JP2849032B2 - Laser device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば固体レーザ装
置などのレーザ装置に係り、特に、高出力で品質の良い
レーザビームを発生させるレーザ装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION This invention, for example, relates to a laser device such as a solid-state laser apparatus, more particularly, relates to laser equipment which generates a good laser beam quality at high power.
【0002】[0002]
【従来の技術】図29は、例えば、レーザ学会編、「レ
ーザハンドブック」(オーム社発行)、p.222に示
された従来の固体レーザ装置を示す断面構成図である。
この図において、1は全反射ミラー、2は部分反射ミラ
ー、3は活性固体媒質を含む固体素子であり、ヤグレー
ザを例にとれば活性固体媒質としてNd(Neodymium )
をドーピングしたNd:YAG(Yttrium Aluminium Ga
rnet)からなるレーザ媒質、4は光源であって、例えば
アークランプが適用されている。5は光源4を点灯する
電源、6は光源4の集光器であって、例えば断面形状が
楕円状で内面は光反射面により構成されている。7はミ
ラー1,2にて構成されたレーザ共振器内に発生したレ
ーザビーム、70は外部に取り出されたレーザビーム、
100は基台である。2. Description of the Related Art FIG. 29 is, for example, “Laser Handbook” (published by Ohmsha), edited by The Laser Society of Japan, p. FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram showing a conventional solid-state laser device shown at 222.
In this figure, 1 is a total reflection mirror, 2 is a partial reflection mirror, 3 is a solid state element including an active solid medium, and Nd (Neodymium) is used as an active solid medium in the case of a yag laser.
Doped Nd: YAG (Yttrium Aluminum Ga)
rnet) is a laser medium, and 4 is a light source, for example, an arc lamp is applied. Reference numeral 5 denotes a power source for turning on the light source 4, and reference numeral 6 denotes a light collector of the light source 4, which has, for example, an elliptical cross section and an inner surface formed of a light reflecting surface. 7 is a laser beam generated in a laser resonator constituted by mirrors 1 and 2, 70 is a laser beam taken out,
100 is a base.
【0003】次に動作について説明する。光源4と固体
素子3を集光器6内に配置していて、光源4から投光さ
れた光は固体素子3中に集光状態にて入射される。これ
により、固体素子3にて活性固体媒質が励起されて所定
の波長の励起光が発生される。そして、この固体素子3
からなるレーザ媒質より発生されたレーザビーム7は、
ミラー1と2にて構成されるレーザ共振器間を往復する
間に増幅されて、所定値以上の大きさに達すると指向性
の良いレーザビーム70として部分反射ミラー2からレ
ーザ共振器の外部に放出される。Next, the operation will be described. The light source 4 and the solid state element 3 are arranged in a light collector 6, and light emitted from the light source 4 is incident on the solid state element 3 in a condensed state. As a result, the active solid medium is excited by the solid-state element 3, and excitation light having a predetermined wavelength is generated. And this solid state device 3
The laser beam 7 generated from the laser medium consisting of
The laser beam is amplified during reciprocation between the laser resonators constituted by the mirrors 1 and 2 and, when reaching a predetermined value or more, becomes a laser beam 70 having good directivity from the partial reflection mirror 2 to the outside of the laser resonator. Released.
【0004】上記のような従来のレーザ装置では、固体
素子3に入射される光量が許容値を越えると固体素子3
は破壊する。例えばNd:YAG固体素子3を用いた場
合、固体素子3を破壊させずに安定的にレーザ出力を得
るためには、固体素子3の直径には関係なく長さ25.
4mmあたり発振効率5%として光源4への投入電力を
3kw程度に押さえる必要があることが経験的に知られ
ている。したがって、光源4への投入電力を増やしてレ
ーザ出力を増大させる場合、固体素子3を長くする必要
がある。たとえば1.5kWのレーザ出力を得るために
は、発振効率5%として光源4に30kWの電力を投入
する必要がある。この場合、30kWの投入電力で安定
動作させるには254mmの長さの固体素子3が必要と
なる。In the conventional laser apparatus as described above, when the amount of light incident on the solid state element 3 exceeds an allowable value, the solid state element 3
Destroys. For example, when the Nd: YAG solid state element 3 is used, in order to stably obtain a laser output without destroying the solid state element 3, the length 25.
It is empirically known that it is necessary to suppress the input power to the light source 4 to about 3 kW with an oscillation efficiency of 5% per 4 mm. Therefore, when increasing the input power to the light source 4 to increase the laser output, it is necessary to lengthen the solid-state element 3. For example, to obtain a laser output of 1.5 kW, it is necessary to supply 30 kW of power to the light source 4 with an oscillation efficiency of 5%. In this case, the solid-state element 3 having a length of 254 mm is required to perform a stable operation with an input power of 30 kW.
【0005】しかしながら、Nd:YAG等の固体素子
3は結晶成長が難しく、特に長尺のものは工業的に生成
するのが困難である。例えば20cm以上の固体素子3
を現在得ることは極めて困難で、また入手できたにして
も極めて高価なので固体レーザ装置が高価になる。また
長さ方向に品質が安定せず、品質の良いレーザビームを
得ることができなかった。However, solid-state devices 3 such as Nd: YAG are difficult to grow crystals, and particularly long ones are difficult to produce industrially. For example, a solid element 3 of 20 cm or more
Is extremely difficult to obtain at present, and even if it is available, it is very expensive, so that the solid-state laser device becomes expensive. Further, the quality was not stable in the longitudinal direction, and a high-quality laser beam could not be obtained.
【0006】したがって、例えば1.5kW等の高出力
のレーザビームを得るためには安価に得られる短い固体
素子3を複数本用いる必要がある。この方法として、図
30に示すように複数の固体素子励起部分3Aを使用す
る方法と、特開平4−73981号公報に示された図3
1の集光器6内に複数の固体素子3を挿入する方法が知
られている。Therefore, in order to obtain a high-output laser beam of, for example, 1.5 kW, it is necessary to use a plurality of inexpensive short solid-state elements 3. As this method, a method using a plurality of solid-state device excitation portions 3A as shown in FIG. 30 and a method shown in FIG.
There is known a method of inserting a plurality of solid state elements 3 into one light collector 6.
【0007】一方、図32には、光励起部分3Aからの
レーザビームをレーザ共振器内にて波長変換、例えば第
2高調波8などを含む高調波に変換して高出力なレーザ
ビームとして取り出す波長変換器10を含むレーザ装置
が示されている。このような装置として、例えば特開平
2−7487号公報に記載された複数の波長変換素子を
適用したレーザ装置が知られている。このレーザ装置で
は波長変換素子が長さが異なる例えばKTP(Potassiu
m Titanyl Phosphorate )にて形成された非線形光学結
晶にて形成され、基台110に角度調整自在に設置され
ている。基台110には非線形光学結晶40a,43a
をそれぞれ温度調節可能な加熱装置などの温度調節機構
が設けられている。On the other hand, FIG. 32 shows a wavelength converted from a laser beam from the photoexcited portion 3A into a harmonic including the second harmonic 8 in a laser resonator and extracted as a high-power laser beam. A laser device including a converter 10 is shown. Such as an apparatus, for example a laser device to which <br/> apply multiple wavelength conversion element described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-7487 is known. Wavelength conversion element length in this laser device is different for example KTP (Potassiu
m Titanyl Phosphorate), and is formed on a base 110 so as to be adjustable in angle. The base 110 has nonlinear optical crystals 40a and 43a.
Is provided with a temperature control mechanism such as a heating device capable of controlling the temperature of each.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来の光励起固体レー
ザ装置は以上のように構成されているので、上述した図
30の装置に示すように複数の光励起部分3A,3Aを
用いてレーザビームの高出力化を図ると、固体素子3同
士を同軸上に調整することが困難となり、また、固体素
子3同士を調整された状態に長期にわたり安定に保つこ
とも困難であるなどの問題があった。Since the conventional photo-excitation solid-state laser device is constructed as described above, as shown in the above-described device of FIG. 30, the height of the laser beam is increased by using a plurality of photo-excitation portions 3A. When the output is achieved, it is difficult to adjust the solid state elements 3 coaxially, and it is also difficult to stably maintain the solid state elements 3 in the adjusted state for a long time.
【0009】また、図31の装置に示すように複数の固
体素子3を並列してレーザビームの高出力化を図ると、
各々の固体素子3を同軸に調整することが困難であり、
また、折り返し光学系11が複数必要となり固体レーザ
装置が複雑化し、さらに折り返し光学系11の調整が困
難であるなどの問題があった。Further, as shown in the apparatus of FIG. 31, when a plurality of solid-state elements 3 are arranged in parallel to increase the output of a laser beam,
It is difficult to adjust each solid state element 3 coaxially,
Further, a plurality of return optical systems 11 are required, so that the solid-state laser device is complicated, and further, there is a problem that adjustment of the return optical system 11 is difficult.
【0010】さらに、図30,31に示す装置では、各
々の固体素子3が集光器6の両壁部に形成されている貫
通孔に支持されているので、貫通孔が固体素子3の数の
2倍の数だけ必要になる。従って、これらの貫通孔から
漏れる光が損失となり発振の効率を下げるなどの問題が
あった。Further, in the apparatus shown in FIGS. 30 and 31, each solid element 3 is supported by a through hole formed on both walls of the light collector 6, so that the number of through holes is equal to the number of solid elements 3. Is required twice as many times. Therefore, there is a problem in that light leaking from these through holes is lost and the oscillation efficiency is reduced.
【0011】一方、図32に示す波長変換器を含む装置
では、波長変換素子として実際に複数の非線形光学結晶
を配置して試験すると、等価的に同じ長さを有する長い
非線形光学結晶を用いた場合に比べて波長変換レーザビ
ームの発生効率が悪く、極端な場合には波長変換レーザ
ビームの発生が生じない場合があった。また、複数の非
線形光学結晶を用いることにより、それらの端面数が増
えるが、高出力の波長変換を実行する際に、これらの端
面にゴミがついて端面を破壊する問題が生じてきた。さ
らに、波長変換器から発生した波長変換レーザビームが
レーザ媒質、例えば固体素子3を加熱し、これによりレ
ーザ出力が不安定になる問題があった。On the other hand, in the apparatus including the wavelength converter shown in FIG. 32, when a plurality of nonlinear optical crystals are actually arranged and tested as wavelength converting elements, a long nonlinear optical crystal having the same length is equivalently used. The generation efficiency of the wavelength-converted laser beam is lower than in the case. In extreme cases, the generation of the wavelength-converted laser beam may not occur. The use of a plurality of nonlinear optical crystals increases the number of end faces, but when performing high-power wavelength conversion, there is a problem in that these end faces are attached to dust and destroy the end faces. Further, there is a problem that the wavelength conversion laser beam generated from the wavelength converter heats the laser medium, for example, the solid-state element 3, and the laser output becomes unstable.
【0012】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、複数の固体素子を用いながら互
いの光学調整が容易で、また、複雑な光学系を用いる必
要がなく、安定に高出力化を図ることができる固体レー
ザ装置を提供することを目的としており、さらに複数の
固体素子を用いながら集光器に形成する貫通孔の数を最
小限に押さえ効率良く光源の光を固体素子に導いて発振
することができるレーザ装置を提供することを目的とす
る。[0012] This invention has been made to solve the above problems, is easy optical adjustment of each other while using a plurality of solid state devices, also not necessary to use a complicated optical system, An object of the present invention is to provide a solid-state laser device capable of stably increasing the output power. To provide a laser device that can oscillate by guiding the laser beam to a solid-state element.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るレ
ーザ装置は、内面が光源から投光された光を一部の箇所
に集中しないように反射する拡散型反射面で形成された
集光器を含み、レーザ媒質は、互いに対向する端部同士
が同軸上に挿入可能なスリーブ状の連結部材により連結
された状態で集光器内に設けられるとともに、両端部が
集光器に形成された貫通孔を介してレーザ光学系に臨
み、光源から投光された光で励起されてレーザビームを
発生する複数の固体素子からなり、かつスリーブ状の連
結部材内の固体素子同士の対向する端部間に波長板また
は旋光板を備えたものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser apparatus in which light emitted from a light source is partially reflected at an inner surface.
Formed with a diffuse reflective surface that reflects so that it does not concentrate on
Including the concentrator, the laser medium has two ends facing each other
Are connected by a sleeve-shaped connecting member that can be inserted coaxially
It is installed in the light collector in a state where
The laser optical system is accessed through a through hole formed in the condenser.
The laser beam excited by the light projected from the light source.
It consists of a plurality of solid-state elements
Between the opposing ends of the solid state elements in the binding member, a wave plate or
Is provided with an optical rotation plate.
【0014】請求項2の発明に係るレーザ装置は、連結
部材が光反射部材で構成されるか、もしくは連結部材表
面に光源から投光された光を反射する光反射部材を備え
るように構成したものである。According to a second aspect of the present invention, in the laser device, the connecting member is constituted by a light reflecting member, or the connecting member is provided with a light reflecting member for reflecting the light projected from the light source on the surface of the connecting member. Things.
【0015】[0015]
【作用】請求項1の発明におけるレーザ装置は、光源を
点灯して得られる光を集光器内にて反射させて、光源か
ら発生された光を集光器内で連結された固体素子に効率
よく吸収させる。これにより、複数の固体素子が励起さ
れて励起光を両端部から発生する。このレーザ媒質から
発生された光はレーザ共振器を介して指向性の良いレー
ザビームとして取り出される。また、集光器の内面を拡
散反射面で形成し、光源からの光を集光器内面の各点で
拡散反射させて連結された固体素子表面に均一に導く。
さらに、スリーブ状の連結部材内にて固体素子端部を挿
入して複数の固体素子を連結し、複数の固体素子を同軸
上に軸ずれ無く安定に連結する。 さらに、連結部材内に
備えた波長板または旋光板で一方の固体素子中の偏光方
向を他方の固体素子中の偏光方向とねじれた関係となる
ようにして固体素子中で発生する偏光異方性を解消す
る。 According to the first aspect of the present invention, the laser device reflects the light obtained by turning on the light source in the light collector, and converts the light generated from the light source to the solid-state element connected in the light collector. Absorb efficiently. As a result, the plurality of solid-state elements are excited, and excitation light is generated from both ends. Light generated from this laser medium is extracted as a laser beam having good directivity via a laser resonator. Also, expand the inner surface of the light collector.
It is formed by a diffuse reflection surface, and the light from the light source is
The light is diffusely reflected and uniformly guided to the surfaces of the connected solid-state devices.
Insert the end of the solid state element inside the sleeve-shaped connecting member.
To connect multiple solid state devices and coaxially connect multiple solid state devices.
Connects stably without any axial deviation. In addition, in the connecting member
Polarization plate in one solid-state device
The direction is twisted with the polarization direction in the other solid state device
To eliminate polarization anisotropy generated in solid state devices
You.
【0016】請求項2の発明におけるレーザ装置は、連
結部材を光反射部材で形成するか、もしくはその表面に
光源からの光反射部材を備え、連結部材で光源からの光
を反射させて再び集光器内で複数回反射後、固体素子に
入射させて固体素子を励起する。In the laser apparatus according to the second aspect of the present invention, the connecting member is formed of a light reflecting member, or a light reflecting member from a light source is provided on the surface thereof, and the light from the light source is reflected by the connecting member to collect light again. After being reflected several times in the optical device, the light is incident on the solid state element to excite the solid state element.
【0017】[0017]
【実施例】実施例1. 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図1
はこの発明の第1の実施例を示す断面図であり、従来技
術である図29〜図32の相当部分には同符号を付して
その説明を省略する。図1において、61は光源4から
の光を反射する材質、例えば白色セラミックから形成さ
れる連結部材であり、断面円形状の2本の固体素子3,
3をそれらの対向する端部間を同軸上に連結可能なスリ
ーブ状の部材にて形成されている。本実施例における固
体素子3,3は、容易に入手できる例えば長さ150m
mのNd:YAG(ネオジウム含有イットリウム−アル
ミニュウム−ガーネット)が適用されている。連結部材
61にて同軸上に連結された固体素子3,3は、その両
端部が集光器6の貫通孔81,81を介して全反射ミラ
ー1または部分反射ミラー2に臨むように配置されてい
る。本実施例の集光器6は、内面が例えば白色セラミッ
クなどの反射体にて形成されており、反射された光が固
体素子3,3に集中しない拡散型反射面を形成してい
る。[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to the corresponding portions in FIGS. In FIG. 1, reference numeral 61 denotes a connecting member formed of a material that reflects the light from the light source 4, for example, white ceramic.
