(57)【要約】【課題】反射防止膜の形成を行う真空蒸着機に収容可能なロッド長さに制限を受けることなく、必要な長さを確保できる反射防止膜付の光学ガラスロッドを提供する。【解決手段】リアミラーとフロントミラーとで構成されるレーザ共振器の光路上に、光学的光路長を長くするために、両端面に反射防止膜６ａを備えた光学ガラスロッド６を配置する。光学ガラスロッド６は、本体部材６ｂと、該本体部材６ｂよりも全長が短くかつ反射防止膜６ａを一端面に備えた一対の端部部材６ｃとからなり、本体部材６ｂの両端面それぞれに対し、端部部材６ｃの他端面をオプティカルコンタクトによって接合して形成される。これにより、光学ガラスロッド６の長さとして、一般的な真空蒸着機に入れることが難しい長さが要求される場合であっても、反射防止膜６ａを両端に備えた光学ガラスロッド６を形成できる。【選択図】図２
2011233591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端面に反射防止膜を備えた光学ガラスロッドであって、
本体部材と、該本体部材よりも全長が短くかつ反射防止膜を一端面に備えた一対の端部部材とからなり、前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面を接合してなる光学ガラスロッド。
【請求項２】
前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面をオプティカルコンタクトによって接合した請求項１記載の光学ガラスロッド。
【請求項３】
両端面に反射防止膜を備える光学ガラスロッドの製造方法であって、
一対の端部部材それぞれの一端面に、反射防止膜を形成するステップと、
前記端部部材よりも長い本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面を接合するステップと、
を含む光学ガラスロッドの製造方法。
【請求項４】
前記接合を行うステップが、
前記本体部材の両端面を研磨するステップと、
前記端部部材の他端面を研磨するステップと、
前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面をオプティカルコンタクトによって接合するステップと、
を含む請求項３記載の光学ガラスロッドの製造方法。
【請求項５】
本体部材と、該本体部材よりも全長が短くかつ反射防止膜を一端面に備えた一対の端部部材とからなり、前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面を接合してなる光学ガラスロッドを、共振器内の光路上に配置したレーザ発生装置。
【請求項６】
前記レーザ発生装置の共振器を構成するリアミラーとフロントミラーとの間に、Ｑスイッチと、励起用ランプを備えたレーザロッドと、前記光学ガラスロッドとを備えてなる請求項５記載のレーザ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両端面に反射防止膜を備えた光学ガラスロッド、前記光学ガラスロッドの製造方法、更に、前記光学ガラスロッドを備えたレーザ発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ共振器内における光学的光路長を制御する手段として、高屈折率媒質を配置したレーザ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０６０３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、レーザ光の発光時間（パルス幅）は、共振器長に比例して長くなるため、光学ガラスロッド（高屈折率媒質）を共振器内の光路上に配置すれば、幾何学的な共振器長を変えずに、光学的な共振器長を長くして、レーザ光の発光時間（パルス幅）を長くできる。但し、共振器内に配置した光学ガラスロッドの端面でレーザ光が反射すると、正規のレーザ発振以外の発振が発生して、光学部品の破壊や効率の低下を起こすため、光学ガラスロッドの両端面に反射防止膜を形成する必要がある。
しかし、一般的に、反射防止膜は真空蒸着によって形成されるが、真空蒸着機に入る光学ガラスロッドの長さには限界があるため、真空蒸着機の大きさによって光学ガラスロッドの長さの限界が決まってしまい、必要な長さの光学ガラスロッドの両端に反射防止膜を形成することが難しく、要求されるレーザ光の発光時間（パルス幅）を得ることができなくなる場合があった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、反射防止膜の形成を行う真空蒸着機に収容可能なロッド長さに制限を受けることなく、必要な長さを確保できる反射防止膜付の光学ガラスロッド及び前記光学ガラスロッドの製造方法を提供し、更に、前記光学ガラスロッドを備えたレーザ発生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】
