(57)【要約】【課題】  不要な衛星光や迷光などを除去し、適切なモニター出力を得るとともに、外部にはそれら不要光が出射されず必要なレーザビームのみ出射されるようにする。【解決手段】  入射光によって励起される、入射面に反射コート１３が形成された固体レーザ結晶１１と、レーザ結晶の反射コート１３との間で光共振器１０を形成する出力側ミラー１２と、モニター用ＰＤ１８と、出力側ミラー１２から出力されるレーザビームの一部をＰＤ１８と出射口へと分岐するビームスプリッタ１７と、出力側ミラー１２の直後に配置されるアパーチャ２２と、ビームスプリッタ１７から出射口にいたる光路中に配置されるアパーチャ２３とを備える。【選択図】  図１
2006313928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光によって励起される、入射面にミラーが形成された固体レーザ結晶と、該レーザ結晶の入射面ミラーとの間で光共振器を形成する出力側ミラーと、モニター用光検出器と、上記出力側ミラーから出力されるレーザビームの一部を上記モニター用光検出器にいたる光路中と出射口へと分岐するビームスプリッタと、前記出力側ミラーから前記ビームスプリッタにいたる光路中に配置されるアパーチャと、前記ビームスプリッタから外部への出射口にいたる光路中に配置されるアパーチャとを備え、前記いずれのアパーチャも、それぞれの前記アパーチャの位置における前記レーザビームの直径よりも大きくかつ前記レーザビームの直径の外側に生じる衛星光および迷光を遮断しうる直径の開口を有することを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項２】
前記レーザ結晶と前記出力側ミラーとの間にピンホールを設けたことを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光を入射して固体レーザ結晶を励起し、その発生光を光共振器によって共振させてレーザ発振させる固体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体レーザ装置は、たとえば励起光源として半導体レーザを用い、これからのレーザ光を、レーザ媒質であるＮｄ：ＹＡＧ結晶などの固体レーザ結晶に入射してこれを励起し、その発生光を、出力側ミラーと、その結晶の入射面ミラーとの間で形成される光共振器で共振させてレーザ発振を生じさせ、そのレーザ光を出力側ミラーより取り出すという構成をとる。そして、これら固体レーザ結晶および出力側ミラーはヒートシンク上に固定されて温度の安定化が図られる。このヒートシンクも含めてレーザ結晶、出力側ミラー、半導体レーザなどが筐体に納められ、その出射口からレーザ光を外部に出射するよう構成される。さらに、出射されるレーザビームの一部は分岐されて光検出器に導かれてモニターされ、そのモニター出力を用いて励起用半導体レーザの出力にフィードバックをかけることにより、外部に出力されるレーザ光が一定になるよう制御するＡＰＣ（  Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ）などが行われる（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−０９３１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の固体レーザ装置では、筐体内部での反射などが原因となって、レーザビームとして必要な主ビーム以外に、主ビームの周囲に発生する迷光や衛星光が避けられないという問題がある。このような迷光や衛星光が発生すると、外部に出射するレーザビームの品質が劣ることはいうまでもないが、出射するレーザビームの一部を分岐して光検出器に導いてモニターするので、そのモニター出力を用いた励起用半導体レーザのフィードバック制御において問題が生じる。すなわち、主ビームと迷光や衛星光とでは半導体レーザの出力に対する応答が異なるため、フィードバック制御が不正確となり、結果として出力レーザ光を一定にする制御にずれが生じる。とくにこの問題は環境温度が変化した場合に顕著に現れる。
【０００４】
この発明は、上記に鑑み、迷光や衛星光などを効果的に除去して、それらに影響されないモニター出力を得ることができるように改善した固体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
さらに、この発明の他の目的は、迷光や衛星光などが外部に出射されないようにし、外部には必要なレーザビームのみが出射されるよう改善した固体レーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の固体レーザ装置は、入射光によって励起される、入射面にミラーが形成された固体レーザ結晶と、該レーザ結晶の入射面ミラーとの間で光共振器を形成する出力側ミラーと、モニター用光検出器と、上記出力側ミラーから出力されるレーザビームの一部を上記モニター用光検出器にいたる光路中と出射口へと分岐するビームスプリッタと、前記出力側ミラーから前記ビームスプリッタにいたる光路中に配置されるアパーチャと、前記ビームスプリッタから外部への出射口にいたる光路中に配置されるアパーチャとを備え、前記いずれのアパーチャも、それぞれの前記アパーチャの位置における前記レーザビームの直径よりも大きくかつ前記レーザビームの直径の外側に生じる衛星光および迷光を遮断しうる直径の開口を有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載の固体レーザ装置は、請求項１に記載の固体レーザであって、前記レーザ結晶と前記出力側ミラーとの間にピンホールを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
アパーチャを出力側ミラーからモニター用光検出器にいたる光路中及び前記ビームスプリッタから外部への出射口にいたる光路中に配置することにより、モニター用光検出器へ向かう迷光や衛星光などをカットし、モニター用光検出器へは主たるレーザビームの一部を分岐したビームのみを入射させることができる。モニター用光検出器からは、迷光や衛星光などに影響されないモニター出力を得ることができる。