3 is formed of a sleeve-like member capable of coaxially connecting the opposing ends thereof. The solid-state elements 3 and 3 in this embodiment are easily available, for example, 150 m long.
m of Nd: YAG (neodymium-containing yttrium-aluminum-garnet) is applied. The solid-state elements 3 and 3 connected coaxially by the connecting member 61 are arranged such that both ends face the total reflection mirror 1 or the partial reflection mirror 2 through the through holes 81 of the light collector 6. ing. The light collector 6 of this embodiment has an inner surface formed of a reflector such as a white ceramic, for example, and forms a diffuse reflection surface in which reflected light does not concentrate on the solid-state elements 3 and 3.
【0018】次に動作について説明する。まず、図示し
ない電源5のスイッチがオンとされると、光源4が点灯
する。電源5によって点灯された光源4から光が投光さ
れ、投光された光は、直接もしくは集光器6内にて反射
した後に間接的に固体素子3に導かれる。固体素子3に
導かれた光の一部は固体素子3に吸収され、固体素子3
の活性媒質を励起して励起光が発生される。レーザ媒質
より発生された自然放出光は全反射ミラー1と部分反射
ミーラ2にて構成される共振器間を往復する間に増幅さ
れて、所定以上の大きさに達すると指向性の良いレーザ
ビーム70として外部に放出される。Next, the operation will be described. First, when a switch (not shown) of the power supply 5 is turned on, the light source 4 is turned on. Light is projected from the light source 4 turned on by the power supply 5, and the projected light is guided to the solid state element 3 directly or indirectly after being reflected in the condenser 6. Part of the light guided to the solid state element 3 is absorbed by the solid state element 3 and
Is excited to generate excitation light. Spontaneous emission light generated from the laser medium is amplified while reciprocating between a resonator constituted by a total reflection mirror 1 and a partial reflection mirror 2, and when reaching a predetermined size or more, a laser beam having good directivity. It is released to the outside as 70.
【0019】固体素子3は上述したように容易に入手で
きる例えば長さ150mmのNd:YAGが使用され
て、2個の固体素子3,3が白色セラミック等の反射部
材にて形成された連結部材61にて同軸上に連結されて
いる。この場合、連結部材61は光を反射するので、連
結された固体素子3,3の全体の光被照射部の長さは2
80mm程度に設定されることになる。したがって、30
kW以下の電力の光源5にて固体素子3,3の破壊を招
くことなく1kWのレーザ出力を得ることができる。ま
た、上述のように、連結部材61を使用して、固体素子
3,3を集光器6内にて連結することにより、集光器6
の貫通孔80,81の数を増加させる必要がない。As described above, the solid element 3 is made of a readily available Nd: YAG having a length of 150 mm, for example, and is a connecting member in which the two solid elements 3 and 3 are formed of a reflecting member such as white ceramic. At 61, they are connected coaxially. In this case, since the connecting member 61 reflects light, the length of the entire light-irradiated portion of the connected solid-state elements 3 and 3 is 2.
It will be set to about 80 mm. Therefore, 30
A laser output of 1 kW can be obtained with the light source 5 having a power of kW or less without destruction of the solid state elements 3 and 3. Further, as described above, by connecting the solid-state elements 3 and 3 in the light collector 6 using the connection member 61,
It is not necessary to increase the number of the through holes 80 and 81.
【0020】ところで、レーザ励起に使用される集光器
6の内壁は99%程度の高い反射率に設定されている。
したがって、光源4から投光された光は、集光器6内に
て反射を繰り返しながらその一部が固体素子3,3に吸
収される。そして、残りの光は、固体素子3,3を集光
器6に挿入するのに必要な貫通孔81と光源4が挿入さ
れた貫通孔80から外部に漏れ、さらに残りの光は集光
器6の反射面にて吸収される。Incidentally, the inner wall of the condenser 6 used for laser excitation is set to have a high reflectance of about 99%.
Therefore, a part of the light emitted from the light source 4 is absorbed by the solid-state elements 3 and 3 while being repeatedly reflected in the condenser 6. The remaining light leaks to the outside through a through-hole 81 necessary for inserting the solid-state elements 3 and 3 into the light collector 6 and a through-hole 80 into which the light source 4 is inserted. 6 is absorbed by the reflecting surface.
【0021】この場合、貫通孔80,81を増加させず
に、固体素子3,3を集光器6内にて連結させたので、
光源4から投光された光が固体素子3,3に吸収される
前に集光器6の外部に漏れる確率が減少する。したがっ
て、固体素子3,3の励起の効率を著しく向上させるこ
とができる。In this case, since the solid-state elements 3 and 3 are connected in the condenser 6 without increasing the number of through holes 80 and 81,
The probability that the light emitted from the light source 4 leaks out of the light collector 6 before being absorbed by the solid state elements 3 is reduced. Therefore, the efficiency of excitation of the solid state devices 3 can be significantly improved.
【0022】次に、この実施例1の固体レーザ装置(図
1参照)と、従来の固体レーザ装置(図30参照)との
励起効率を比較する。励起効率は光源4から投光された
光の集光器6内での固体素子3への衝突確率を計算して
導出した基礎式に基づいて比較計算される。計算結果を
図2(a),(b)に示す。図2(a)は実施例1の固
体レーザ装置の励起効率を示し、図2(b)は従来の固
体レーザ装置の励起効率を示している。Next, the pumping efficiency of the solid-state laser device of the first embodiment (see FIG. 1) and the conventional solid-state laser device (see FIG. 30) will be compared. The excitation efficiency is compared and calculated based on a basic formula derived by calculating the probability of collision of the light emitted from the light source 4 with the solid state element 3 in the light collector 6. The calculation results are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). FIG. 2A shows the pumping efficiency of the solid-state laser device according to the first embodiment, and FIG. 2B shows the pumping efficiency of the conventional solid-state laser device.
【0023】図2(a),(b)から明らかなように、
実施例1の固体レーザ装置の励起効率は従来の固体レー
ザ装置の励起効率より2倍程度高くなることがわかる。
すなわち、実施例1の貫通孔を従来の貫通孔の1/2と
することにより、励起効率を2倍程度高くすることがで
きる。As is clear from FIGS. 2A and 2B,
It can be seen that the excitation efficiency of the solid-state laser device of Example 1 is about twice as high as that of the conventional solid-state laser device.
That is, by making the through hole of the first embodiment half of the conventional through hole, the excitation efficiency can be approximately doubled.
【0024】図3(a),(b)にはレーザ発振特性を
示すグラフが示されている。図3(a)は実施例1の固
体レーザ装置のレーザ発振特性を示し、図3(b)は従
来の固体レーザ装置のレーザ発振特性を示している。図
3(a),(b)から明らかなように、実施例1のレー
ザ発振効率は従来のレーザ発振効率の2倍程度になる。
すなわち、実施例1の固体レーザ装置によれば、少ない
投入電力によってレーザ出力1kWを得ることができ
る。FIGS. 3A and 3B are graphs showing laser oscillation characteristics. FIG. 3A shows the laser oscillation characteristics of the solid-state laser device of the first embodiment, and FIG. 3B shows the laser oscillation characteristics of the conventional solid-state laser device. As is clear from FIGS. 3A and 3B, the laser oscillation efficiency of the first embodiment is about twice the conventional laser oscillation efficiency.
That is, according to the solid-state laser device of the first embodiment, a laser output of 1 kW can be obtained with a small input power.
【0025】実施例2. 図4はこの発明の第2の実施例を示す断面図であって、
レーザ共振器内の固体素子3と部分反射ミラー2との間
に、例えばブリュースター板から成る偏光選択素子90
が設けられ、連結部材61内に波長板91(または旋光
板)が設けられた実施例が示されている。また、本実施
例における固体素子3は、活性固体媒質としてNdがド
ープされたYLF(YLiF4 :リチウム・イットリウム・
フロライド)が適用されている。Embodiment 2 FIG. FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
Between the solid-state element 3 and the partial reflection mirror 2 in the laser resonator, for example, a polarization selection element 90 made of a Brewster plate
Are provided, and the wavelength plate 91 (or the optical rotation plate) is provided in the connecting member 61. In addition, the solid-state device 3 in the present embodiment is a YLF (YLiF 4 : lithium-yttrium-doped) doped with Nd as an active solid medium.
Fluoride) has been applied.
【0026】次に動作について説明する。偏光選択素子
90はレーザビームが入射されると、図4上で紙面に対
して平行方向の直線偏光を選択して射出する。また、波
長板91は入射した楕円偏光の方向を90°変える。し
たがって、部分反射ミラー2にて反射されたレーザビー
ム7が偏光選択素子90に入射すると、偏光選択素子9
0から図4上の紙面に対して平行方向の直線偏光が出射
される。出射された平行直線偏光は、図4上で右側の固
体素子3に入射する。これにより、平行直線偏光は右側
の固体素子3によって複屈折されて、右側の固体素子3
から楕円偏光として出射される。右側の固体素子3から
出射された楕円偏光は波長板91に入射し、入射した楕
円偏光は波長板91にて方向を90度変えられて、図4
上において左側の固体素子3に入射する。Next, the operation will be described. When the laser beam is incident, the polarization selection element 90 selects and emits linearly polarized light parallel to the plane of FIG. The wave plate 91 changes the direction of the incident elliptically polarized light by 90 °. Therefore, when the laser beam 7 reflected by the partial reflection mirror 2 enters the polarization selection element 90, the polarization selection element 9
From 0, linearly polarized light in a direction parallel to the plane of FIG. 4 is emitted. The emitted parallel linearly polarized light enters the solid-state element 3 on the right side in FIG. As a result, the parallel linearly polarized light is birefringent by the right solid state element 3 and the right solid state element 3
Is emitted as elliptically polarized light. The elliptically polarized light emitted from the solid-state element 3 on the right enters the wave plate 91, and the direction of the elliptically polarized light is changed by 90 degrees by the wave plate 91.
The light is incident on the left solid element 3 in the upper part.
【0027】左側の固体素子3に入射した楕円偏光は、
左側の固体素子3で複屈折されて、右側の固体素子3を
通過するときとは符号が反対の作用を受ける。これによ
り、左側の固体素子3からは、偏光方向が図4上におい
て紙面に対して垂直の直線偏光として出射される。出射
された垂直直線偏光は全反射ミラー1によって反射され
て、再度左側の固体素子3および右側の固体素子3を通
過することにより、図4上において紙面に対して平行な
直線偏光に変換される。そして、変換された直線偏光
は、偏光選択素子90を損失なく通過する。このよう
に、本実施例によれば、偏光選択素子90および波長板
91を使用することにより、左側および右側の固体素子
3,3の複屈折に影響されずに安定した直線偏光を発生
させることができる。The elliptically polarized light incident on the left solid state element 3 is:
The light is birefringent in the left solid element 3 and has the opposite sign to that when passing through the right solid element 3. As a result, the solid-state element 3 on the left side emits linearly polarized light whose polarization direction is perpendicular to the plane of FIG. The emitted vertical linearly polarized light is reflected by the total reflection mirror 1 and passes through the left solid element 3 and the right solid element 3 again, thereby being converted into linear polarized light parallel to the plane of FIG. . Then, the converted linearly polarized light passes through the polarization selection element 90 without loss. As described above, according to this embodiment, by using the polarization selection element 90 and the wave plate 91, it is possible to generate stable linearly polarized light without being affected by the birefringence of the left and right solid state elements 3, 3. Can be.
【0028】この場合、レーザ共振器の外部に例えば1
/4波長板を設けることにより、レーザ共振器から発生
した直線偏光は1/4波長板で円偏光されて異方性のな
いレーザ加工を行うことができる。In this case, for example, 1
By providing the 波長 wavelength plate, linearly polarized light generated from the laser resonator is circularly polarized by the 波長 wavelength plate and laser processing without anisotropy can be performed.
【0029】本実施例において固体素子3にNd:YL
Fを使用すると、固体素子3の複屈折を除去すると共
に、固体素子3の熱レンズも取り除くことができる。す
なわち、Nd:YLF固体素子は偏光方向に垂直な方向
と平行な方向にて異なる符号を持つ熱レンズを発生す
る。これにより、図4上において説明した固体素子3,
3による複屈折の補償作用と同様に、偏光成分が二つの
固体素子3,3を通過する過程で固体素子3,3中に発
生する熱レンズが打ち消される。したがって、偏光成分
はレンズに影響されないので共振器の動作が安定化す
る。In this embodiment, the solid-state device 3 has Nd: YL
When F is used, the birefringence of the solid state element 3 can be removed, and the thermal lens of the solid state element 3 can be removed. That is, the Nd: YLF solid state element generates a thermal lens having a different sign in a direction parallel to a direction perpendicular to the polarization direction. Thereby, the solid-state elements 3 and 3 described on FIG.
As in the case of the birefringence compensation effect of 3, the thermal lens generated in the solid state elements 3 and 3 while the polarized light component passes through the two solid state elements 3 and 3 is canceled out. Accordingly, the operation of the resonator is stabilized because the polarization component is not affected by the lens.
【0030】実施例3. 図5はこの発明の第3の実施例を示す断面図である。こ
の実施例と上述の実施例1,2との相異点は、全反射ミ
ラー1に替えてコリメート全反射ミラー21を使用し、
さらに、部分反射ミラー2に替えて拡大反射ミラー20
を使用した点である。本実施例の不安定型共振器を用い
ると、発生するレーザビーム7を全断面域において、ほ
ぼ均一な強度分布を持たせることができる。したがっ
て、高出力域の固体素子3にレーザビーム7の一部が吸
収されて固体素子3を加熱する場合、固体素子3を均一
に加熱する。これにより、レーザビーム7が固体素子3
に局所的に吸収されることを阻止することができるの
で、固体素子の破壊が防止される。さらにこの均一な強
度分布を持つレーザビーム7は位相が均一であるため、
外部に出射されたリング状のレーザビーム70は多少の
回析リングを伴いながらも回析限界に近い集光スポット
に集光できる。したがって、このレーザビーム70を用
いて効率の良いレーザ加工が実現できる。Embodiment 3 FIG. FIG. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention. The difference between this embodiment and the first and second embodiments is that a collimated total reflection mirror 21 is used instead of the total reflection mirror 1,
Further, an enlarged reflection mirror 20 is used instead of the partial reflection mirror 2.
This is the point that was used. When the unstable resonator of this embodiment is used, the generated laser beam 7 can have a substantially uniform intensity distribution over the entire cross-sectional area. Therefore, when a part of the laser beam 7 is absorbed by the solid-state element 3 in the high-power region and the solid-state element 3 is heated, the solid-state element 3 is uniformly heated. As a result, the laser beam 7 is
Can be prevented from being locally absorbed into the semiconductor device, thereby preventing the destruction of the solid state device. Further, since the laser beam 7 having this uniform intensity distribution has a uniform phase,
The ring-shaped laser beam 70 emitted to the outside can be focused on a focused spot close to the diffraction limit with some diffraction rings. Therefore, efficient laser processing can be realized using the laser beam 70.
【0031】実施例4. 図6はこの発明の第4の実施例を示す断面図であり、上
述の実施例3の拡大反射ミラー20に替えて、中央が部
分反射ミラー22であり、周囲部は無反射部23の拡大
出口ミラー24を使用している。したがって、本実施例
の共振器は拡大出口ミラー24とコリメート全反射ミラ
ー21とから構成される。拡大出口ミラー24を使用す
ると、中づまり状のほとんど回析限界に近いスポット状
に集光された集光性の良いレーザビーム70をレーザ共
振器から出力することができる。したがって、このレー
ザビーム70を用いて効率良いレーザ加工を実現でき
る。さらに、実施例3と比較すると同一の集光性を得る
ために必要なレーザビーム7の強度を下げることがで
き、またレーザビーム7が固体素子3に吸収された時の
固体素子3の発生熱量を少なくすることができる。した
がって、発熱を下げることができるので高出力域でも安
定に高品質レーザビーム70を発生させることができ
る。Embodiment 4 FIG. FIG. 6 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention. In place of the magnifying reflection mirror 20 of the third embodiment, the center is a partial reflection mirror 22 and the periphery is an enlarged non-reflection portion 23. An exit mirror 24 is used. Therefore, the resonator according to the present embodiment includes the enlarged exit mirror 24 and the collimated total reflection mirror 21. When the enlarged exit mirror 24 is used, a laser beam 70 having a good condensing property, which is converged in a spot-like shape almost in the middle of a diffraction limit, can be output from the laser resonator. Therefore, efficient laser processing can be realized using the laser beam 70. Further, as compared with the third embodiment, the intensity of the laser beam 7 required to obtain the same light collecting property can be reduced, and the heat generated by the solid state element 3 when the laser beam 7 is absorbed by the solid state element 3 Can be reduced. Therefore, since heat generation can be reduced, a high-quality laser beam 70 can be stably generated even in a high-power range.
【0032】実施例5. 図7はこの発明の第5の実施例を示す断面図であり、上
述の実施例4に使用されている拡大出口ミラー24の外
面に段差25を形成した拡大出口ミラーが使用されてい
る。これにより、部分反射ミラー部22を通過するレー
ザビーム7と無反射部23を通過するレーザビーム7間
の位相差が打ち消されるので、位相のそろった中づまり
状のレーザビーム70を得ることができる。この場合、
レーザビーム70の集光性は実施例4より向上する。Embodiment 5 FIG. FIG. 7 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention, in which an enlarged exit mirror having a step 25 formed on the outer surface of the enlarged exit mirror 24 used in the fourth embodiment is used. As a result, the phase difference between the laser beam 7 passing through the partial reflection mirror section 22 and the laser beam 7 passing through the non-reflection section 23 is canceled out, so that a middle-packed laser beam 70 having the same phase can be obtained. . in this case,
The focusing property of the laser beam 70 is improved as compared with the fourth embodiment.
【0033】なお、上記実施例1〜5においては、固体
素子3,3がスリーブ状の連結部材61に端部を挿入し
て結合するものを示したが、これに限らず例えば光学接
着剤により接着してお互いに連結するようにしてもよ
い。また、図4に示す波長板91または旋光板も固体素
子3,3に光学接着剤により接着するように構成しても
よい。In the above-mentioned first to fifth embodiments, the solid elements 3 are connected to the sleeve-shaped connecting member 61 by inserting the ends thereof. However, the present invention is not limited to this. It may be bonded and connected to each other. Further, the wave plate 91 or the optical rotation plate shown in FIG. 4 may be configured to be bonded to the solid-state elements 3 and 3 with an optical adhesive.
【0034】なお、上記いずれの実施例においても、固
体素子3の断面が円形のものについて説明したが円形に
限るものでなく、矩形、楕円など任意の形状であって
も、上記実施例の効果と同様の効果を奏する。In each of the above embodiments, the solid-state element 3 is described as having a circular cross section. However, the present invention is not limited to a circular cross section, and the solid element 3 may have any shape such as a rectangle or an ellipse. It has the same effect as.
【0035】また、上記いずれの実施例においても、特
に説明しなかったが、光学素子のうち特に指示のない部
分にも、レーザビーム7が通過する部分には無反射薄膜
を施して、共振器内のロスを減少させて、これにより、
効率の良いレーザ発振を実現させることができる。Although not particularly described in any of the above embodiments, a non-reflective thin film is applied to a portion of the optical element which is not particularly indicated, and to a portion through which the laser beam 7 passes, thereby forming a resonator. To reduce the loss in
Efficient laser oscillation can be realized.
【0036】また、固体素子3の数は2本のものについ
て説明したが2本に限ることなく何本でも連結すればよ
く、多くのロッド3を連結することによりさらに高出力
化が図れる。なお、連結部材61は前記実施例のように
光反射部材で形成する他に、その表面に光反射部材を設
けてもよい。Although the number of the solid-state elements 3 has been described as being two, the number of the solid-state elements 3 is not limited to two and may be any number. By connecting many rods 3, higher output can be achieved. The connecting member 61 may be provided with a light-reflecting member on its surface, instead of being formed of a light-reflecting member as in the above embodiment.
【0037】実施例6. 図8はこの発明の第6の実施例を示す断面図であり、こ
の実施例において、上記実施例1〜5と異なる点は、粉
塵遮蔽容器62に収容された複数の波長変換素子非線形
光学結晶40,43が設置されているとともに、これら
波長変換素子40,43にて波長変換されたレーザビー
ムの波長変換成分を反射する光学薄膜191が貼付さ
れ、かつ角度調整可能に設置された透過ミラー190が
設けられている点である。粉塵遮蔽容器62は、排気口
161と、ビーム通過窓62a,62aと、ファン10
1と、フィルタ102とが設けられており、波長変換素
子40,43には、それぞれの両端面にレーザビームの
位相差を調整する光学薄膜41,42,44,45が設
けられている。さらに、本実施例の波長変換素子4
0,,43は、それぞれ異なる製法、例えばフラックス
法および水溶法にてそれぞれ形成された長さの異なるリ
ン酸塩チタン酸カリウム(以下、KTP素子と記す)の
非線形光学結晶が適用されている。光学薄膜41,4
2,44,45は、例えば図9に示すように波長変換素
子の端面に施される通常の無反射コート421と、これ
にさらに例えば酸化マグネシム(MgO)などの、KT
P結晶の屈折率とほぼ等しい屈折率の薄膜を所定の厚み
にて形成したベースコート422とから構成されてい
る。Embodiment 6 FIG. FIG. 8 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, a point different from the above-described first to fifth embodiments is that a plurality of wavelength conversion elements nonlinear optical crystals accommodated in a dust shielding container 62 are provided. In addition to the transmission mirrors 40 and 43, an optical thin film 191 that reflects the wavelength conversion component of the laser beam wavelength-converted by the wavelength conversion elements 40 and 43 is attached and the transmission mirror 190 is installed so that the angle can be adjusted. Is provided. The dust shielding container 62 includes an exhaust port 161, beam passing windows 62a, 62a,
1 and a filter 102, and the wavelength conversion elements 40 and 43 are provided with optical thin films 41, 42, 44 and 45 for adjusting the phase difference of the laser beam on both end surfaces. Further, the wavelength conversion element 4 of the present embodiment
Non-linear optical crystals of potassium phosphate titanate (hereinafter, referred to as KTP elements) having different lengths formed by different production methods, for example, a flux method and an aqueous solution method, are applied to 0, 43, respectively. Optical thin films 41, 4
2, 44 and 45 are, for example, a normal anti-reflection coat 421 applied to the end face of the wavelength conversion element as shown in FIG. 9 and a KT such as magnesium oxide (MgO).
And a base coat 422 formed by forming a thin film having a refractive index substantially equal to the refractive index of the P crystal to a predetermined thickness.
【0038】次に動作について説明する。まず、図示し
ない電源5のスイッチがオンとされると、光源4が点灯
する。電源5によって点灯された光源4から光が投射さ
れると、投光された光は直接もしくは集光器6内にて反
射した後に間接的に固体素子3に導かれる。固体素子3
に導かれた光の一部は固体素子3に吸収され、固体素子
3の活性媒質を励起して励起光が発生される。レーザ媒
質より発生された自然放出光は直接または全反射ミラー
1にて反射されて、透過ミラー190,光学薄膜191
を透過して波長変換素子40,43に入射する。波長変
換素子40,43に入射したレーザ光は、波長変換され
て基本波成分(基本波レーザビーム)7aおよび波長変
換成分(波長変換レーザビーム8aを含むレーザビーム
となって、部分反射ミラー2に入射する。Next, the operation will be described. First, when a switch (not shown) of the power supply 5 is turned on, the light source 4 is turned on. When light is projected from the light source 4 turned on by the power supply 5, the projected light is guided to the solid-state element 3 directly or indirectly after being reflected in the condenser 6. Solid element 3
Is guided by the solid-state element 3 to excite the active medium of the solid-state element 3 to generate excitation light. Spontaneous emission light generated from the laser medium is reflected directly or by the total reflection mirror 1, and is transmitted by the transmission mirror 190 and the optical thin film 191.
Are transmitted to the wavelength conversion elements 40 and 43. The laser light incident on the wavelength conversion elements 40 and 43 is wavelength-converted into a laser beam including a fundamental wave component (fundamental laser beam) 7a and a wavelength conversion component (wavelength-converted laser beam 8a). Incident.
【0039】部分反射ミラー2ではレーザビーム7の基
本波成分7aを反射して波長変換成分8aを透過して出
力する。反射されたレーザビーム7は波長変換素子4
0,43にて再び波長変換されて、その中の基本波成分
は透過ミラー190、光学薄膜191を透過して再び固
体素子30を介して全反射ミラー1にて反射される。反
射されたレーザビーム7は、固体素子30からのレーザ
ビーム7とともに透過ミラー190,光学薄膜191を
透過して波長変換素子40,43にて波長変換されて部
分反射ミラー2に入射し、波長変換成分8aのみ透過さ
れて出力される。以降、レーザビームの基本波成分7a
は、全反射ミラー1,2間にて増幅されて、さらに波長
変換素子40,43にて変換されて部分反射ミラー2か
ら出力される。波長変換成分8aは部分反射ミラー2と
透過ミラー190,光学薄膜191との間にて反射され
て増幅され、部分反射ミラー2を透過して出力される。The partial reflection mirror 2 reflects the fundamental wave component 7a of the laser beam 7 and transmits and outputs the wavelength conversion component 8a. The reflected laser beam 7 is applied to the wavelength conversion element 4
The wavelength is converted again at 0 and 43, and the fundamental wave component therein passes through the transmission mirror 190 and the optical thin film 191 and is reflected again by the total reflection mirror 1 via the solid-state element 30. The reflected laser beam 7 passes through the transmission mirror 190 and the optical thin film 191 together with the laser beam 7 from the solid state element 30, undergoes wavelength conversion by the wavelength conversion elements 40 and 43, enters the partial reflection mirror 2, and performs wavelength conversion. Only the component 8a is transmitted and output. Hereinafter, the fundamental wave component 7a of the laser beam
Is amplified between the total reflection mirrors 1 and 2, further converted by the wavelength conversion elements 40 and 43, and output from the partial reflection mirror 2. The wavelength conversion component 8a is reflected and amplified between the partial reflection mirror 2, the transmission mirror 190, and the optical thin film 191, and is transmitted through the partial reflection mirror 2 and output.
【0040】以上のような構成において、効率の良い波
長変換を実行するには、固体素子3からなるレーザ媒質
から発生される基本波レーザビーム7aと波長変換され
た波長変換レーザビーム8aとの波長変換素子40,4
3内における進行速度、すなわち位相速度が一致するこ
とが必要であり、その条件が満たされているとき位相整
合が取られる。固体素子3における位相整合は固体素子
3の複屈折を利用して行われ、この複屈折の状態は波長
変換素子40,43へのレーザビーム7の入射角度およ
び結晶の温度に依存するため、波長変換素子40,43
の効率良い波長変換を行うには一般的には角度調整器に
より波長変換素子40,43の角度を変えたり、基台1
10の温度を細かく調整することにより実現される。勿
論、本実施例の波長変換素子40,43もそれぞれ角度
調整可能に設けられ、基台110に温度調節機構が設け
られている。In the above configuration, in order to perform efficient wavelength conversion, the wavelength of the fundamental laser beam 7a generated from the laser medium composed of the solid state element 3 and the wavelength-converted laser beam 8a are converted. Conversion elements 40, 4
It is necessary that the traveling speeds within 3, ie the phase velocities, coincide, and when that condition is met, phase matching is achieved. The phase matching in the solid-state element 3 is performed by using the birefringence of the solid-state element 3. The state of the birefringence depends on the incident angle of the laser beam 7 to the wavelength conversion elements 40 and 43 and the temperature of the crystal. Conversion elements 40, 43
In order to perform efficient wavelength conversion, the angle of the wavelength conversion elements 40 and 43 is generally changed by an angle adjuster,
This can be realized by finely adjusting the temperature of No. 10. Of course, the wavelength conversion elements 40 and 43 of the present embodiment are also provided so as to be adjustable in angle, and the base 110 is provided with a temperature adjustment mechanism.
【0041】さらに、位相速度の一致する条件が満たさ
れたとき、すなわち位相整合が取られたときには、波長
変換の効率は、波長変換素子40,43の各部で発生し
た波長変換ビームが互いに強め合い、波長変換結晶の長
さの2乗に比例して増大する。したがって、一般的には
長い波長変換結晶を用いることにより極めて効率良く波
長変換を実現できる。しかし、この波長変換結晶も上記
固体素子3と同様に育成が難しく大型のものが得られな
い。例えば、本実施例にて使用しているリン酸塩チタン
酸カリウム(以下、KTP結晶と記す)では、レーザ発
振に用いることができる結晶の最大長は10mm程度で
あり、また長い結晶ほど高価である。そこで、本実施例
では、複数の波長変換素子(非線形光学結晶)40,4
3を並べて実質的に長い波長変換長を得る波長変換器を
構成している。Further, when the condition that the phase velocities match is satisfied, that is, when phase matching is achieved, the wavelength conversion efficiency is such that the wavelength conversion beams generated in the respective parts of the wavelength conversion elements 40 and 43 strengthen each other. Increases in proportion to the square of the length of the wavelength conversion crystal. Therefore, generally, wavelength conversion can be realized very efficiently by using a long wavelength conversion crystal. However, this wavelength conversion crystal is also difficult to grow as in the case of the solid-state element 3, and a large crystal cannot be obtained. For example, in the case of potassium phosphate titanate (hereinafter, referred to as KTP crystal) used in this embodiment, the maximum length of a crystal that can be used for laser oscillation is about 10 mm, and a longer crystal is more expensive. is there. Therefore, in this embodiment, a plurality of wavelength conversion elements (non-linear optical crystals) 40, 4
3 constitute a wavelength converter for obtaining a substantially long wavelength conversion length.
【0042】また、波長変換の効率を挙げる手段として
波長変換素子40,43に入射するレーザビーム7の強
度を上げることが考えられる。例えば、レンズにて集光
したり、パルス発振させたりすれば、波長変換素子4
0,43に入射するビーム強度が増して波長変換効率が
上昇する。しかし、この場合には波長変換素子40,4
3に入射するビームの強度が増したことにより、波長変
換素子の端面ならびに内部が強いレーザビーム7により
損傷を受ける場合があり、好ましくなく、本実施例では
透過ミラー190を介してレーザビーム7の強度を柔ら
げて複数の波長変換素子40,43に供給し、波長変換
動作を安定化している。As a means for increasing the efficiency of wavelength conversion, it is conceivable to increase the intensity of the laser beam 7 incident on the wavelength conversion elements 40 and 43. For example, if the light is focused by a lens or pulsed, the wavelength conversion element 4
The intensity of the beam incident on 0,43 increases, and the wavelength conversion efficiency increases. However, in this case, the wavelength conversion elements 40, 4
Due to an increase in the intensity of the beam incident on the laser beam 3, the end face and the inside of the wavelength conversion element may be damaged by the strong laser beam 7, which is not preferable. In this embodiment, the laser beam 7 is transmitted through the transmission mirror 190. The intensity is softened and supplied to the plurality of wavelength conversion elements 40 and 43 to stabilize the wavelength conversion operation.
【0043】詳しくは、透過ミラー190にてレーザビ
ーム7の基本波成分7aを透過させ、光学反射薄膜19
1にて波長変換成分8aを全反射させる。これら選出ミ
ラー190,光学薄膜191がないときには、波長変換
レーザビームが固体素子3に入射し、これに吸収されて
レーザビーム7の動作が不安定になる。特に、複数の波
長変換素子40,43を用いて高出力の波長変換レーザ
ビーム、例えば20W以上を発生させたときには、この
不安定さが顕著となる。本実施例では、透過ミラー19
0の角度を調整して波長変換の効率を上昇させることが
できる。More specifically, the fundamental wave component 7a of the laser beam 7 is transmitted by the transmission mirror 190,
At 1, the wavelength conversion component 8a is totally reflected. When the selection mirror 190 and the optical thin film 191 are not provided, the wavelength-converted laser beam enters the solid-state element 3 and is absorbed by the solid-state element 3 to make the operation of the laser beam 7 unstable. In particular, when a plurality of wavelength conversion elements 40 and 43 are used to generate a high-output wavelength-converted laser beam, for example, 20 W or more, this instability becomes remarkable. In this embodiment, the transmission mirror 19 is used.
By adjusting the angle of 0, the efficiency of wavelength conversion can be increased.
【0044】つまり、光学反射薄膜191が施された透
過ミラー190に完全な全透過性をもたらすことは難し
く、したがって、何割かの部分反射が発生することにな
る。この部分反射されたレーザビーム7はミラー1,2
にて構成される共振器内から外部に出てしまい損失とな
る。複数の波長変換素子40,43を用いた場合、光学
薄膜191にて反射したレーザビーム7も波長変換素子
40,43の数だけ増大し、この透過ミラー190の角
度を調整して、透過ミラー190と全反射ミラー1の
間、あるいは波長変換素子40,43の端面と透過ミラ
ー190の間で共振条件を満たすようにすることによ
り、光学薄膜191による損失は無くなり、したがっ
て、基本波成分7aは共振器内に完全に閉じ込められ、
強い強度となって波長変換素子40に入射して効率良く
波長変換が実施される。That is, it is difficult to provide the transmission mirror 190 provided with the optical reflection thin film 191 with complete total transmittance, and therefore, some partial reflection occurs. The partially reflected laser beam 7 is applied to mirrors 1 and 2
And goes out of the resonator constituted by the above, resulting in a loss. When a plurality of wavelength conversion elements 40 and 43 are used, the laser beam 7 reflected by the optical thin film 191 also increases by the number of wavelength conversion elements 40 and 43, and the angle of the transmission mirror 190 is adjusted to adjust the transmission mirror 190. By satisfying the resonance condition between the mirror and the total reflection mirror 1 or between the end faces of the wavelength conversion elements 40 and 43 and the transmission mirror 190, the loss due to the optical thin film 191 is eliminated. Completely trapped in the vessel,
The intensity becomes strong and enters the wavelength conversion element 40 so that the wavelength conversion is efficiently performed.
【0045】さらに、本実施例では、波長変換素子4
0,43に光学薄膜41,42,44,45が施されて
いるために、レーザビーム7の基本波成分7aと波長変
換成分8aとの位相差を打ち消して、さらに効率よい位
相整合を実現している。例えば、本実施例の波長変換素
子40,43に適用されているKTP結晶はその屈折率
が1.75であり、これとほぼ同じ屈折率を有するMg
O薄膜422は、例えばNd:YAGレーザの基本波に
対して屈折率が1.7、波長変換成分に対する屈折率が
1.78である。したがって、厚み1ミクロン当たり
0.05波長の位相差が発生する。また、波長変換素子
40,43の間の大気の屈折率差によるレーザビーム7
の基本波成分7aと波長変換成分8aとの間の位相差が
0.5波長であるとすると、このMgO薄膜422の厚
みを10ミクロンと調整することにより、波長変換素子
40,43との間でのレーザビーム7の基本波成分7a
と波長変換成分8aとの位相差を除去することができ
る。この結果、波長変換されたレーザビーム7での基本
波成分7aと波長変換成分8aとが互いに強め合うよう
に作用して波長変換効率をさらに高めることができる。Further, in this embodiment, the wavelength conversion element 4
Since the optical thin films 41, 42, 44, and 45 are provided on 0 and 43, the phase difference between the fundamental wave component 7a and the wavelength conversion component 8a of the laser beam 7 is canceled to realize more efficient phase matching. ing. For example, the KTP crystal applied to the wavelength conversion elements 40 and 43 of the present embodiment has a refractive index of 1.75, and Mg having almost the same refractive index as this.
The O thin film 422 has, for example, a refractive index of 1.7 for a fundamental wave of an Nd: YAG laser and a refractive index of 1.78 for a wavelength conversion component. Therefore, a phase difference of 0.05 wavelength is generated per micron in thickness. In addition, the laser beam 7 caused by the difference in the refractive index of the atmosphere between the wavelength conversion elements 40 and 43.
Assuming that the phase difference between the fundamental wave component 7a and the wavelength conversion component 8a is 0.5 wavelength, the thickness of the MgO thin film 422 is adjusted to 10 microns so that the gap between the wavelength conversion elements 40 and 43 is adjusted. Fundamental component 7a of laser beam 7 at
Phase difference between the wavelength and the wavelength conversion component 8a can be removed. As a result, the fundamental wave component 7a and the wavelength conversion component 8a in the wavelength-converted laser beam 7 act to reinforce each other, so that the wavelength conversion efficiency can be further increased.
【0046】つまり、位相差を調整する光学薄膜41,
42,44,45が施されていない波長変換素子を複数
並べた従来の波長変換器(例えば図32の例)では、結
晶の数を増すごとに予想とは逆に波長変換の効率が減少
する。その原因として、波長変換素子の間の大気の屈折
率がレーザビーム7の基本波成分7aと波長変換成分8
aとではそれぞれ異なり、このために1つの波長変換素
子で波長変換したレーザビーム7と次の波長変換素子で
波長変換したレーザビーム7との間に位相差が発生し、
互いに打ち消し合ってしまっていた。また、無反射コー
ト421のみを波長変換素子に施した場合、無反射コー
トの膜の屈折率がレーザビーム7の基本波成分7aと波
長変換成分8aとでそれぞれ異なり、上記と同様に、波
長変換したレーザビーム同士が互いに打ち消し合ってい
た。That is, the optical thin film 41 for adjusting the phase difference,
In a conventional wavelength converter in which a plurality of wavelength conversion elements not subjected to 42, 44, and 45 are arranged (for example, the example of FIG. 32), the efficiency of wavelength conversion decreases as expected with each increase in the number of crystals. . The reason is that the refractive index of the atmosphere between the wavelength conversion elements is caused by the fundamental wave component 7a of the laser beam 7 and the wavelength conversion component 8
a, a phase difference occurs between the laser beam 7 wavelength-converted by one wavelength conversion element and the laser beam 7 wavelength-converted by the next wavelength conversion element,
They had canceled each other. When only the non-reflection coat 421 is applied to the wavelength conversion element, the refractive index of the film of the non-reflection coat differs between the fundamental wave component 7a and the wavelength conversion component 8a of the laser beam 7, and the wavelength conversion is performed in the same manner as described above. The laser beams thus canceled each other.
【0047】この場合、図32に例示した特開平2−7
487号公報では、2つの波長変換素子40,43から
発生されるレーザビーム7の偏光方向が直交するように
波長変換素子40,43の角度を調整しているが、ここ
でも示されている通り、波長変換素子40,43の温度
変換に対して極めて敏感となり、動作が安定せず、好ま
しくない。さらに、この場合には、2つの波長変換素子
40,43から発生されるレーザビーム7が打ち消さな
い代わりに、強め合うこともない。したがって、この場
合、波長変換レーザビームは結晶の長さの2乗ではな
く、長さの1乗に比例して増大することになり、複数の
波長変換素子を用いて、波長変換長を長くする効果が十
分に発揮されない。In this case, FIG.
In Japanese Patent No. 487, the angles of the wavelength conversion elements 40 and 43 are adjusted such that the polarization directions of the laser beams 7 generated from the two wavelength conversion elements 40 and 43 are orthogonal to each other. In addition, the wavelength conversion elements 40 and 43 become extremely sensitive to temperature conversion, and the operation is not stable, which is not preferable. Further, in this case, the laser beams 7 generated from the two wavelength conversion elements 40 and 43 do not cancel each other, but do not strengthen each other. Therefore, in this case, the wavelength-converted laser beam increases in proportion to the first power of the crystal length, not the square of the crystal length, and the wavelength conversion length is increased by using a plurality of wavelength conversion elements. The effect is not fully exhibited.
【0048】そこで、本実施例では上述のようにKTP
結晶とほぼ屈折率が等しいMgO薄膜のベースコート4
22を波長変換素子40,43の間でのレーザビーム7
の位相差を打ち消すような厚みにして、位相差を調整し
ている。この場合、本実施例ではそれぞれのレーザビー
ム7の方向、つまり、それぞれの波長変換素子40,4
3の両端面に光学薄膜41,42,44,45が施され
て、それぞれの方向のレーザビーム7の位相差を調整し
ている。しかし、本発明においては、いずれか一つに位
相調整用の光学薄膜を施してもよい。要は、端面の光学
薄膜を含めて波長変換素子40,43を通過する場合の
レーザビーム7の基本波成分7aと波長変換成分8aの
位相差を打ち消す状態、つまり、それらの波長の整数倍
にして位相補償された状態にすればよい。したがって、
本実施例では波長変換素子40,43の形状および組
成、つまり波長変換素子40,43の長さを変え、か
つ、異なる製法によりKTP結晶結晶を生成したものを
適用している。Therefore, in this embodiment, as described above, KTP
Base coat 4 of MgO thin film whose refractive index is almost equal to that of crystal
Reference numeral 22 denotes a laser beam between the wavelength conversion elements 40 and 43.
The phase difference is adjusted by making the thickness such that the phase difference is canceled out. In this case, in the present embodiment, the direction of each laser beam 7, that is, each wavelength conversion element 40, 4
Optical thin films 41, 42, 44 and 45 are provided on both end surfaces of the laser beam 3 to adjust the phase difference of the laser beam 7 in each direction. However, in the present invention, any one of them may be provided with an optical thin film for phase adjustment. The point is that the phase difference between the fundamental wave component 7a and the wavelength conversion component 8a of the laser beam 7 when passing through the wavelength conversion elements 40 and 43 including the optical thin film on the end face is canceled out, that is, an integer multiple of those wavelengths is used. The phase may be compensated. Therefore,
In this embodiment, the shape and composition of the wavelength conversion elements 40 and 43, that is, the lengths of the wavelength conversion elements 40 and 43 are changed, and a KTP crystal is produced by a different manufacturing method.
【0049】すなわち、本実施例ではフラックス法およ
び水溶法の異なる製法により微妙に組成が異なる非線形
光学結晶40,43が形成され、このためレーザビーム
7の基本波成分7aと波長変換成分8aの間の位相差に
より発生するウォークオフ角と言われる進行方向の誤差
角の大きさとその方向が波長変換素子により異なる。こ
の違いは、波長変換素子ビーム間の位相差となるから、
2つの製法で製作された波長変換素子40,43を組み
合わせて、位相差が打ち消し合う、もしくは位相差を波
長の整数倍にして打ち消すように構成している。That is, in this embodiment, non-linear optical crystals 40 and 43 having slightly different compositions are formed by different manufacturing methods of the flux method and the water-soluble method, and therefore, between the fundamental wave component 7a of the laser beam 7 and the wavelength conversion component 8a. The magnitude and the direction of the error angle in the traveling direction called the walk-off angle generated by the phase difference between the wavelength conversion elements differ. Since this difference is a phase difference between the wavelength conversion element beams,
The wavelength conversion elements 40 and 43 manufactured by the two manufacturing methods are combined to cancel out the phase difference, or cancel out the phase difference by making it an integral multiple of the wavelength.
【0050】さらに、波長変換素子40,43の形状に
ついても、特に長さによる位相差の違いがあるために、
異なる長さの非線形光学結晶を組み合わせて位相差を有
効に打ち消すように構成している。さらに、光学薄膜4
1,42,44,45の構成によっても位相差は異な
る。つまり、波長変換素子40,43の両端面には無反
射コート421がそれぞれ設けられる。無反射コート膜
421の構成は、用いる薄膜材料、薄膜の厚みによる無
数の組み合わせがあり、それぞれがこれを通過するレー
ザビーム7の基本波成分7aおよび波長変換成分8aの
間に異なる位相差を与える。したがって、少なくとも一
か所の薄膜構成を他のものと異なるようにして位相差を
打ち消すように構成している。Further, the shape of the wavelength conversion elements 40 and 43 also has a difference in phase difference depending on the length.
The configuration is such that nonlinear optical crystals of different lengths are combined to effectively cancel the phase difference. Further, the optical thin film 4
The phase difference also differs depending on the configuration of 1, 42, 44, 45. That is, antireflection coatings 421 are provided on both end surfaces of the wavelength conversion elements 40 and 43, respectively. The configuration of the anti-reflection coating film 421 is innumerable combinations depending on the thin film material to be used and the thickness of the thin film, and each gives a different phase difference between the fundamental wave component 7a and the wavelength conversion component 8a of the laser beam 7 passing therethrough. . Therefore, at least one thin film configuration is made different from the others to cancel the phase difference.
【0051】つまり、波長変換素子40,43の組成、
形状を少なくとも一つ、もしくは光学薄膜の無反射コー
ト421の薄膜構成を少なくとも一か所異なるように構
成し、さらにベースコート422にて位相差を調整する
ように構成することにより、それぞれの波長変換素子を
40,43通過するレーザビーム7の基本波成分7aと
波長変換成分8aの位相差を打ち消し、もしくは波長の
整数倍にすることにより、それぞれを通過したレーザビ
ーム7が互いに強め合い効率良い波長変換を行うことが
できる。That is, the composition of the wavelength conversion elements 40 and 43,
Each of the wavelength conversion elements is formed by configuring at least one of the shapes, or by configuring the thin film configuration of the anti-reflection coat 421 of the optical thin film to be different from at least one place, and further adjusting the phase difference by the base coat 422. , By canceling the phase difference between the fundamental wave component 7a and the wavelength conversion component 8a of the laser beam 7 passing through 40 and 43, or by making the wavelength an integral multiple of the wavelength, the laser beams 7 that have passed through each other strengthen each other to achieve efficient wavelength conversion. It can be performed.
【0052】一方、本実施例では波長変換素子40,4
3が粉塵遮蔽容器62に収容されているので、さらに波
長変換の効率を高めることができる。つまり、波長変換
素子40,43の端面近傍にゴミが浮遊すると、これら
ゴミはレーザビーム7により、加熱、燃焼して、その反
作用によりロケット的に推進力を与えられて、これらが
波長変換素子端面に強く衝突して、端面を破壊し、波長
変換の効率を低減させ、極端な場合には発振を止めてし
まう。これは波長変換素子を複数用いて高出力の波長変
換レーザビームを得る場合に特に顕著に現れる。これは
出力が増大してゴミが燃焼される確率が上昇したことに
加えて複数の波長変換素子を用いたために波長変換素子
の端面の数が増加し、端面にゴミが衝突する確率が上昇
したためである。さらに波長変換レーザビームは一般的
に可視光であり、ゴミに対する吸収率が高いためである
と予測できる。On the other hand, in this embodiment, the wavelength conversion elements 40, 4
Since 3 is housed in the dust shielding container 62, the efficiency of wavelength conversion can be further increased. That is, when dusts float near the end faces of the wavelength conversion elements 40 and 43, the dusts are heated and burned by the laser beam 7, and a propulsive force is given by the reaction of the dusts. , The end face is destroyed, the efficiency of wavelength conversion is reduced, and in extreme cases, oscillation is stopped. This is particularly noticeable when a high-power wavelength-converted laser beam is obtained using a plurality of wavelength conversion elements. This is because the number of end faces of the wavelength conversion element has increased due to the use of a plurality of wavelength conversion elements, and the probability of dust colliding with the end faces has increased, in addition to the increased output and the increased probability of burning dust. It is. Further, it is expected that the wavelength-converted laser beam is generally visible light and has a high absorptivity to dust.
【0053】本実施例では、波長変換素子40,43を
粉塵遮蔽容器62にて覆うとともに、外気をファン10
1により取り込み、この外気中に含まれるゴミをゴミフ
ィルタ102により除去してクリーン化した雰囲気を波
長変換素子40,43の近傍に導いている。この結果、
本実施例では、Nd:YAGの固体素子3からのレーザ
ビーム7をKTP結晶の波長変換素子40,43にて波
長変換するレーザ装置にて現状の世界最高値である20
W以上のレーザ出力を安定して得られるようになった。In this embodiment, the wavelength conversion elements 40 and 43 are covered with the dust shielding container 62 and the outside air is
1, the dust contained in the outside air is removed by the dust filter 102, and the clean atmosphere is led to the vicinity of the wavelength conversion elements 40 and 43. As a result,
In the present embodiment, a laser device for converting the wavelength of the laser beam 7 from the Nd: YAG solid-state element 3 by the wavelength conversion elements 40 and 43 of the KTP crystal is the world's highest value of 20 at present.
A laser output of W or more can be obtained stably.
【0054】なお、本実施例では位相調整用のベース薄
膜422を波長変換素子40,43に施した場合を例に
挙げて説明したが、例えば、図10に示すようにベース
薄膜と同様の光学部品46、例えばサファイヤを独立さ
せて波長変換素子40,43との間に設置するようにし
てもよい。この場合、波長変換素子40,43の構成を
変更することなくレーザビーム7の基本波成分7aと波
長変換成分8aの位相差を容易に打ち消すことができ
る。In this embodiment, the case where the base thin film 422 for phase adjustment is applied to the wavelength conversion elements 40 and 43 has been described as an example. However, for example, as shown in FIG. The component 46, for example, sapphire may be independently provided between the wavelength conversion elements 40 and 43. In this case, the phase difference between the fundamental wave component 7a of the laser beam 7 and the wavelength conversion component 8a can be easily canceled without changing the configuration of the wavelength conversion elements 40 and 43.
【0055】また、本実施例においては透過ミラー19
0の一端面に反射用の光学薄膜191を形成したが、こ
の光学薄膜191を波長変換素子40の端面に光学薄膜
41の代わりに貼付して用いるようにしてもよい。In this embodiment, the transmission mirror 19 is used.
Although the optical thin film 191 for reflection is formed on one end face of the wavelength conversion element 40, the optical thin film 191 may be attached to the end face of the wavelength conversion element 40 instead of the optical thin film 41.
【0056】さらに、本実施例においては波長変換素子
40,43のみを粉塵遮蔽容器62に収容する場合を例
に挙げて説明したが、固体素子3およびミラー1,2を
含む他の光学系を覆う粉塵遮蔽容器62に収容するよう
に構成してもよい。また、粉塵が多い雰囲気に装置を設
置する場合には、粉塵遮蔽容器62内に例えば不活性ガ
スであるN2(窒素)、Ar(アルゴン)などを導入し
てもよい。この場合、ファン101およびフィルタ10
2を除去することもできる。さらに、排気口161を除
去して容器を密閉し、この場合、容器内部を真空状態に
してもよい。Further, in this embodiment, the case where only the wavelength conversion elements 40 and 43 are accommodated in the dust shielding container 62 has been described as an example, but other optical systems including the solid state element 3 and the mirrors 1 and 2 are used. You may comprise so that it may be accommodated in the dust shielding container 62 which covers. When the apparatus is installed in an atmosphere with a lot of dust, for example, an inert gas such as N2 (nitrogen) or Ar (argon) may be introduced into the dust shielding container 62. In this case, the fan 101 and the filter 10
2 can also be removed. Further, the container may be hermetically closed by removing the exhaust port 161. In this case, the inside of the container may be evacuated.
【0057】実施例7. 図11はこの発明の第7の実施例を示す断面図であり、
本実施例において、上記実施例6と異なる点は、レーザ
ビーム7が通過するそれぞれの空間にレーザビーム7を
全透過する透過体301を設けた点である。これら透過
体301は、例えば、サファイヤ、BK−7、水晶、活
性素子を含まないYAGなどにて形成されており、光学
素子の間の大気にさらされている空間が最小限になるよ
うにそれぞれの光学素子間に配置されて、特に損傷を受
けやすい波長変換素子40,43および固体素子3の端
面にゴミが付着することによる損傷を防ぐゴミ付着防止
手段を形成する。Embodiment 7 FIG. FIG. 11 is a sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.
The present embodiment is different from the sixth embodiment in that a transmissive body 301 that completely transmits the laser beam 7 is provided in each space through which the laser beam 7 passes. These transmitting members 301 are formed of, for example, sapphire, BK-7, quartz, YAG that does not include an active element, and each of the transmitting elements 301 is designed to minimize the space exposed to the atmosphere between the optical elements. Are formed between the optical elements (1) and (2) to form dust adhesion preventing means for preventing damage caused by dust adhering to the end faces of the wavelength conversion elements 40 and 43 and the solid element 3 which are particularly easily damaged.
【0058】次に動作について説明する。それぞれの透
過体301は、レーザ媒質となる活性媒質をドープした
Nd:YAGまたはNd:YLFなどの固体素子3ある
いはKTP結晶などの波長変換素子40,43に比較し
て格段に光照射に対して強く、その端面にゴミが付着す
ることによる損傷は実用上問題にならない。また、透過
体301は強い強度のレーザビーム7が光路上の大気を
加熱し、これにより大気が揺らぎ、これがレーザビーム
7の光軸を揺らがせて不安定なることを防止することが
できる。本実施例では、この光軸の揺らぎの防止によ
り、レーザビーム7が安定化することにより、波長変換
の効率がさらに向上する。つまり、上記実施例6にて説
明したように波長変換素子40,43へ入射するレーザ
ビーム7の角度がある範囲内に収まって、いわゆる位相
整合が取られたときに波長変換の効率が最大となる。し
たがって、光軸が揺らいで、波長変換素子40,43へ
の入射角度が揺らぐと、波長変換レーザビームの出力も
揺らぎ、時間平均した波長変換レーザビームの出力は減
少する。Next, the operation will be described. Each of the transmission members 301 is much more resistant to light irradiation than the solid-state elements 3 such as Nd: YAG or Nd: YLF doped with an active medium serving as a laser medium or the wavelength conversion elements 40 and 43 such as KTP crystals. It is strong, and damage due to dust attached to the end face does not pose a practical problem. Moreover, the transmitting body 301 can prevent the laser beam 7 having a high intensity from heating the atmosphere on the optical path, thereby preventing the atmosphere from fluctuating, which can fluctuate the optical axis of the laser beam 7 and become unstable. In the present embodiment, the laser beam 7 is stabilized by preventing the fluctuation of the optical axis, so that the efficiency of wavelength conversion is further improved. That is, as described in the sixth embodiment, when the angle of the laser beam 7 incident on the wavelength conversion elements 40 and 43 falls within a certain range, the efficiency of wavelength conversion becomes maximum when so-called phase matching is performed. Become. Therefore, when the optical axis fluctuates and the angle of incidence on the wavelength conversion elements 40 and 43 fluctuates, the output of the wavelength conversion laser beam also fluctuates, and the time-averaged output of the wavelength conversion laser beam decreases.
【0059】そこで、本実施例では光路上に透過体30
1を配置したために、透過体301にてレーザビーム7
のほとんどを通過させてそのとき発生する熱を外部に放
出し、大気の加熱による対流の発生を防止する。また、
一部の透過体301にて吸収される光も、透過体301
のわずかな温度上昇をもたらすのみで、その熱は透過
体301の小さい熱伝導率によりゆっくりと基台などへ
伝送して放散される。例えば、サファイヤガラスなどに
て透過体301を形成した場合、長さ100mmにおい
て、1kWの通過レーザビームのうち1W程度を吸収す
るが、これらの熱は側面が大気と接しているのみでも十
分に放散される量である。Therefore, in this embodiment, the transmitting member 30 is placed on the optical path.
1 is arranged, the laser beam 7
And the heat generated at that time is released to the outside to prevent convection due to heating of the atmosphere. Also,
The light absorbed by some of the transmissive bodies 301 also
, The heat is slowly transmitted to a base or the like and dissipated by the small thermal conductivity of the permeable body 301. For example, when the transmitting body 301 is formed of sapphire glass or the like, at a length of 100 mm, about 1 W of a passing laser beam of 1 kW is absorbed, but the heat is sufficiently dissipated even when the side surface is in contact with the atmosphere. Amount.
【0060】さらに、発生されたレーザビーム7による
熱以外にも、光源4の光による大気の揺らぎを防止する
ことができる。光源4からの光は集光器6内に閉じ込め
られ、固体素子3にその一部が吸収されるが、吸収され
たないレーザビーム7は固体素子3の端面から放出さ
れ、ホルダー300内の大気を加熱し、これを揺らがせ
る。これは本実施例では、ホルダー300内に挿入され
た透過体301により容易に除去することができる。特
に、集光器6の内面を反射率の高い、セラミック、白色
の樹脂の拡散反射体で構成した場合には、光は集光器6
内で広い範囲に拡散され、したがって、固体素子3に入
射しない光の成分は、集光器6内を多数回往復した後
に、そのほとんどが強い強度の光として固体素子3を介
してその端面から発せられることになる。この場合に、
ホルダー300内に挿入された透過体301による熱放
散効果が特に顕著となる。Furthermore, in addition to the heat generated by the generated laser beam 7, the fluctuation of the atmosphere due to the light of the light source 4 can be prevented. Light from the light source 4 is confined in the condenser 6 and a part of the laser beam 7 is absorbed by the solid state element 3, but the unabsorbed laser beam 7 is emitted from the end face of the solid state element 3 and the atmosphere in the holder 300 is removed. Heat and shake this. In the present embodiment, this can be easily removed by the transmitting body 301 inserted into the holder 300. In particular, when the inner surface of the condenser 6 is made of a ceramic or white resin diffuse reflector having a high reflectance, the light is
The light component which is not diffused into the solid-state element 3 is diffused in a wide range within the light-collecting element 6, and after traveling many times in the concentrator 6, most of the light component is transmitted from the end face through the solid-state element 3 as light of high intensity. Will be emitted. In this case,
The heat dissipation effect of the transmitting body 301 inserted into the holder 300 is particularly remarkable.
【0061】なお、本実施例では固体素子3の端面から
発生された光源4の光を透過体301により透過させる
構成を示したが、図12に示すように固体素子3の端面
から光源4の光が出射しないように固体素子3の端面に
基本波レーザビーム7aに対して透過性を有し、光源4
の光に対して反射性を有する波長選択薄膜49を施すよ
うにしてもよい。In this embodiment, the light from the light source 4 generated from the end face of the solid-state element 3 is transmitted through the transmitting body 301. However, as shown in FIG. The end face of the solid-state element 3 is transparent to the fundamental laser beam 7a so that no light is emitted.
May be applied to the wavelength-selective thin film 49 having reflectivity to the light.
【0062】また、本実施例では波長変換素子40,4
3を含むレーザ装置を例に説明したが、透過体301お
よび波長選択薄膜49は、上記実施例1〜5に適用して
もよい。つまり、高い強度を有するレーザビームを発生
するレーザ装置に適用して、その効果を発揮できること
は言うまでもない。In this embodiment, the wavelength conversion elements 40, 4
Although the description has been given by taking the laser device including the third example as an example, the transmission body 301 and the wavelength selection thin film 49 may be applied to the first to fifth embodiments. That is, it goes without saying that the present invention can be applied to a laser device that generates a laser beam having a high intensity, and the effect can be exhibited.
【0063】また、図11の実施例では光学部品のほと
んどの透き間に透過体301を配置した構成を示した
が、共振器の構成によっては全箇所に配置する必要がな
いことは言うまでもない。In the embodiment shown in FIG. 11, the structure in which the transmitting body 301 is arranged between almost all the transparent parts of the optical component is shown. However, it is needless to say that it is not necessary to arrange the transmitting part 301 in all places depending on the structure of the resonator.
【0064】実施例8. 図13はこの発明の第8の実施例を示す断面図であり、
この実施例において上記実施例6,7と異なる点は、折
り返し反射ミラー200を介してレーザ発生部3aと波
長変換部40aとが所定の角度をおいて対向している点
である。折り返し反射ミラー200はレーザ発生部3a
からの基本波レーザビーム7aに対して全反射となる全
反射ミラー1に、波長変換部40aからの波長変換され
たレーザビーム7の波長変換成分8aに対して全透過と
なる光学薄膜191が施されて形成されている。また、
波長変換部40aを介して折り返し反射ミラー200に
対向して全反射ミラー1が設けられている。Embodiment 8 FIG. FIG. 13 is a sectional view showing an eighth embodiment of the present invention.
This embodiment is different from the sixth and seventh embodiments in that the laser generator 3a and the wavelength converter 40a face each other at a predetermined angle via the reflection mirror 200. The reflection mirror 200 is a laser generating unit 3a.
An optical thin film 191 that totally transmits the wavelength-converted component 8a of the wavelength-converted laser beam 7 from the wavelength converter 40a is applied to the total reflection mirror 1 that performs total reflection with respect to the fundamental laser beam 7a. It has been formed. Also,
The total reflection mirror 1 is provided to face the return reflection mirror 200 via the wavelength converter 40a.
【0065】したがって、本実施例によれば、波長変換
部40aにて波長変換された高出力の波長変換成分8a
がレーザ発生部3aに戻ることがないので、固体素子3
を加熱することがなく、これによる固体素子3の破壊を
有効に防止することができる。この結果、本実施例で
は、上記実施例にて用いられた光学薄膜191が施され
た透過ミラー190を省くことができ、これによる波長
変換されたレーザビーム7のロス等を防止することがで
きる。Therefore, according to the present embodiment, the high-output wavelength conversion component 8a that has been wavelength-converted by the wavelength conversion section 40a.
Does not return to the laser generator 3a,
Of the solid state element 3 can be effectively prevented. As a result, in this embodiment, it is possible to omit the transmission mirror 190 provided with the optical thin film 191 used in the above embodiment, and to prevent the loss of the wavelength-converted laser beam 7 due to this. .
【0066】実施例8. 図13はこの発明の第8の実施例を示す断面図であり、
この実施例において上記実施例と異なる点は、折り返し
反射ミラー200を介してレーザ発生部3aと波長変換
部40aとが所定の角度をおいて対向している点であ
る。折り返し反射ミラー200はレーザ発生部3aから
の基本波レーザビーム7aに対して全反射となる全反射
ミラー1に、波長変換部40aからの波長変換されたレ
ーザビーム7の波長変換成分8aに対して全透過となる
光学薄膜41,42,44,45が施されて形成されて
いる。また、波長変換部40aを介して折り返し反射ミ
ラー200に対向して全反射ミラー1が設けられてい
る。Embodiment 8 FIG. FIG. 13 is a sectional view showing an eighth embodiment of the present invention.
This embodiment is different from the above-described embodiment in that the laser generator 3a and the wavelength converter 40a face each other at a predetermined angle via the reflection mirror 200. The return reflection mirror 200 is used for the total reflection mirror 1 that totally reflects the fundamental laser beam 7a from the laser generation unit 3a, and for the wavelength conversion component 8a of the wavelength-converted laser beam 7 from the wavelength conversion unit 40a. The optical thin films 41, 42, 44, and 45, which are totally transparent, are formed. Further, the total reflection mirror 1 is provided to face the return reflection mirror 200 via the wavelength conversion unit 40a.
【0067】したがって、本実施例によれば、波長変換
部40aにて波長変換された高出力の波長変換成分8a
がレーザ発生部3aに戻ることがないので、固体素子3
を加熱することがなく、これによる固体素子3の破壊を
有効に防止することができる。この結果、本実施例で
は、上記実施例にて用いられた光学薄膜191が施され
た透過ミラー190を省くことができ、これによる波長
変換されたレーザビーム7のロス等を防止することがで
きる。Therefore, according to the present embodiment, the high-power wavelength conversion component 8a that has been wavelength-converted by the wavelength conversion section 40a.
Does not return to the laser generator 3a,
Of the solid state element 3 can be effectively prevented. As a result, in this embodiment, it is possible to omit the transmission mirror 190 provided with the optical thin film 191 used in the above embodiment, and to prevent the loss of the wavelength-converted laser beam 7 due to this. .
【0068】実施例9. 図14はこの発明の第9の実施例、特に請求項27の発
明によるレーザパターン解析方法の実施例を示すフロー
チャートである。例えば、図13に示す折り返し共振器
を用いたレーザ装置では、レーザビーム7のビームパタ
ーンが軸対称とならないビーム変形が生じる場合があ
り、このような場合に、本願発明の発明者らは計算機シ
ミュレーションにより独自のレーザパターン解析方法に
てレーザ装置を解析して、ビーム変形を解決した。この
ビームパターン解析方法は、基本的には独立した偏光成
分、例えば、直交するS波およびP波を独立して計算
し、S波およびP波にてエネルギーの授受がある光学成
分が存在する場合に、その変換量によりS波およびP波
を補正して、正確なビームパターンを得る方法である。Embodiment 9 FIG. FIG. 14 is a flow chart showing a ninth embodiment of the present invention, in particular, an embodiment of a laser pattern analyzing method according to the twenty-seventh aspect. For example, in the laser device using the folded resonator shown in FIG. 13, the beam pattern of the laser beam 7 may not be axially symmetric, and in such a case, the inventors of the present invention use computer simulation. Analyzed the laser device with a unique laser pattern analysis method to solve the beam deformation. This beam pattern analysis method basically calculates independent polarization components, for example, orthogonal S-waves and P-waves independently. If there is an optical component having energy transfer between S-waves and P-waves, In this method, the S-wave and the P-wave are corrected based on the conversion amount to obtain an accurate beam pattern.
【0069】図14において、まず、ステップST10
にて解析対象の光学系の設定条件を設定する。例えば、
ミラー1,200,1の距離およびその反射率ないし角
度などと、固体素子励起部分3aの位置および励起効率
と、波長変換器40aの位置およびその変換効率と、透
過ミラー190がある場合はその位置および反射率など
をそれぞれ設定する。次いで、ステップST12にて設
定した光学系の中の最初の光学ゾーンを設定する。次い
で、ステップST14,ST16にて光学系に存在する
あらゆるビームモードを励起するべくノイズ成分を用意
する。つまり、ビームパターンは独立した2方向の偏光
成分S波およびP波成分に対してそれぞれランダムパタ
ーンとして用意する。In FIG. 14, first, at step ST10
Sets the setting conditions of the optical system to be analyzed. For example,
The distance of the mirrors 1, 200, 1 and their reflectivity or angle, the position and excitation efficiency of the solid-state device excitation part 3a, the position of the wavelength converter 40a and its conversion efficiency, and the position of the transmission mirror 190, if any. And reflectivity are set. Next, the first optical zone in the optical system set in step ST12 is set. Next, in steps ST14 and ST16, a noise component is prepared to excite all beam modes existing in the optical system. That is, a beam pattern is prepared as a random pattern for each of the independent two-direction polarization component S wave and P wave components.
【0070】次いで、実際のレーザビームの強度分布で
あるビームパターンは、この独立したS波およびP波の
成分の強度和で表されるから、ステップST18にて、
ステップST14,ST16の用意したランダムパター
ンのS波およびP波を合成して、そのビームパターンを
ステップST20にて一旦、記録する。次に、ステップ
ST22にて、設定した光学ゾ−ンにビームを偏光する
素子があるか否かを判定して、偏光する素子がある場合
はステップST24,ST26へ進み、偏光する素子が
ない場合にはステップST28,ST30へ進む。Next, the beam pattern, which is the actual intensity distribution of the laser beam, is represented by the sum of the intensity of the independent S-wave and P-wave components.
The random pattern S wave and P wave prepared in steps ST14 and ST16 are combined, and the beam pattern is temporarily recorded in step ST20. Next, in step ST22, it is determined whether or not there is an element for polarizing the beam in the set optical zone. If there is an element for polarizing, the process proceeds to steps ST24 and ST26. Proceeds to steps ST28 and ST30.
【0071】ステップST24,ST26ではその光学
ゾーンでの合成する前のS波、P波の成分をそれぞれ波
動計算する。S波、P波の成分は直交する偏光成分であ
り、通常の光学素子中の伝播ではお互い干渉しないため
に、それぞれ独立して例えばフレネル積分を計算して波
動計算を実行する。これにより、ステップST32にて
P波成分のうちP波への変換成分POnPが計算され、
ステップST34にてP波成分のうちのS波への変換成
分SOnPが計算される。同様に、ステップST36に
てS波成分のうちP波への変換成分POnSが計算さ
れ、ステップST38にてS波成分のうちS波への変換
成分SOnSがそれぞれ計算される。In steps ST24 and ST26, the wave components of the S wave and the P wave before being combined in the optical zone are calculated. The S-wave component and the P-wave component are orthogonal polarization components, and do not interfere with each other in normal propagation through an optical element. Therefore, for example, the wave calculation is performed by independently calculating, for example, Fresnel integral. Thereby, the conversion component POnP to the P wave among the P wave components is calculated in step ST32,
In step ST34, a conversion component SOnP of the P wave component to the S wave is calculated. Similarly, the conversion component POnS of the S wave component to the P wave is calculated in step ST36, and the conversion component SOnS of the S wave component to the S wave is calculated in step ST38.
【0072】例えば、光学系中に偏光間でエネルギーの
やり取りを行う波長変換素子や励起されて熱的に歪んだ
YAGロッドのような複屈折素子が存在する場合には、
偏光成分間でエネルギーがやり取りされるので、これを
計算する。例えばS波の直線偏光のレーザビームが上記
のような複屈折素子に入射すると、楕円偏光となって出
射され、したがってP波が減少してS波が発生する。こ
のP波の減少変化、S波の増加変化等を電場計算により
計算される。For example, when a wavelength conversion element for exchanging energy between polarized lights or a birefringent element such as a YAG rod excited and thermally distorted exists in the optical system,
Since energy is exchanged between the polarization components, this is calculated. For example, when an S-wave linearly polarized laser beam enters the above-described birefringent element, it is emitted as elliptically polarized light, so that P-waves are reduced and S-waves are generated. The decreasing change of the P wave, the increasing change of the S wave, and the like are calculated by electric field calculation.
【0073】こうしてS波およびP波各成分の変化が計
算されると、ステップST40,ST42にてこれらを
それぞれ合成して偏光変換光学素子を通過後のS波およ
びP波の電場をそれぞれ独立して求め、次いで、ステッ
プST44にて、これらの強度和をとる。ステップST
28,ST30では偏光素子がないので、S波およびP
波それぞれの波動計算が行われて、ステップST46に
てこれらの強度和が求められる。これらステップST4
4またはST46にてS波およびP波の強度が求められ
ると、ステップST48にて全光学ゾーンについてのビ
ームパターンが得られたか否かが判定される。全ゾーン
についての演算が終了していない場合には、ステップS
T50に進み、次のゾーンを設定し、上記ステップST
22〜ステップST46を繰り返す。When the changes in the S-wave and P-wave components are calculated in this way, the respective components are combined in steps ST40 and ST42, and the electric fields of the S-wave and the P-wave after passing through the polarization conversion optical element are made independent. Then, in step ST44, the sum of these intensities is calculated. Step ST
28 and ST30, since there is no polarizing element, S wave and P
The wave calculation of each wave is performed, and the sum of these intensities is obtained in step ST46. These steps ST4
When the intensities of the S wave and the P wave are obtained in step 4 or ST46, it is determined in step ST48 whether or not the beam patterns for all the optical zones have been obtained. If the calculation has not been completed for all the zones, step S
Proceed to T50 to set the next zone,
Steps 22 to ST46 are repeated.
【0074】そして、ステップST48にて全ゾーンの
レーザパターンの演算が終了すると、ステップST52
にて、これと以前に記録したビームパターンを比較す
る。この結果により、ステップST54にてパターンが
安定したか否かを判定して、パターンが安定しない場合
にはステップST20に戻り、上記演算を再び実行す
る。パターンが安定したら、ステップST56に進み、
その合成ビームパターンを出力して印字またはディスプ
レイなどに表示する。この結果、その出力によりP波お
よびS波のそれぞれの成分をステップST58にて比較
して偏光状態を計算し、解析を終了する。When the calculation of the laser patterns of all the zones is completed in step ST48, step ST52 is performed.
Then, this is compared with the previously recorded beam pattern. Based on the result, it is determined whether or not the pattern is stable in step ST54. If the pattern is not stable, the process returns to step ST20, and the above calculation is executed again. When the pattern is stabilized, proceed to step ST56,
The combined beam pattern is output and printed or displayed on a display or the like. As a result, based on the output, the respective components of the P wave and the S wave are compared in step ST58 to calculate the polarization state, and the analysis ends.
【0075】図15には上記により解析されたビームパ
ターンの例が示されている。図15(a)は図13に示
す共振器から発生するレーザビームの強度分布、つまり
ビームパターンの計算結果を示すものであり、YAGレ
ーザの複屈折性によりビームの対称性が失われているの
がわかる。これは固体素子3の熱歪みにより発生する複
屈折性、すなわち固体素子3の円周方向と径方向で固体
素子の屈折率が異なることが原因である。実験において
も、これとほぼ等しいビームパターンが得られた。FIG. 15 shows an example of the beam pattern analyzed as described above. FIG. 15A shows the intensity distribution of the laser beam generated from the resonator shown in FIG. 13, that is, the calculation result of the beam pattern. The symmetry of the beam is lost due to the birefringence of the YAG laser. I understand. This is because birefringence generated by thermal distortion of the solid state element 3, that is, the refractive index of the solid state element differs between the circumferential direction and the radial direction of the solid state element 3. In the experiment, a beam pattern almost equal to this was obtained.
【0076】この対称性の崩れを解消するために、上記
実施例である図4に示された複数の固体素子3,3を連
結部材61により同軸上に連結されたレーザ媒質を一本
の固体素子3の代わりに用いた。これは、図16に示す
ように一本の固体素子3の代わりに、複数の固体素子
3,3をホルダ610により結合するとともに、その間
に挿入された偏光回転板91aにより構成した。偏光回
転板91aは、例えば水晶により構成された2分の1波
長板、90度偏光回転板からなる。In order to eliminate the collapse of the symmetry, a laser medium in which a plurality of solid-state elements 3 and 3 shown in FIG. Used in place of element 3. As shown in FIG. 16, instead of one solid element 3, a plurality of solid elements 3, 3 are connected by a holder 610, and a polarization rotator 91a is inserted between them. The polarization rotation plate 91a is composed of a half-wave plate and a 90-degree polarization rotation plate made of, for example, quartz.
【0077】この構成によれば、上述したように図中左
の固体素子3を通過する偏光成分が偏光回転板91aに
より90度回転させられ、図中右側の固体素子3を通過
する。こうして、例えばP波成分が左の固体素子3を通
過することにより受けた複屈折の影響が、この偏光成分
が右側の固体素子3中ではS波として伝播することによ
りキャンセルされることになる。According to this configuration, as described above, the polarized light component passing through the left solid element 3 in the figure is rotated 90 degrees by the polarization rotating plate 91a, and passes through the right solid element 3 in the figure. In this way, for example, the influence of birefringence caused by the P-wave component passing through the left solid-state element 3 is canceled by the polarization component propagating as an S-wave in the right-side solid state element 3.
【0078】この構成では、複数の固体素子はホルダ6
10により連結され一体化されているので、従来の固体
素子と容易に変更できるとともに、複数の固体素子3の
光軸調整が不要であるという特徴を有している。また、
固体素子の端はホルダ300により支持されている。つ
まり、本実施例では、図16に示す構成を採用すること
により、図15(b)に示すように、軸対称なビームパ
ターンが安定に得られるという計算結果を得ることがで
き、実際に実験によってもほぼ同一の軸対称なビームパ
ターンを得ることができた。In this configuration, the plurality of solid state elements are
Since they are connected and integrated by 10, they can be easily changed from conventional solid-state devices, and have the feature that the optical axes of a plurality of solid-state devices 3 need not be adjusted. Also,
The end of the solid state device is supported by the holder 300. That is, in the present embodiment, by employing the configuration shown in FIG. 16, it is possible to obtain a calculation result that an axially symmetric beam pattern can be stably obtained as shown in FIG. , Almost the same axially symmetric beam pattern could be obtained.
【0079】なお、本実施例では波長変換素子を含むレ
ーザ装置を例に挙げて説明したが、その目的は高い強度
を有するレーザビームの発生に関連したものであり、主
要部の構成は波長変換素子を含まないレーザ装置に適用
しても同様の効果を発揮できることは言うまでもない。
特に後述する種々の共振器構成のいずれに適用しても高
い効果を発揮するものである。In this embodiment, the laser device including the wavelength conversion element has been described as an example. However, the purpose is related to the generation of a laser beam having a high intensity, and the configuration of the main part is the wavelength conversion. It goes without saying that the same effect can be exhibited even when applied to a laser device that does not include an element.
In particular, a high effect is exhibited even when applied to any of various resonator configurations described later.
【0080】実施例10. 図17はこの発明の第10の実施例を示す断面図であ
り、本実施例において上記各実施例と異なる点は、レー
ザ共振器に集光性の高い不安定型共振器を用いた点であ
る。上記各実施例では全反射ミラー1と部分反射ミラー
2による共振器内に光を閉じ込める、いわゆる安定型共
振器が適用されていたが、本実施例では、出力の大きな
領域では開放型の共振器、例えば不安定型共振器を用い
た構成である。すなわち、図17において、20は拡大
反射ミラーであり、内面に無反射薄膜27が施されて、
中央部に全反射薄膜26が施されており、この全反射薄
膜26の反射により共振器内でレーザビームを集光す
る、いわゆるネガティブブランチ形式の不安定型共振器
が形成されている。この集光点を波長変換素子の近くに
配置することにより、効率の良い波長変換が実行され
る。Embodiment 10 FIG. FIG. 17 is a sectional view showing a tenth embodiment of the present invention. The present embodiment differs from the above embodiments in that an unstable resonator having a high light-collecting property is used as a laser resonator. . In each of the above embodiments, a so-called stable type resonator is used in which light is confined in a resonator formed by the total reflection mirror 1 and the partial reflection mirror 2. In this embodiment, an open type resonator is used in a region where the output is large. This is, for example, a configuration using an unstable resonator. That is, in FIG. 17, reference numeral 20 denotes an enlarged reflection mirror, and a non-reflection thin film 27 is provided on the inner surface.
A total reflection thin film 26 is provided at the center, and a so-called negative branch type unstable resonator that condenses a laser beam in the resonator by reflection of the total reflection thin film 26 is formed. By arranging this focusing point near the wavelength conversion element, efficient wavelength conversion is performed.
【0081】実施例11. 図18はこの発明の第11の実施例を示す断面図であ
り、本実施例において上記実施例10と異なる点は、拡
大反射ミラー20にさらに位相整合をとるための工夫が
施された、いわゆるは位相整合ミラー29が用いられて
いる点である。位相整合ミラー29は、内面に無反射薄
膜27が施された上に、その中央部に部分反射薄膜26
0が施されており、上記と同様に、この部分反射薄膜2
60にてレーザビーム7の基本波成分7aのみを反射し
て共振器内でレーザビームが集光する、いわゆるネガテ
ィブブランチ形式の不安定型共振器が形成されている。
この集光点を波長変換素子の近くに配置して上記と同様
に効率の良い波長変換が実行される。Embodiment 11 FIG. FIG. 18 is a cross-sectional view showing an eleventh embodiment of the present invention. The difference between the eleventh embodiment and the tenth embodiment is that the magnifying reflection mirror 20 is further devised for phase matching. Is that a phase matching mirror 29 is used. The phase matching mirror 29 has a non-reflective thin film 27 on its inner surface and a
0, and the partial reflection thin film 2
At 60, a so-called negative branch type unstable resonator is formed in which only the fundamental wave component 7a of the laser beam 7 is reflected and the laser beam is condensed in the resonator.
By arranging this converging point near the wavelength conversion element, efficient wavelength conversion is performed as described above.
【0082】この場合、レーザビームは位相整合ミラー
29の中央部と周囲部で薄膜の構成が異なることにより
位相差を受けることがある。これについては、例えば図
に示すように、位相整合ミラー29の外面に段差28を
施して位相差を除去する。これにより、上述したように
位相整合ミラー29を透過したレーザビーム7の基本波
成分7aと波長変換成分8aが互いに打ち消すことのな
い品質の良いレーザビームを得ることができる。In this case, the laser beam may receive a phase difference due to the difference in the structure of the thin film between the central portion and the peripheral portion of the phase matching mirror 29. In this regard, for example, as shown in the figure, a step 28 is formed on the outer surface of the phase matching mirror 29 to remove the phase difference. As a result, a high-quality laser beam can be obtained in which the fundamental wave component 7a and the wavelength conversion component 8a of the laser beam 7 transmitted through the phase matching mirror 29 do not cancel each other out.
【0083】なお、本実施例および上記各実施例では、
共振器内に光を閉じ込め、この共振器内に波長変換器4
0aを配置する構成を示したが、本発明では波長変換器
40aを共振器の外部に配置してもよい。例えば、図1
9は図8に示した波長変換器40aをミラー1,2にて
構成された安定型共振器の外部に配置した構成例であ
り、図20は図17に示したミラー1,20にて構成さ
れた不安定型共振器の外部に波長変換器40aを配置し
た構成例であり、さらに図21は図18に示したミラー
1,29にて構成された不安定型共振器の外部に波長変
換器40aを配置した構成例である。In this embodiment and the above embodiments,
Light is confined in the resonator, and the wavelength converter 4
In the present invention, the wavelength converter 40a may be disposed outside the resonator. For example, FIG.
9 is a configuration example in which the wavelength converter 40a shown in FIG. 8 is arranged outside the stable resonator composed of the mirrors 1 and 2, and FIG. 20 is composed of the mirrors 1 and 20 shown in FIG. FIG. 21 shows a configuration example in which a wavelength converter 40a is arranged outside the unstable resonator shown in FIG. 21. Further, FIG. 21 shows a wavelength converter 40a outside the unstable resonator formed by the mirrors 1 and 29 shown in FIG. It is a configuration example in which is arranged.
【0084】また、図22,23は図20,21に示し
た不安定型共振器を用いた例にさらに固体素子3のミラ
ー20,29に対向する端部にレーザビームを透過する
透過体301を設けたそれぞれ構成例である。これらの
場合、ミラー20,29は、集光器6内、つまり固体素
子3に集光点が発生する共振器であるので、固体素子3
に入射する反射したレーザビームの強度が強くなり、集
光点で気中破壊が生じることがある。したがって、図2
2,23ではさらに固体素子3の出口近傍の光路中に実
施例9にて説明した透過体301を配置して固体素子3
の加熱および破壊を防止している。FIGS. 22 and 23 show examples in which the unstable resonator shown in FIGS. 20 and 21 is used, and a transparent body 301 for transmitting a laser beam is provided at the end of the solid-state device 3 facing the mirrors 20 and 29. It is an example of each configuration provided. In these cases, since the mirrors 20 and 29 are resonators in the light collector 6, that is, the light-collecting points are generated in the solid-state device 3,
The intensity of the reflected laser beam incident on the laser beam becomes strong, and air destruction may occur at the focal point. Therefore, FIG.
2 and 23, the transmitting body 301 described in the ninth embodiment is further disposed in the optical path near the exit of the solid state device 3 to form the solid state device 3.
To prevent heating and destruction.
【0085】なお、波長変換器40aを共振器の外部に
配置しない場合、例えば、図5〜図7の実施例の場合に
ついても本実施例と同様に透過体301を固体素子3の
出口近傍から光路に沿って配置するように構成してもよ
い。要は、共振器内にてレーザビームが集中し得る部分
に透過体301を配置することにより、固体素子3また
は波長変換素子40,43などの光学素子の破壊を防止
して、レーザ発振および波長変換の効率を高めるように
構成すればよい。When the wavelength converter 40a is not disposed outside the resonator, for example, in the case of the embodiment shown in FIGS. You may comprise so that it may arrange | position along an optical path. In short, by arranging the transmitting body 301 in a portion where the laser beam can be concentrated in the resonator, destruction of the solid state element 3 or optical elements such as the wavelength conversion elements 40 and 43 is prevented, and laser oscillation and wavelength What is necessary is just to comprise so that conversion efficiency may be improved.
【0086】実施例12. 図24,25はこの発明の第12の実施例の要部の構成
を示す図であり、本実施例では光源、つまりレーザ媒質
の励起源として半導体レーザを用いた場合について説明
する。図24(a)において、400は半導体レーザで
あり、例えば、AlGaAs(Aluminium Galium Arsen
ic)などの半導体を発振源とするレーザダイオードにて
構成されている。この半導体レーザ400は電源5に接
続され、集光器6の両側部に発光部を内側に向けてそれ
ぞれ固設されている。集光器6は、半導体レーザ400
が設置された発光部に沿って上下方向に分割可能に形成
され、その分割部には図24(b)に示すように板状の
ガラス部材401が挿入されている。このガラス部材4
01は同図(C)に示すように平板状の部材からなり、
その一方の側端部から半導体レーザ400の発光部から
のレーザ光が入射されて、その面に沿って光を伝送して
他方の側端部から固体素子3に向かって光を投射する光
伝送路を形成している。Embodiment 12 FIG. FIGS. 24 and 25 are views showing the structure of a main part of a twelfth embodiment of the present invention. In this embodiment, a case where a semiconductor laser is used as a light source, that is, an excitation source of a laser medium will be described. In FIG. 24A, reference numeral 400 denotes a semiconductor laser, for example, AlGaAs (Aluminum Galium Arsen).
ic) and a laser diode using a semiconductor as an oscillation source. The semiconductor laser 400 is connected to a power supply 5 and fixed on both sides of the light collector 6 with the light emitting portions facing inward. The concentrator 6 includes a semiconductor laser 400
Are formed so as to be vertically splittable along the light-emitting portion where the light-emitting portion is installed, and a plate-like glass member 401 is inserted into the split portion as shown in FIG. This glass member 4
01 is a flat member as shown in FIG.
A laser beam from a light emitting portion of the semiconductor laser 400 enters from one side end of the semiconductor laser 400, transmits light along the surface thereof, and projects light toward the solid state device 3 from the other side end. Forming a road.
【0087】図25(a)には、半導体レーザ400を
取り除いた場合の集光器6の側面図が示されている。本
実施例では集光器6は、さらに左右に分割可能に構成さ
れており、これにより、図25(b)に示すように固体
素子3を通過するビームパターンを確認して半導体レー
ザ400がガラス部材401ならびに固体素子3に正し
く入射するようにその出射位置、角度などを調整するこ
とができるように構成されている。FIG. 25A shows a side view of the light collector 6 when the semiconductor laser 400 is removed. In this embodiment, the light collector 6 is configured so as to be able to be further divided into right and left. With this configuration, as shown in FIG. It is configured such that the emission position, angle, and the like thereof can be adjusted so as to correctly enter the member 401 and the solid state element 3.
【0088】本実施例では、特に、半導体レーザ400
を用いた場合に、集光器6から固体素子3を通して出射
するレーザビームの波長範囲が狭くなるので、上記実施
例である図12に示した固体素子3の端面の波長選択薄
膜49などの固体素子3周辺の素子の設計が容易とな
り、これらを簡略化できることにより、安価な構成で上
述の各効果を有効に発揮できる優れた面がある。In this embodiment, in particular, the semiconductor laser 400
Is used, the wavelength range of the laser beam emitted from the condenser 6 through the solid-state element 3 is narrowed. Therefore, the solid-state such as the wavelength-selective thin film 49 on the end face of the solid-state element 3 shown in FIG. The design of the elements around the element 3 is facilitated and can be simplified, so that there is an excellent aspect that each of the above-mentioned effects can be effectively exhibited with an inexpensive configuration.
【0089】実施例13. 図26は、この発明の第14の実施例を示す断面図であ
り、本実施例では波長変換レーザビームの具体的な応用
例、つまりレーザプロセッシン装置、さらに詳細にはホ
ログラフィ生成装置を示したものである。この図におい
て、波長変換レーザビーム8を発生する部分は、実施例
8にて説明したレーザ装置と同様の構成であり、ここで
は、Nd:YAGレーザの固体素子3にて発生したレー
ザビーム7を複数のKTP結晶40,43により構成さ
れた波長変換器40aにて波長変換したグリーンの波長
変換レーザビーム8を用いてホログラフィを生成する装
置について説明する。Embodiment 13 FIG. FIG. 26 is a sectional view showing a fourteenth embodiment of the present invention. This embodiment shows a specific application example of the wavelength conversion laser beam, that is, a laser processor, and more specifically, a holography generator. Things. In this figure, a portion that generates a wavelength-converted laser beam 8 has the same configuration as the laser device described in the eighth embodiment. Here, the laser beam 7 generated by the solid-state element 3 of the Nd: YAG laser is used. An apparatus for generating holography using the green wavelength-converted laser beam 8 that has been wavelength-converted by the wavelength converter 40a composed of a plurality of KTP crystals 40 and 43 will be described.
【0090】部分反射ミラー2を透過した波長変換レー
ザビーム8aは全反射ミラー1,1にて全反射されてレ
ーザミラー111に入射する。レーザミラー111は、
角度調整自在に調整された透過ミラーであり、波長変換
レーザビーム8aを所定の角度にてプリズム32に導入
する角度調整ミラーである。プリズム32は波長変換レ
ーザビーム8aの入射角度に応じてその出射角度を変え
て出射することにより波長を選択する波長選択素子であ
る。このプリズム32からの波長変換レーザビーム8a
はレーザ媒質である固体素子31を励起する。固体素子
31は、例えばチタンをドープしたサファイヤである。
固体素子31から発生されたレーザビーム16は部分反
射ミラー21を透過して放出される。この実施例では、
レーザビーム16は、レーザミラー111,21aと、
例えばプリズム32からなる波長選択素子とにより構成
されるレーザ共振器中を往復し、一定の大きさ以上に増
幅されると、レーザミラー21aから放出される。つま
り、レーザミラー111にはレーザビームに対して透過
性、レーザビーム16に対して全反射性を有する波長選
択光学薄膜が施されている。同様に、レーザミラー21
aには、レーザビーム16に対して部分反射性を有し波
長変換レーザビーム8aに対して全反射性を有する光学
薄膜が施されている。The wavelength-converted laser beam 8a transmitted through the partial reflection mirror 2 is totally reflected by the total reflection mirrors 1 and 1 and enters the laser mirror 111. The laser mirror 111 is
It is a transmission mirror whose angle can be adjusted freely, and is an angle adjustment mirror that introduces the wavelength-converted laser beam 8a into the prism 32 at a predetermined angle. The prism 32 is a wavelength selection element that selects a wavelength by changing the emission angle according to the incident angle of the wavelength-converted laser beam 8a and emitting the laser beam. The wavelength-converted laser beam 8a from the prism 32
Excites a solid-state element 31 which is a laser medium. The solid state element 31 is, for example, sapphire doped with titanium.
The laser beam 16 generated from the solid state element 31 is emitted through the partial reflection mirror 21. In this example,
The laser beam 16 includes laser mirrors 111 and 21a,
For example, when the laser beam reciprocates in a laser resonator constituted by a wavelength selection element including a prism 32 and is amplified to a certain size or more, the light is emitted from the laser mirror 21a. That is, the laser mirror 111 is provided with a wavelength-selective optical thin film having transparency with respect to the laser beam and total reflectance with respect to the laser beam 16. Similarly, the laser mirror 21
On a, an optical thin film having partial reflectivity to the laser beam 16 and total reflectivity to the wavelength-converted laser beam 8a is provided.
【0091】本実施例では固体素子31は、広い範囲の
波長のレーザ出力を発生できるレーザ媒質である。プリ
ズム32を通過する光路が波長により異なるために、そ
れぞれの波長の光路に垂直になるようにレーザミラー1
11の傾きを調整すると、その波長のレーザビームに対
して共振器の損失が小さくなり、結果として、その特定
の波長のみが発振されることになる。In this embodiment, the solid-state element 31 is a laser medium capable of generating a laser output of a wide range of wavelengths. Since the optical path passing through the prism 32 varies depending on the wavelength, the laser mirror 1 is set to be perpendicular to the optical path of each wavelength.
Adjusting the inclination of 11 reduces the loss of the resonator for a laser beam of that wavelength, and as a result, only that particular wavelength is oscillated.
【0092】こうして波長を選択されて発生したレーザ
ビーム16は波長変換素子46にて波長変換される。波
長変換素子46は、両面に無反射薄膜47,48が施さ
れた例えばBBO(BaB2O4:ホウ素酸バリウム)からな
る非線形光学結晶であり、入射したレーザビーム16を
紫外レーザビーム17に変換する。この紫外レーザビー
ム17は透過ミラー190を透過して全反射ミラー1に
入射する。透過ミラー190aは、レーザビーム16を
全反射する光学薄膜192が施された透過ミラーであ
る。全反射ミラー1は、所定の角度を以て設置され、紫
外レーザビーム17を、ホログラフィ形成部いわゆる全
反射ホログラフィの装置に向かって全反射する。The wavelength of the laser beam 16 generated by selecting the wavelength is converted by the wavelength conversion element 46. The wavelength conversion element 46 is a non-linear optical crystal made of, for example, BBO (BaB 2 O 4 : barium borate) having antireflection thin films 47 and 48 on both surfaces, and converts the incident laser beam 16 into an ultraviolet laser beam 17. I do. The ultraviolet laser beam 17 passes through the transmission mirror 190 and enters the total reflection mirror 1. The transmission mirror 190a is a transmission mirror provided with an optical thin film 192 that totally reflects the laser beam 16. The total reflection mirror 1 is installed at a predetermined angle, and totally reflects the ultraviolet laser beam 17 toward a holography forming unit, a so-called total reflection holography device.
【0093】ホログラフィ形成部は、紫外レーザビーム
17をプリズム33に入射し、その底面で紫外レーザビ
ーム17を反射するときにマスク35のホログラフィ干
渉パターンを感光性の基板34に記録する。こうして干
渉パターンを作成した感光性基板34はホログラムと呼
ばれる。次に図27に示すように、このホログラム34
をプリズム33の下に張りつけて、マスクの像を例えば
半導体基板36上に再生すれば、いわゆる半導体露光が
実現される。The holography forming unit makes the ultraviolet laser beam 17 incident on the prism 33 and records the holographic interference pattern of the mask 35 on the photosensitive substrate 34 when the ultraviolet laser beam 17 is reflected on the bottom surface. The photosensitive substrate 34 on which the interference pattern is created is called a hologram. Next, as shown in FIG.
Is adhered under the prism 33 and the image of the mask is reproduced on, for example, the semiconductor substrate 36, so-called semiconductor exposure is realized.
【0094】このような半導体露光では、大きな光源を
用いてホログラム34と半導体基板36の距離を短くす
ると、極めて微細なパターンを半導体基板36の上に転
写できる。この微細度は光源の大きさに反比例し、ホロ
グラム34と半導体基板36の距離に比例する。In such semiconductor exposure, if a distance between the hologram 34 and the semiconductor substrate 36 is reduced by using a large light source, an extremely fine pattern can be transferred onto the semiconductor substrate 36. This fineness is inversely proportional to the size of the light source, and is proportional to the distance between the hologram 34 and the semiconductor substrate 36.
【0095】しかし、微細度を向上させ、波長で決まる
限界程度に至ると、光学器の焦点深度が極端に浅くな
り、アスペクト比の大きい立体形状のパターンが転写で
きず、また、ホログラム34と半導体基板36の間の距
離が転写パターンの大きさに大きく影響を与えてしま
う。However, when the degree of fineness is improved and reaches a limit determined by the wavelength, the depth of focus of the optical device becomes extremely shallow, and a three-dimensional pattern having a large aspect ratio cannot be transferred. The distance between the substrates 36 greatly affects the size of the transfer pattern.
【0096】本実施例では、これを波長可変レーザビー
ムを用いて解決している。ホログラフィにおいて、ホロ
グラムを作成したときに使用した波長と異なる波長を有
するレーザビームを用いると、元のパターンと同じもの
がホログラムから異なる距離離れた空間に転写されると
いう特徴があることを理論的に見いだした。In the present embodiment, this is solved by using a tunable laser beam. In holography, using a laser beam with a wavelength different from the wavelength used when creating the hologram, it is theoretically possible that the same pattern as the original pattern is transferred to a space at a different distance from the hologram. I found it.
【0097】この理論に基づけば、レーザビーム17の
波長を例えば大から小、もしくは小から大へと変化させ
ると、図28に示すように感光材37内に、集光性が異
なる形状で多重に光を入射させることができる。感光材
37は一定以上の強度の光が入射すると、感光する特徴
があるために焦点近傍の細長い部分、すなわち幅が狭
く、長い部分のみが感光され、したがってアスペクト比
の大きいパターンを形成することができることになる。According to this theory, when the wavelength of the laser beam 17 is changed from, for example, large to small or small to large, as shown in FIG. Light can be incident on the When light of a certain intensity or more is incident on the photosensitive material 37, a narrow portion near the focal point, that is, only a narrow portion and a long portion are exposed due to a feature of being exposed, so that a pattern having a large aspect ratio can be formed. You can do it.