上記目的を達成するために、本発明に係る光学ガラスロッドは、両端面に反射防止膜を備えた光学ガラスロッドであって、本体部材と、該本体部材よりも全長が短くかつ反射防止膜を一端面に備えた一対の端部部材とからなり、前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面を接合してなる。
このような構成では、本体部材の両端面それぞれに、反射防止膜を一端面に備えた端部部材の他端面（反射防止膜を備えない面）を接合することで、両端面に反射防止膜を備えた光学ガラスロッドとする。前記本体部材には、反射防止膜を形成しないので、反射防止膜を形成するために真空蒸着機に入れる必要がなく、真空蒸着機に収容不能な長さに設定できる一方、端部部材は、真空蒸着機に収容可能な長さに設定し、反射防止膜を形成させることができる。
ここで、前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面をオプティカルコンタクトによって接合することができる。
【０００７】
一方、本発明に係る光学ガラスロッドの製造方法は、両端面に反射防止膜を備える光学ガラスロッドの製造方法であって、一対の端部部材それぞれの一端面に、反射防止膜を形成するステップと、前記端部部材よりも長い本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面を接合するステップと、を含む。
このような構成では、端部部材の一端面に反射防止膜を形成した後、この端部部材の他端面を、本体部材の両端面それぞれに接合することで、両端面に反射防止膜を備える光学ガラスロッドを製造する。
【０００８】
ここで、前記接合を行うステップが、前記本体部材の両端面を研磨するステップと、前記端部部材の他端面を研磨するステップと、前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面をオプティカルコンタクトによって接合するステップと、を含むようにできる。
このような構成では、本体部材の両端面、換言すれば、端部部材との接合面を研磨すると共に、端部部材の他端面（反射防止膜が設けられない面）を研磨し、本体部材の両端面それぞれに対し端部部材の他端面をオプティカルコンタクトによって接合し、両端面に反射防止膜を備えた光学ガラスロッドを形成する。
【０００９】
また、本発明に係るレーザ発生装置は、本体部材と、該本体部材よりも全長が短くかつ反射防止膜を一端面に備えた一対の端部部材とからなり、前記本体部材の両端面それぞれに、前記端部部材の他端面を接合してなる光学ガラスロッドを、共振器内の光路上に配置してなる。
このような構成では、光学ガラスロッドは、本体部材と反射防止膜を備えた端部部材とで構成され、反射防止膜を形成しない本体部材の長さを必要な長さに設定できるから、この光学ガラスロッドを共振器内の光路上に配置することで、共振器の光学的光路長を十分に長くでき、かつ、光学ガラスロッドは両端に反射防止膜を備えるので、光学ガラスロッドを通過するレーザ光が、光学ガラスロッドの両端面で反射することを抑制できる。
【００１０】
また、前記レーザ発生装置の共振器を構成するリアミラーとフロントミラーとの間に、Ｑスイッチと、励起用ランプを備えたレーザロッドと、前記光学ガラスロッドとを備えるようにできる。
このような構成では、励起用ランプの光エネルギーがレーザロッドに集められることで、レーザロッドから光の分子が放出され、リアミラーとフロントミラーとの間で反射を繰り返すことで、レーザ光発振に至り、発振したレーザ光の一部がフロントミラーから外部へ出射される。ここで、リアミラーとフロントミラーとの間の光路上に、両端に反射防止膜を備えた光学ガラスロッドを配置しているから、リアミラーとフロントミラーとの間の光学的光路長が長くなり、かつ、光学ガラスロッドを通過するレーザ光が、光学ガラスロッドの両端面で反射することを抑制できる。また、Qスイッチは、レーザ光を一旦塞き止めてエネルギーを蓄えてから出力することで、ピークエネルギーの高いレーザ光を取り出せるようにする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光学ガラスロッド及び光学ガラスロッドの製造方法によれば、光学ガラスロッドを、本体部材と一端面に反射防止膜を備えた端部部材とを接合して構成したので、反射防止膜を真空蒸着によって形成する場合に、本体部材を真空蒸着機に入る長さに設定する必要がなく、両端面に反射防止膜を備えた光学ガラスロッドの必要長さを容易に確保することができる。
