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JPH10200184A - 固体レーザ装置 - Google Patents

固体レーザ装置

Info

Publication number
JPH10200184A
JPH10200184A JP9004773A JP477397A JPH10200184A JP H10200184 A JPH10200184 A JP H10200184A JP 9004773 A JP9004773 A JP 9004773A JP 477397 A JP477397 A JP 477397A JP H10200184 A JPH10200184 A JP H10200184A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
light
rods
solid
excitation light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9004773A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasukazu Izawa
靖和 井澤
Sadao Nakai
貞雄 中井
Masanori Yamanaka
正宣 山中
Hirobumi Suga
博文 菅
Hirobumi Miyajima
博文 宮島
Takeshi Kanzaki
武司 神崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Izawa Yasukazu
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Izawa Yasukazu
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK, Izawa Yasukazu filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP9004773A priority Critical patent/JPH10200184A/ja
Publication of JPH10200184A publication Critical patent/JPH10200184A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビーム品質の高い、大出力の固体レーザ装置
を提供する。 【解決手段】 励起光を射出する光源11、12と、この
励起光をレーザ媒質に導く集光光学系21、22と、Y
b:YAG結晶を用いたレーザロッド31、32に90度
旋光子71、72を介して、同一構成のレーザロッド
3、34が接続されて、それぞれのレーザロッド33
4を対向させて配置されている。これらの内側には、
ポッケルス素子などのQスイッチ4と、特定の偏光成分
だけを分岐して出力する偏光ビームスプリッタ5と、光
像を反転させるスペイシャルフィルタ6とが配置されて
いる。レーザロッド3の端面には、レーザを反射するコ
ーティング11、励起光を反射するコーティング12、
無反射コーティング13が施されている。90度旋光子
7によりレーザロッド3の熱複屈折が補償される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フラッシュランプ
やLD励起の固体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高出力が得られ、発振が安定している固
体レーザ装置は、加工、医療などの分野に広く利用され
ている。
【0003】このような固体レーザ装置の従来例を図3
に示す。図3は1個のレーザロッドを使用する装置の構
成図である。
【0004】まず、図3の装置についてその構成を説明
する。半導体レーザやフラッシュランプなどの励起光を
射出する光源1と、光源1から射出された光を導く集光
光学系2と、Yb:YAG等の希土類ドープYAG結晶
をレーザ媒質とするレーザロッド3と、ポッケルス素子
などによりレーザ光の透過、反射を切り替えるQスイッ
チ4と、レーザ光の一部を透過する出力鏡8を光路に直
列に配置して構成されている。
【0005】光源1から射出された励起光は集光光学系
2によりレーザロッド3に導かれる。レーザロッド3で
は、この励起光によりレーザ発振が行われる。レーザ光
はレーザロッド3内で増幅され、その強度が十分に大き
くなった時点でQスイッチ4を反射状態から透過状態に
切り替えることにより、レーザ光は、出力鏡8を経て外
部に出力される。
【0006】こうした固体レーザ装置では、発振や増幅
に寄与しない励起光成分が全て熱となる。したがって、
レーザ媒質に高エネルギの励起光を注入することができ
ない。このため、図4に示すようにレーザロッドを複数
個使う装置が一般的に用いられている。
【0007】図4に示される装置では、光源1と集光光
学系2とレーザロッド3を2組設け、各々のレーザロッ
ド3を対向させて、その間に透過光の偏光状態を任意に
変えることのできるQスイッチ4と、特定の偏光成分の
みを分岐する偏光ビームスプリッタ5と、光像を反転す
るスペイシャルフィルタ6を配置している。2つのレー
ザロッド3それぞれの互いに対向する面には、波長94
0nmの励起光を反射し、波長1030nmのレーザビ
ームを透過するコーティング12がなされており、それ
ぞれの外側にあたる面には、励起光を透過し、レーザビ
ームを反射するコーティング11がなされている。
【0008】この装置では、2つのレーザロッド3間で
誘導放出されたレーザ光がコーティング121、122
を何度も往復して、レーザ光が増幅される。このとき、
スペイシャルフィルタ6によって、それぞれのレーザロ
ッド3で放出されるレーザ光の偏光方向が揃えられる。
レーザ光は、十分に増幅された後、Qスイッチ4により
偏光方向を変えられて、偏光ビームスプリッタ5により
外部へ取り出される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】固体レーザ装置では、
前述したように発振や増幅に寄与しない励起光成分が全
て熱となり、レーザ媒質に蓄積される。この結果、レー
ザ媒質の内部には、温度勾配により応力が発生して歪み
が生じる。この歪みにより、レーザ媒質は、結晶の光軸
(z軸)に直交するxy面内で、x軸とy軸に平行な偏
光成分に対する屈折率が異なる光学的異方性を有するよ
うになり、レーザ媒質中を進む光には、複屈折が起こ
る。このため、進行する光の波面が歪み、ビーム品質が
低下する。このため、レンズを用いてビームを絞り込む
ことができなくなるほか、直線偏光が楕円偏光になって
透過損失が生じたりする。つまり、高出力化のため、励
起光の出力を上げると、熱歪みが増大してビーム品質が
低下するので、ビーム品質の高い大出力ビームを生成す
ることが困難だった。
【0010】本発明は、ビーム品質の高い、大出力の固
体レーザ装置を提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の固体レーザ装置
は、希土類をドープした固体レーザ媒質からなるレーザ
ロッドを光路上に直列に偶数個配置している固体レーザ
装置において、レーザロッドの2個ずつを1組として、
それぞれの組を構成する2個のレーザロッドの間のそれ
ぞれに90度旋光子を配置することを特徴とする。
【0012】これにより、1組となる2個のレーザロッ
ドの一方を通過した光は、他方を通過する前に偏光状態
が90度旋回される。このため、光軸であるz軸に直交
するxy平面でみると、x軸とy軸の偏光成分が入れ替
えられる。
【0013】また、レーザロッドを4個以上有し、隣接
するレーザロッド2組の間の少なくとも1ヶ所に90度
旋光子を配置してもよい。これにより、一方の組のレー
ザロッドから射出された光は、隣接する他方の組のレー
ザロッドに入射する際に、偏光状態が90度旋回され、
x軸とy軸の偏光成分が入れ替えられる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態
の構成図である。
【0015】まず、図1により、この装置の構成を説明
する。基本的な構成は図4に示される第2の従来例と同
一である。図1に示されるように、波長940nmの励
起光を射出する光源1と、光源1から射出された励起光
をレーザ媒質に導く集光光学系2が2組、集光光学系2
の出口が対向するように配置されている。各々の集光光
学系21、22にはそれぞれ、レーザ媒質としてYb:Y
AG結晶を用いたレーザロッド31、32が接続されてお
り、レーザロッド31、32の集光光学系21、22側の端
面には、励起光の波長940nmの光を透過し、レーザ
ロッド3内で誘導放出された波長1030nmの光を反
射するコーティング111、112が施されている。
【0016】それぞれのレーザロッド31、32には、9
0度旋光子71、72を介して、同一構成のレーザロッド
3、34が接続されている。90度旋光子71、72の両
面及び90度旋光子71、72に面したそれぞれのレーザ
ロッド31〜34の端面には、波長940nm及び103
0nmの光に対する無反射コーティング131〜134
施され、不必要な反射が除去されている。そして、内側
のレーザロッド33、34のそれぞれの内側の端面には、
波長940nmの光を反射し、波長1030nmの光を
透過するコーティング121、122が施されている。
【0017】これらの内側のレーザロッド33、34の間
には、レーザ共振器のQ値を増大させて高出力化を図る
ポッケルス素子などのQスイッチ4と、特定の偏光成分
だけを分岐して出力する偏光ビームスプリッタ5と、光
像を反転させるスペイシャルフィルタ6とが配置されて
いる。
【0018】次に、この装置の動作を説明する。図1の
左側の光源11から射出された波長940nmの励起光
は、集光光学系21で集光されて、レーザロッド31に入
射する。レーザロッド31で誘導放出により発生した波
長1030nmの光と、波長940nmの励起光は、無
反射コーティング131、90度旋光子71、無反射コー
ティング133を経て、レーザロッド33に入射する。こ
こで、波長940nmの光によりさらに誘導放出が行わ
れ、波長1030nmの光が発生する。波長940nm
の光は、33の端面に施されたコーティング121によっ
て反射され、Qスイッチ4側には射出されない。一方、
波長1030nmの光は、コーティング121を透過し
てQスイッチ4側へ放出される。
【0019】発振や増幅に寄与しない励起光によりレー
ザロッド31内で熱歪みが発生すると、レーザロッド3
1から出力される光は、楕円偏光となる。この光は、9
0度旋光子71により偏光状態を90度旋回させられ
る。こうして旋回させられた光がレーザロッド33を通
過する際に、レーザロッド31でのx軸方向の偏光成分
は、レーザロッド33ではy軸方向の偏光成分に、レー
ザロッド31のy軸方向の偏光成分は、レーザロッド3
3ではx軸方向の偏光成分にそれぞれ変換されることに
なる。したがって、レーザ媒質に熱レンズ効果がなく、
レーザロッド31と33の複屈折状態が同一である場合
には、この熱複屈折が相殺されて直線偏光の出力が得ら
れる。
【0020】図1の右側にあたる励起光光源12、集光
光学系22、レーザロッド32、90度旋光子72、レー
ザロッド33でも同様に動作する。図1の左側のレーザ
ロッド33から出た光(波長1030nm)は、Qスイ
ッチ4、偏光ビームスプリッタ5を経て、スペイシャル
フィルタ6で光像が反転されて右側のレーザロッド34
に入射する。同様に、右側のレーザロッド34から出射
したレーザ光(波長1030nm)は、スペイシャルフ
ィルタ6で光像が反転されたうえで、偏光ビームスプリ
ッタ5、Qスイッチ4を経て、左側のレーザロッド33
に入射する。これらの波長1030nmの光は、コーテ
ィング111、112間を複数回反射して増幅される。
【0021】このように、レーザロッド3間に90度旋
光子を配置することで、熱複屈折を補償して、ビーム品
質の高い高出力の固体レーザ装置を提供することができ
る。
【0022】図2は、本発明の第2の実施形態の構成図
である。図2に示される第2の実施形態と図1に示され
た第1の実施形態との違いは、スペイシャルフィルタ6
の一端に90度旋光子73が追加して取り付けられてい
ることである。
【0023】次に、本装置の動作を図2に基づいて説明
する。基本的な動作は第1の実施形態と同じであるた
め、異なる部分についてのみ説明する。対となるレーザ
ロッド31、33(32、34)間に90度旋光子7
1(72)を設置することにより、熱歪みによる熱複屈折
が補償される。しかし、励起光の吸収が非対称であるこ
となどにより、発生する熱レンズ効果による歪みが残る
場合がある。本装置では、90度旋光子73により偏光
状態を90度旋回させることにより、それぞれの対とな
ったレーザロッド31、33とレーザロッド32、34の間
でこの熱レンズ効果に伴う熱複屈折を補償させている。
これにより、さらにビーム品質の高いレーザビームが得
られる。このため、励起光の出力を高めて大出力化を図
ることができる。
【0024】本発明者は、図4に示される従来装置と、
図2に示される本発明の第2の実施形態について熱複屈
折による損失を比較した。従来装置では、熱複屈折によ
り入力エネルギに対して、各ロッドで約20%、全体で
約40%の損失があった。一方、本発明の第2の実施形
態では、熱複屈折による損失は0.5%以下に低減さ
れ、熱複屈折を補償する効果が確認できた。
【0025】なお、ここでは、レーザ媒質としてYb:
YAGを用いた例について説明したが、Nd:YAGの
ような他のレーザ媒質を用いる固体レーザにも適用でき
る。また、ここでは、レーザロッドの数が4個の場合に
ついて説明したが、これに限るものではなく、2個ある
いは6個以上でもよい。ロッドの数を多くすることで、
大出力化が図れる。
【0026】さらに、励起光光源は、レーザロッドと直
列に並んでいる必要はなく、例えば、レーザロッドを囲
むように配置しても良い。
【0027】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
レーザロッドの間に90度旋光子を配置することによっ
て、レーザロッドそれぞれで発生する熱複屈折が補償さ
れ、ビーム品質の高いレーザ光が得られる。したがっ
て、励起光の光量を上げることができ、大出力化が図れ
る。
【0028】特に、隣接するレーザロッドの対の間の少
なくとも1ヶ所に90度旋光子を配置すれば、熱レンズ
効果によるビームの波面の歪みも補償されてビーム品質
を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の構成図である。
【図2】本発明の第2の実施形態の構成図である。
【図3】第1の従来例の構成図である。
【図4】第2の従来例の構成図である。
【符号の説明】
1…励起光光源、2…集光光学系、3…レーザロッド、
4…Qスイッチ、5…偏光ビームスプリッタ、6…スペ
イシャルフィルタ、7…90度旋光子、8…出力鏡、1
1、12、13…コーティング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 貞雄 大阪府茨木市北春日丘3丁目6番地45号 (72)発明者 山中 正宣 大阪府箕面市石丸3丁目25番E−205号 (72)発明者 菅 博文 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 宮島 博文 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 神崎 武司 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 希土類をドープした固体レーザ媒質から
    なるレーザロッドを光路上に直列に偶数個配置している
    固体レーザ装置において、 前記レーザロッドの2個ずつを1組として、それぞれの
    組を構成する2個のレーザロッドの間のそれぞれに90
    度旋光子を配置することを特徴とする固体レーザ装置。
  2. 【請求項2】 前記レーザロッドを4個以上有し、隣接
    する前記レーザロッド2組の間の少なくとも1ヶ所に9
    0度旋光子を配置することを特徴とする請求項1の固体
    レーザ装置。
JP9004773A 1997-01-14 1997-01-14 固体レーザ装置 Pending JPH10200184A (ja)

Priority Applications (1)

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JP9004773A JPH10200184A (ja) 1997-01-14 1997-01-14 固体レーザ装置

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JP9004773A JPH10200184A (ja) 1997-01-14 1997-01-14 固体レーザ装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106384932A (zh) * 2016-11-29 2017-02-08 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种基于波前畸变校正的多程激光放大器及其使用方法
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