【0098】上記で説明した波長の変換は、レーザミラ
ー111の角度を調整して実行できる。さらにレーザミ
ラーの角度変化に合わせて、波長変換素子46の角度も
しくは温度を調整して一定出力の紫外レーザビーム17
が発生されるようにしてもよい。The wavelength conversion described above can be executed by adjusting the angle of the laser mirror 111. Further, the angle or the temperature of the wavelength conversion element 46 is adjusted in accordance with the angle change of the laser mirror, and the ultraviolet laser beam 17 having a constant output is adjusted.
May be generated.
【0099】また、上記実施例では、ホログラム作成は
一波長で行い、再生時に複数の波長で行う方法を示した
が、作成を複数の波長で行い、再生を一波長で行って
も、さらにホログラム作成、再生時、共に複数の波長で
行ってもよい。Further, in the above-described embodiment, the method of producing a hologram at one wavelength and performing the reproduction at a plurality of wavelengths has been described. Both creation and reproduction may be performed at a plurality of wavelengths.
【0100】なお、ここで説明した波長変換レーザビー
ムの実施例は、本発明中で述べた種々のレーザ装置と組
み合わせて用いることができ、さらに、その主要部であ
るホログラムに可変波長レーザビームを照射して、焦点
深度の高い露光を行うという原理は本発明で説明してい
ない他のレーザ装置にも適用できるものである。The embodiment of the wavelength-converted laser beam described here can be used in combination with the various laser devices described in the present invention. The principle of performing exposure with a high depth of focus by irradiation can be applied to other laser devices not described in the present invention.
【0101】また、上記いずれの実施例においても特に
説明しなかったが、光学素子のうち特に指示のない部分
にもレーザビームが通過する部分には通常の光学素子の
ように無反射薄膜を施せば共振器内のロスが減少し、効
率の良い波長変換を実現することができる。Although not particularly described in any of the above embodiments, a non-reflective thin film is applied to a portion of the optical element through which the laser beam passes, unless otherwise specified, as in a normal optical element. If the loss in the resonator is reduced, efficient wavelength conversion can be realized.
【0102】さらに、いずれの実施例についても波長変
換素子を含むレーザ装置を例に挙げて説明したが、その
目的は高い強度を有するレーザビームの発生に関連した
ものであり、主要部の構成は波長変換素子を含まないレ
ーザ装置についても適用してよい。また、いずれの実施
例についても固体レーザ装置を例に説明したが、その目
的は高い強度を有するレーザビーム発生に関連したもの
であり、主要部の構成は、他のガス、色素、イオンレー
ザなど他のレーザ媒質を有するレーザ装置に適用しても
よい。Further, in each of the embodiments, the laser device including the wavelength conversion element has been described as an example, but the purpose is related to generation of a laser beam having high intensity, and the configuration of the main part is The present invention may be applied to a laser device that does not include a wavelength conversion element. Also, in all the embodiments, the solid-state laser device has been described as an example, but the purpose is related to the generation of a laser beam having a high intensity, and the configuration of the main part includes other gases, dyes, ion lasers, and the like. The present invention may be applied to a laser device having another laser medium.
【0103】また、上記実施例で示したレーザ装置の応
用例として、半導体露光に関する応用例のみを示した
が、本発明はこれに限ることなく、レーザ加工、色素レ
ーザの励起、ディスプレイ用の証明光源など通常のレー
ザのあらゆる応用分野に適用してもよい。As an application example of the laser apparatus shown in the above embodiment, only an application example relating to semiconductor exposure was shown. However, the present invention is not limited to this, and laser processing, dye laser excitation, and display The present invention may be applied to any application field of a normal laser such as a light source.
【0104】[0104]
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、連結部材にて互いに同軸上に連結され集光器内にお
さめられた複数の固体素子を、内面が光反射面よりなる
集光器内におさめ、これを光源から投光された光で励起
してレーザ媒質とし、このレーザ媒質から発生された光
をレーザ共振器で所望のレーザビームとして取り出し、
このように、安価な短い固体素子を連結して長い固体素
子とすることで、光源からの強い光の照射にも破壊しに
くくすることができるように構成したので、レーザ共振
器を用いて高出力のレーザビームを得ることができる。
また、複数の固体素子同士を連結するように構成したの
で、固体素子間の配置が安定して高出力用のレーザビー
ムを安定に得ることができる。さらに集光器内の孔部の
数を増大させることなく複数の固体素子を設けるように
構成したので、効率良く光源の光を固体素子に導いてこ
れを励起することができる。したがって、高効率のレー
ザ発振が実現できると効果がある。また、集光器内面を
拡散反射面で構成し、光源から投光された光は均一に集
光器内に広がり固体素子を均一に励起するように構成し
たので、一部に過剰吸収されて固体素子が破壊すること
なく、高出力域でも安定なレーザ媒質を発生させること
ができ、レーザ共振器を介して、高出力なレーザビーム
を安定に得られる効果がある。 さらに、スリーブ状の連
結部材内に固体素子端部を挿入して複数の固体素子を連
結するように構成したので、複数の固体素子の配置が安
定し、安定なレーザ発振を補償することができる効果が
ある。 さらに、連結部材内の複数の固体素子間に波長板
または旋光板を備え、固体素子による複屈折の補償作用
により、ビーム変形の影響を打ち消すことができるよう
に構成したので、高品質なレーザビームを高出力域にお
いて安定に得られる効果がある。 As described above, according to the first aspect of the present invention, a plurality of solid-state elements which are coaxially connected to each other by a connecting member and which are accommodated in a light collector have an inner surface formed of a light reflecting surface. It is stored in a concentrator, which is excited by light emitted from a light source to form a laser medium, and the light generated from this laser medium is taken out as a desired laser beam by a laser resonator.
In this way, by connecting an inexpensive short solid-state element to a long solid-state element, it is configured to be less susceptible to destruction even by irradiation of strong light from a light source. An output laser beam can be obtained.
In addition, since the plurality of solid-state elements are configured to be connected to each other, the arrangement between the solid-state elements is stable, and a high-output laser beam can be stably obtained. Further, since a plurality of solid state elements are provided without increasing the number of holes in the light collector, the light from the light source can be efficiently guided to the solid state elements to excite the solid state elements. Therefore, it is effective to realize high-efficiency laser oscillation. In addition, the inside of the collector
It is composed of a diffuse reflection surface, and the light projected from the light source is collected uniformly.
It is designed so that it spreads inside the optical device and excites the solid-state element uniformly.
Therefore, the solid element may be destroyed due to excessive absorption
To generate stable laser medium even in high power range
High-power laser beam via the laser resonator
Has the effect of being obtained stably. In addition, a sleeve
Insert the end of the solid state element into the binding member to connect multiple solid state elements.
Configuration, so that the arrangement of multiple solid-state
And stable laser oscillation can be compensated.
is there. In addition, a wave plate is provided between a plurality of solid-state elements in the connecting member.
Or, equipped with an optical rotator, and compensates for birefringence by a solid-state element
To counteract the effects of beam deformation
High quality laser beam in the high power range.
Has the effect of being obtained stably.
【0105】請求項2の発明によれば、連結部材が光反
射部材で構成されるかもしくは連結部材表面に光源から
投光された光を反射する反射部材を備えるように構成し
たので、連結部材で光源の光が反射し再び集光器内を往
復して固体素子に導くことができ、効率の良いレーザ発
振が実現できる効果がある。According to the second aspect of the present invention, the connecting member is constituted by a light reflecting member or the reflecting member is provided on the surface of the connecting member for reflecting the light projected from the light source. As a result, the light of the light source is reflected, and can be reciprocated in the light collector to be guided to the solid-state element, thereby providing an effect that efficient laser oscillation can be realized.
【図1】この発明の実施例1のレーザ装置を示す断面図
である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a laser device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】この発明の実施例1のレーザ装置の動作説明図
である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation of the laser device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】この発明の実施例1のレーザ装置の動作説明図
である。FIG. 3 is an operation explanatory view of the laser device according to the first embodiment of the present invention;
【図4】この発明の実施例2のレーザ装置を示す断面図
である。FIG. 4 is a sectional view showing a laser device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】この発明の実施例3のレーザ装置を示す断面図
である。FIG. 5 is a sectional view showing a laser device according to a third embodiment of the present invention.
【図6】この発明の実施例4のレーザ装置を示す断面図
である。FIG. 6 is a sectional view showing a laser device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図7】この発明の実施例5のレーザ装置を示す断面図
である。FIG. 7 is a sectional view showing a laser device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図8】この発明の実施例6のレーザ装置を示す断面図
である。FIG. 8 is a sectional view showing a laser device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図9】図8の実施例における波長変換素子を示す図で
ある。FIG. 9 is a diagram showing a wavelength conversion element in the embodiment of FIG.
【図10】図8の実施例におけるレーザ装置の他の構成
例を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing another example of the configuration of the laser device in the embodiment of FIG. 8;
【図11】この発明の実施例7のレーザ装置を示す断面
図である。FIG. 11 is a sectional view showing a laser device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図12】この発明の実施例7のレーザ装置を示す断面
図である。FIG. 12 is a sectional view showing a laser device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図13】この発明の実施例8のレーザ装置を示す断面
図である。FIG. 13 is a sectional view showing a laser device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図14】この発明の実施例9のレーザパターン解析方
法を示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart illustrating a laser pattern analysis method according to a ninth embodiment of the present invention.
【図15】図14の実施例における解析結果を示す図で
ある。FIG. 15 is a diagram showing an analysis result in the embodiment of FIG.
【図16】図14の実施例におけるレーザ装置を示す断
面図である。FIG. 16 is a sectional view showing the laser device in the embodiment of FIG.
【図17】この発明の実施例10のレーザ装置を示す断
面図である。FIG. 17 is a sectional view showing a laser device according to a tenth embodiment of the present invention.
【図18】この発明の実施例11の固体レーザ装置を示
す断面図である。FIG. 18 is a sectional view showing a solid-state laser device according to Embodiment 11 of the present invention;
【図19】図8の実施例に対応するレーザ装置の他の例
を示す断面図である。FIG. 19 is a sectional view showing another example of the laser device corresponding to the embodiment of FIG. 8;
【図20】図17の実施例に対応するレーザ装置の他の
例を示す断面図である。FIG. 20 is a sectional view showing another example of the laser device corresponding to the embodiment of FIG. 17;
【図21】図18の実施例に対応するレーザ装置の他の
例を示す断面図である。FIG. 21 is a sectional view showing another example of the laser device corresponding to the embodiment of FIG. 18;
【図22】図20に対応する他の実施例のレーザ装置を
示す断面図である。FIG. 22 is a sectional view showing a laser device according to another embodiment corresponding to FIG. 20;
【図23】図21に対応する他の実施例のレーザ装置を
示す断面図である。FIG. 23 is a sectional view showing a laser apparatus according to another embodiment corresponding to FIG. 21;
【図24】この発明の実施例12のレーザ装置の要部の
構成を示す図であり、(a)は側面図、(b)は正面
図、(c)は要部の斜視図である。24A and 24B are diagrams illustrating a configuration of a main part of a laser device according to a twelfth embodiment of the present invention, wherein FIG. 24A is a side view, FIG. 24B is a front view, and FIG.
【図25】図12の実施例における部分図であり、
(a)は側面図、(b)は正面図である。FIG. 25 is a partial view of the embodiment of FIG. 12,
(A) is a side view, (b) is a front view.
【図26】この発明の実施例5の固体レーザ装置を示す
断面図である。FIG. 26 is a sectional view showing a solid-state laser device according to Embodiment 5 of the present invention.
【図27】この発明の実施例13のレーザプロッセシン
グ装置を示す断面図である。FIG. 27 is a sectional view showing a laser processing apparatus according to Embodiment 13 of the present invention;
【図28】この発明の実施例13のレーザプロセッシン
グ装置を示す断面図である。FIG. 28 is a sectional view showing a laser processing apparatus according to Embodiment 13 of the present invention.
【図29】従来の実施例のレーザ装置を示す断面図であ
る。FIG. 29 is a sectional view showing a laser device according to a conventional example.
【図30】従来の実施例のレーザ装置を示す断面図であ
る。FIG. 30 is a sectional view showing a laser device according to a conventional example.
【図31】従来の実施例のレーザ装置を示す断面図であ
る。FIG. 31 is a sectional view showing a laser device according to a conventional example.
【図32】従来の実施例のレーザ装置を示す断面図であ
る。FIG. 32 is a sectional view showing a laser device according to a conventional example.
1 全反射ミラー 2 部分反射ミラー 3 固体素子 4 光源 5 電源 6 集光器 7 レーザビーム 20 拡大反射ミラー 21 コリメート全反射ミラー 22 部分反射ミラー 23 無反射部 24 拡大出口ミラー 25 段差 40,43 波長変換素子(非線形光学結晶) 41,42,44,45 光学薄膜 61 連結部材 62 粉塵遮蔽容器 70 レーザビーム 80,81 貫通孔 90 偏光選択素子 91 波長板または旋光板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Total reflection mirror 2 Partial reflection mirror 3 Solid-state element 4 Light source 5 Power supply 6 Condenser 7 Laser beam 20 Magnification reflection mirror 21 Collimation total reflection mirror 22 Partial reflection mirror 23 Non-reflection part 24 Expansion exit mirror 25 Step difference 40, 43 Wavelength conversion Element (non-linear optical crystal) 41, 42, 44, 45 Optical thin film 61 Connecting member 62 Dust shielding container 70 Laser beam 80, 81 Through hole 90 Polarization selecting element 91 Wave plate or optical rotation plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−94791(JP,A) 特開 昭55−62791(JP,A) 特開 平3−292782(JP,A) 特開 平1−222234(JP,A) 特開 昭64−73686(JP,A) 特開 平5−291654(JP,A) 実開 昭57−130454(JP,U) 実開 昭58−180654(JP,U) 実開 昭62−73568(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/23 H01S 3/08 H01S 3/092 - 2/093──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-51-94791 (JP, A) JP-A-55-62791 (JP, A) JP-A-3-292782 (JP, A) JP-A-1- 222234 (JP, A) JP-A-64-73686 (JP, A) JP-A-5-291654 (JP, A) JP-A-57-130454 (JP, U) JP-A-58-180654 (JP, U) Shokai 62-73568 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01S 3/23 H01S 3/08 H01S 3/092-2/093
Claims (2)
ザ媒質を励起する励起源と、該励起源により励起された
レーザ媒質からレーザビームを取り出すレーザ光学系と
を有するレーザ装置において、前記励起源は、光源と、
内面が光源から投光された光を一部の箇所に集中しない
ように反射する拡散型反射面で形成された集光器とを含
み、前記レーザ媒質は、互いに対向する端部同士が同軸
上に挿入可能なスリーブ状の連結部材により連結された
状態で前記集光器内に設けられるとともに、両端部が前
記集光器に形成された貫通孔を介して前記レーザ光学系
に臨み、前記光源から投光された光で励起されてレーザ
ビームを発生する複数の固体素子からなり、かつ前記ス
リーブ状の連結部材内の前記固体素子同士の対向する端
部間に波長板または旋光板を備えたことを特徴とするレ
ーザ装置。1. A laser apparatus comprising: a laser medium that generates excitation light; an excitation source that excites the laser medium; and a laser optical system that extracts a laser beam from the laser medium that is excited by the excitation source. The source is a light source,
The inner surface does not concentrate the light emitted from the light source in some places
And a concentrator formed of a diffused reflecting surface such that the laser medium has coaxial ends that are opposed to each other.
Along with being provided in the light collector in a state of being connected by a sleeve-like connecting member that can be inserted above , both ends face the laser optical system through through holes formed in the light collector, and Laser excited by light emitted from light source
Ri Do a plurality of solid state devices for generating a beam, and the scan
Opposite ends of the solid state elements in the leave-shaped connecting member
A laser device comprising a wave plate or an optical rotation plate between the sections .
か若しくは表面に光反射部材を備えたことを特徴とする
請求項1記載のレーザ装置。2. The connecting member is formed of a light reflecting member.
Or a light reflecting member on the surface.
The laser device according to claim 1 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23855793A JP2849032B2 (en) | 1992-11-02 | 1993-09-24 | Laser device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4-315539 | 1992-11-02 | ||
JP31553992 | 1992-11-02 | ||
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