【００１２】
また、本発明に係るレーザ発生装置によれば、共振器の光路上に配置する光学ガラスロッドの長さを、容易に長く設定できるので、共振器の幾何学的光路長を抑制しつつ、光学的光路長を十分に長くして、レーザ光の発光時間（パルス幅）を延長でき、また、光学ガラスロッドの両端面に反射防止膜を備えるので、光学ガラスロッドの両端面でレーザ光が反射して、光学部品の破壊や効率の低下を招くことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態におけるレーザ発生装置（共振器）を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における光学ガラスロッドを示す図であり、（Ａ）は分解図、（Ｂ）は接合状態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における光学ガラスロッドの製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る光学ガラスロッドを備えたレーザ発生装置（共振器）を示す。
図１に示すレーザ発生装置１は、レーザ発振源となるレーザロッド２、該レーザロッドを励起させるための励起ランプ（フラッシュランプ）３、リアミラー４、フロントミラー５、光学ガラスロッド６、及び、Ｑスイッチ７を備える。
【００１５】
レーザロッド２として、例えばＹＡＧロッドなどを用いることができる。そして、励起ランプ３は、レーザロッド２に対して平行に配置され、この励起ランプ３を点灯すると、ランプ光のエネルギーがレーザロッド２に集められ、レーザロッド２内が十分なエネルギー状態になると、レーザロッド２から光の分子が放出され、２つのミラー４，５間で反射を繰り返することで、レーザ発振に至る。
【００１６】
リアミラー４は全反射ミラーであるのに対し、フロントミラー５（出力ミラー）は、レーザ光の一部を透過し、発振したレーザ光の一部がフロントミラー５から外部へ出射される。
Ｑスイッチ７は、最初レーザ共振器のＱ値を低くしてレーザ発振を抑制し、レーザロッド２中の励起状態にある粒子数が十分に大きくなった時点で、共振器のＱ値を急激に上げてレーザ発振させることで、ピークエネルギーの高いレーザ光を発生させる。
【００１７】
光学ガラスロッド６は、光学ガラス製のロッド状部材であり、２つのミラー４，５間で反射を繰り返すレーザ光の光路上に、高屈折率媒質である光学ガラスロッド６を配置することで、２つのミラー４，５間の距離（幾何学的光路長）を変えずに、光学的光路長が長くなり、これによって、レーザ光の発光時間（パルス幅）が延長される。
即ち、レーザ光の発光時間（パルス幅）は、共振器長Ｌに比例して長くなるため、光学ガラスロッド６を共振器内の光路上に配置することで、幾何学的な共振器長Ｌを変えずに、光学的な共振器長（光学的光路長）を長くして、レーザ光の発光時間（パルス幅）を延長する。
【００１８】
ここで、光学ガラスロッド６の端面でレーザ光が反射すると、正規のレーザ発振以外の発振が発生して、光学部品の破壊や効率の低下を起こすため、光学ガラスロッド６は、その両端面に反射防止膜６ａを備えている。
反射防止膜６ａは、光学ガラスロッド６の端面に屈折率の異なる層として設け、反射防止膜６ａの表面における反射光と、光学ガラスロッド６の端面における反射光との位相を逆転させて打ち消すことで反射光を軽減するものであり、例えばＳｉＯ2やＴｉＯ2やＴａ2Ｏ5などの無機材料を用い、真空蒸着法によって形成される。
【００１９】
光学ガラスロッド６は、図２に示すように、本体部材６ｂと、該本体部材６ｂの両端それぞれに接合される一対の端部部材６ｃとを含んでなる。
端部部材６ｃの一端面には反射防止膜６ａが形成されていて、端部部材６ｃの反射防止膜６ａが設けられない側の他端面と、本体部材６ｂの両端面とが、オプティカルコンタクトによって接合される。
尚、端部部材６ｃの長さは、例えば１０mm程度であるのに対し、本体部材６ｂの長さは、例えば５０cmを超えるものである。
【００２０】
ここで、光学ガラスロッド６の製造方法を、図３に従って概略的説明する。
まず、それぞれ規定の長さとした光学ガラス製のロッドである、本体部材６ｂと端部部材６ｃとを用意し（ステップＳ１１，ステップＳ２１）、本体部材６ｂの両端面を精密研磨する（ステップＳ１２）。
一方、端部部材６ｃについては、反射防止膜６ａを設ける一端面を研磨すると共に、反射防止膜６ａを設けない他端面（本体部材６ｂとの接合面）を精密研磨し（ステップＳ２２）、係る研磨作業後に、端部部材６ｃの一端面に、真空蒸着法によって反射防止膜６ａを形成する（ステップＳ２３）。
本体部材６ｂの両端面及び端部部材６ｃの他端面の精密研磨においては、オプティカルコンタクトによる接合を可能とする面精度、例えば面精度＝λ／１０程度にまで研磨する。尚、端部部材６ｃは、研磨工程後に反射防止膜６ａを形成させるようにしてもよい。
【００２１】
研磨及び反射防止膜６ａの形成を終えると、本体部材６ｂ両端面それぞれに、端部部材６ｃの他端面（反射防止膜６ａが設けられない側の端面）を密着させ、オプティカルコンタクトにより接合させて、両端面に反射防止膜６ａを備えた光学ガラスロッド６を形成する（ステップＳ１３）。
尚、本体部材６ｂと端部部材６ｃとの接合方法としては、オプティカルコンタクトの他、透過性が高くレーザの発振波長を吸収しないＵＶ接着剤（光学接着剤）による接着なども可能である。但し、本実施形態のように、Ｑスイッチ７を備えることでレーザ光のピークパワーが大きいレーザ発生装置１では、レーザ光によって接合面の接着剤が破壊され易いので、上記のように、オプティカルコンタクト（光学溶着）によって、本体部材６ｂと端部部材６ｃとを接合することがより好ましい。
【００２２】
上記光学ガラスロッド６によれば、本体部材６ｂには反射防止膜６ａを設けないので、本体部材６ｂを真空蒸着機に入れる必要がなく、従って、本体部材６ｂの長さが真空蒸着機に入る長さに制限されることがなく、共振器の光学的光路長の延長に要求される任意の長さに設定できる。
一方、端部部材６ｃは、光学ガラスロッド６の長さを定めるものではなく、反射防止膜６ａを両端に設けるために、本体部材６ｂの両端面に接合するものであり、前述のように、例えば１０mm程度の長さ（厚さ）があれば十分であり、これは、一般的な真空蒸着機に対して容易に入れることができる長さ（大きさ）である。
従って、光学ガラスロッド６の長さとして、一般的な真空蒸着機に入れることが難しい長さが要求される場合であっても、真空蒸着機によって形成される反射防止膜６ａを両端に備えた光学ガラスロッド６を形成することができる。
【００２３】
また、本体部材６ｂと端部部材６ｃとの接合を、オプティカルコンタクトによって行えば、高出力レーザを発生させるレーザ発生装置１においても、接合面が破壊されることがなく、また、接着剤を用いないので、接合面からの溶解・溶出の発生がなく、安定してレーザ光を発生させることができる。
更に、上記光学ガラスロッド６を共振器内の光路上に備えれば、レーザ光の発光時間（パルス幅）を要求レベルまで延長するのに必要な長さに光学ガラスロッド６の長さを設定でき、要求の発光時間のレーザ光を出射できる。
また、光学ガラスロッド６の両端面に設けた反射防止膜６ａによって、光学ガラスロッド６の両端面でレーザ光の反射が抑制されるから、正規のレーザ発振以外の発振が発生することを防止でき、光学部品の破壊や効率の低下を回避できる。
【００２４】
尚、上記実施形態では、本体部材６ｂと、反射防止膜６ａを備えた端部部材６ｃとを接合してなる光学ガラスロッド６を、共振器内の光路上に配置したが、光学ガラスロッド６の配置は共振器内に限定されない。
例えば、レーザ発生装置１から出射されたレーザ光を、偏光ビームスプリッタなどによって２つの光束に分離し、分離した一方の光束の光路長を、他方の光束よりも長くし、係る光路長差を付与した２つの光束を合成することで、レーザ光の発光時間（パルス幅）を延長する構成において、長い光路長を与える光束の光路上に前記光学ガラスロッド６を配置して、幾何学的光路長差よりも長い光学的光路長差を与えるようにすることができる。
また、光学ガラスロッド６を共振器内に配置する場合に、共振器内にＱスイッチを備えないレーザ発生装置であってもよく、また、共振器内の光路上にＳＨＧ結晶やＴＨＧ結晶を配置したレーザ発生装置であってもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１…レーザ発生装置
２…レーザロッド
３…励起ランプ
４…リアミラー
５…フロントミラー
６…光学ガラスロッド
６ａ…反射防止膜
６ｂ…本体部材
６ｃ…端部部材
７…Ｑスイッチ
【図１】
2011233591.tif 000003
【図２】
2011233591.tif 000004
【図３】
2011233591.tif 000005