【０００９】
光共振器内にピンホールを配置することにより、衛星光や迷光などの不要光の除去ばかりでなく、モード整形もできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１はこの発明の実施形態にかかる固体レーザ装置を模式的に示すものである。この図１において、固体レーザ結晶１１と、出力側ミラー１２とにより光共振器１０が形成される。固体レーザ結晶１１は、たとえばＮｄ：ＹＡＧ結晶などからなり、レーザ光の入射により励起されるようになっている。その入射面には反射コート１３が施されてミラーとなっている。励起レーザ光源としてはたとえばレーザダイオード１５が用いられ、そのレーザ光が光学系１６を経て固体レーザ結晶１１に入射するようになっている。出力側ミラー１２は、光学ガラスなどからなり、その表面は凹面に研磨され、反射コート１４が形成されている。
【００１１】
固体レーザ結晶１１は、励起光の入射によって励起され、発生した光が出力側ミラー１２（の反射コート１４）と自身の反射コート（ミラー）１３との間で反射を繰り返して共振することによって増幅されて光強度が強まりレーザ発振する。こうして増幅される基本波の光（赤外光）は、この例では、この光共振器１０中に挿入された波長変換用結晶１８により波長変換されて、グリーンまたはブルーの光となる。出力側ミラー１２の反射コート１４は基本波については全反射し、波長変換した可視光（グリーン、ブルー）に対しては透過するような波長特性を有しており、この反射コート１４を透過して波長変換後の光が出射することになる。
【００１２】
その出射するレーザビームの一部がビームスプリッタ１７により分岐される。分岐されたレーザビームはＰＤ（フォトダイオード）１８に入射する。このＰＤ１８は、出射レーザビームのモニター用である。
【００１３】
上記レーザ結晶１１と出力側ミラー１２との間の光共振器１０中にはピンホール２１が配置される。また、出力側ミラー１２からＰＤ１８にいたる光路中、ここでは出力側ミラー１２の直後にアパーチャ２２が配置される。さらに、ビームスプリッタ１７から外部への出射口への光路中にもアパーチャ２３が配置される。
【００１４】
これらレーザ結晶１１、出力側ミラー１２、ビームスプリッタ１７、ＰＤ１８、ピンホール２１、アパーチャ２２，２３などは、この例では、一つの一体ブロック３１上に形成され、温度コントロール用ペルチェ素子３２上に配置される。また、レーザダイオード１５もペルチェ素子３３上に配置されてその温度が制御される。そして、これらは一つの筐体３４中に収められる。この筐体３４には、図では省略しているが、レーザビームを筐体３４外部に出射させるための出射口が設けられる。
【００１５】
ここで、出力側ミラー１２より出射するレーザビームについて見ると、その主ビームの周囲に迷光や衛星光が発生していることがある。すなわち、図１のＡ−Ａ断面での光の分布を見ると、図２のようになっており、主ビーム４０の周囲に、衛星光４１，４２，４３や迷光４４などが発生していることがある。
【００１６】
Ｂ−Ｂ線上での光強度分布は図３のようになる。そこで、主ビーム４０の周囲の所定の光強度に対応した範囲で光を遮断してしまうような、直径Ｄの開口（アパーチャ）を有する光遮蔽板を配置する（ここでは、このようなアパーチャを有する光遮蔽板自体を、単にアパーチャと呼んでいる）。そこで、このようなアパーチャ２２が配置されることにより衛星光４１，４２，４３や迷光４４などはカットされてしまう。
【００１７】
このアパーチャ２２は出力側ミラー１２の直後、つまりに出力側ミラー１２からＰＤ１８にいたる光路中に配置されており、そのためモニター用ＰＤ１８へ入射する光から迷光や衛星光を取り除くことができる。そのため、ＰＤ１８から、出射レーザ光の出力を正確に反映したモニター出力が得られる。そのモニター出力を用いて励起用レーザダイオード１５の出力にフィードバックをかけ、出射レーザ光の出力を一定にするＡＰＣ制御をした場合に、その制御の精度の高めることができる。また、環境温度が変化した場合でも、正確なＡＰＣ制御を行うことが可能となる。
【００１８】
また、この例では、アパーチャ２３がビームスプリッタ１７から外部への出射口への光路中にも配置されているため、出射するレーザビームに衛星光４１，４２，４３や迷光４４などが含まれないようにそれらの不要なビームを遮断することができる。さらに、ここではピンホール（ピンホールが設けられた光遮蔽板）２１がレーザ結晶１１と出力側ミラー１２との間の光共振器１０中に配置されており、これにより衛星光や迷光などの不要光の除去ばかりでなく、モード整形もできてレーザ共振の安定性が高まる。
【００１９】
なお、上の説明はこの発明の一つの実施形態に関するものであり、この発明が上で説明した構成に限定される趣旨でないことはもちろんである。たとえば、上の説明ではアパーチャ２２は出力側ミラー１２の直後に配置されるものとしたが、ＰＤ１８の直前に配置するようにしてもよい。上記では触れなかったが、光共振器１０の内部に波長選択のためのエタロンなどを配置したりすることもできる。また、可視光ではなく基本波を出力させる場合には、光共振器１０の内部に挿入した波長変換用結晶１９は不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施形態の模式的な斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面での光の分布を示す図。
【図３】図２のＢ−Ｂ線上での光強度分布を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２１】
１０  光共振器
１１  固体レーザ結晶
１２  出力側ミラー
１３、１４  反射コート
１５  レーザダイオード
１６  光学系
１７  ビームスプリッタ
１８  モニター用ＰＤ
１９  波長変換用結晶
２１  ピンホール
２２、２３  アパーチャ
３１  ブロック
３２、３３  ペルチェ素子
３４  筐体
４０  主ビーム
４１〜４３  衛星光
４４  迷光
【図１】
2006313928.tif 000003
【図２】
2006313928.tif 000004
【図３】
2006313928.tif 000005