の装置は長期間にわたり安心して使用するこ
とができる等のすぐれた効果を有するものである。
図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は縦断正面
図、第２図は縦断側面図である。 １…容器、２、２′…容器端面、３…容器上面、３′…
容器下面、４…レーザ媒質、６…マッチングオイル、
７、11、11′…流入口、８、12、12′…流出口、９、
９′…ランプハウス、10、10′…フラッシュランプ、13
…全反射ミラー、14…半反射ミラー。
図、第２図は縦断側面図である。 １…容器、２、２′…容器端面、３…容器上面、３′…
容器下面、４…レーザ媒質、６…マッチングオイル、
７、11、11′…流入口、８、12、12′…流出口、９、
９′…ランプハウス、10、10′…フラッシュランプ、13
…全反射ミラー、14…半反射ミラー。
Claims (7)
- 【請求項１】両端面がブリュースタ角を有した固体レー
ザ媒質が、 複数個に分割され、又は複数個の独立した固体レーザ媒
質からなると共に、 内側が光学的に鏡面研磨されて前記固体レーザ媒質から
のレーザ光を反射し、かつ、前記ブリュースタ角と同一
角に設定され、さらに前記レーザ光の反射を防止する反
射防止膜が設けられた両端面を備えた透明容器に、 前記固体レーザ媒質と同一の屈折率を有して前記固体レ
ーザ媒質を循環冷却するマッチングオイルと共に収容さ
れてなる、 ことを特徴とするスラブ形固体レーザ発振装置。 - 【請求項２】前記固体レーザ媒質にレーザ発振させる励
起用光エネルギが前記透明容器の上下面を通して前記透
明容器内に導入されてなる、 特許請求の範囲第１項記載のスラブ形固体レーザ発振装
置。 - 【請求項３】前記固体レーザ媒質が、ガラスレーザ媒質
からなる、 特許請求の範囲第１項記載のスラブ形固体レーザ発振装
置。 - 【請求項４】前記マッチングオイルが、２−クロロナフ
タリンと四塩化炭素とからなる、 特許請求の範囲第１項記載のスラブ形固体レーザ発振装
置。 - 【請求項５】複数個に分割された前記固体レーザ媒質の
分割面又は複数個の独立した前記固体レーザ媒質の隣接
面が、レーザ光の進路方向と平行である、 特許請求の範囲第１項記載のスラブ形固体レーザ発振装
置。 - 【請求項６】複数個に分割され、又は複数個の独立した
個々の前記固体レーザ媒質のレーザ光進行断面形状が円
形を有してなる、 特許請求の範囲第１項記載のスラブ形固体レーザ発振装
置。 - 【請求項７】複数個の独立した前記固体レーザ媒質が、
球状を有してなる、 特許請求の範囲第１項記載のスラブ形固体レーザ発振装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60114248A JPH0722210B2 (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | スラブ形固体レ−ザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60114248A JPH0722210B2 (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | スラブ形固体レ−ザ発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61272985A JPS61272985A (ja) | 1986-12-03 |
| JPH0722210B2 true JPH0722210B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=14633004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60114248A Expired - Lifetime JPH0722210B2 (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | スラブ形固体レ−ザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722210B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10215013A (ja) * | 1997-01-30 | 1998-08-11 | Fanuc Ltd | レーザ発振装置 |
| DE10137069A1 (de) | 2001-07-28 | 2003-02-20 | Haas Laser Gmbh & Co Kg | Vorrichtung zum optischen Pumpen eines laseraktiven Festkörpers |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL55912A (en) * | 1977-11-14 | 1982-02-28 | Gen Electric | Face-pumped laser with diffraction-limited output beam |
-
1985
- 1985-05-29 JP JP60114248A patent/JPH0722210B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61272985A (ja) | 1986-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |