(57)【要約】【課題】経時的な制御や光学部品の移動なしに熱レンズ効果による影響を軽減して出力初期から出力を安定させられる信頼性の高いものとする。【解決手段】出力ミラー１の反射面１ａの曲率半径が無限大で、リアミラー２の反射面２ａの曲率半径ＲＬ（ｍ）がマイナスで、両ミラー間の共振器長Ｌ（ｍ）の中央に円形断面を有した長さＰＬ（ｍ）のレーザ励起媒体を配し、−１３Ｌ＞ＲＬ＞−２３Ｌなる関係を満足したものとすることにより、上記の目的を達成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力ミラー、リアミラーの少なくとも一方の反射面の曲率半径ＲＬ（ｍ）がマイナスで、両ミラー間の共振器長Ｌ（ｍ）の中央に円形断面を有したレーザ励起媒体を配し、前記反射面の曲率半径ＲＬ（ｍ）と前記両ミラー間の共振器長Ｌ（ｍ）との関係は、
−１３Ｌ＞ＲＬ＞−２３Ｌなる関係を満足したものであることを特徴とする固体レーザ発振器。
【請求項２】
−１５Ｌ＞ＲＬ＞−２１Ｌなる関係を満足したものであることを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ発振器。
【請求項３】
レーザ励起媒体は、ランタノイド希土元素のドープ量Ｎｄ（％）と励起長ＰＬ（ｍ）との関係式
Ｎｄ＝−２ＰＬ＋（４／３）±０．１
を満足したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の固体レーザ発振器。
【請求項４】
レーザ励起媒体はＹＡＧ結晶をセラミック焼成したものからなり、単結晶ＹＡＧに対しＬを０．９５〜１倍に補正したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体レーザ発振器。
【請求項５】
出力ミラー、リアミラーの少なくとも一方の反射面の曲率半径ＲＬ（ｍ）がマイナスで、両ミラー間の共振器長Ｌ（ｍ）の中央に円形断面を有したレーザ励起媒体を配し、前記反射面の曲率半径ＲＬ（ｍ）と前記レーザ励起媒体のランタノイド希土元素のドープ量Ｎｄ（％）と前記両ミラーの少なくとも一方の反射面の曲率半径ＲＬ（ｍ）との関係は、
−９≦ＲＬ≦−１１  かつ  ０．９≦Ｎｄ≦１．１  かつ  ０．５５≦ＰＬ≦０．６５
なる関係を満足したものであることを特徴とする固体レーザ発振器。
【請求項６】
反射面が対向するように出力ミラーとリアミラーとを配して少なくとも一方の反射面の曲率半径をマイナスとし、連続発振にて出力パワーが最大になるように前記両ミラーの位置を調節した後、単ショット出力にて円形のバーンパターンが得られるように、前記マイナス反射面を有したミラーのアライメントを行うことを特徴とするアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルスＹＡＧレーザ等の固体レーザ発振器とそのアライメント方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パルスＹＡＧレーザは初期の出力が安定せず徐々に増大しながら定常状態に至る。図６（ａ）は円形断面のパルスＹＡＧレーザを用いてｓ１、ｓ２、ｓ３、・・と周期的にショット出力した場合のパワー変動を示している。パワー変動は単ショット出力内でも、ショット出力間でも生じている。１ショット目ｓ１では出力開始時点で出力が大きく下回り出力終了時点でようやく定常値程度に達している。２ショット目以降１ショット目の不安定な出力傾向が順次に軽減し、４ショット目ではほぼ定常状態になっている。ショット出力の波形の経時的な変化を重ねて見ると図６（ｂ）に示すようにかなりな高低差があって揃っていないし、かなりな非対称になっている。また、パルスＹＡＧレーザの円形断面に対して１ショット目の出力のバーンパターンは半月状に歪んだり、その形状は一定でなく図６（ｃ）に示すような形状にも歪む。
【０００３】
このような出力の変動は、パルスＹＡＧレーザがその出力時にＹＡＧが吸収する励起光源からのエネルギにより発熱して歪むいわゆる熱レンズ効果によるものとされている。
【０００４】
このような熱レンズ効果に対応するのに、従来、パワーフィードフォーワード制御により初期出力を補償する方法（例えば、特許文献１参照。）や、熱レンズ効果によるレーザビームの拡がりを抑える補正用光学部品を設けて、その時々のレーザビームの拡がりに応じ補正用光学部品を移動させるフィードバック制御により補正する方法（例えば、特許文献２参照。）が主に採られている。
【０００５】
特許文献１に記載のようなフィードフォーワード制御は、図７（ａ）に示す繰り返し出力により達した定常状態で最大出力が得られるようにアライメントしておく。次いで、このアライメントによる定常時の出力に対し、熱レンズ効果がまだ発生しないか、小さい間の初期のショット出力時に出力が不足するのを補償するために、出力が定常時よりも不足する割合に応じて図７（ａ）に示す初期出力時の励起電流を定常時よりも大きく設定している。これにより、固体レーザ発振器からの各回のショット出力は、図７（ｂ）に示すように初期出力時から定常時になる。
【０００６】
特許文献２に記載のような補正用光学部品を設けて移動させる方法は、図８に示すように補正用光学部品ａを、固体レーザｂと出力ミラーｃとの間、固体レーザｂとリアミラーｄとの間に配置し、レーザビームｌｍをモニタｅによって検出してその時々の拡がりを演算手段ｆによって演算し、その時々の拡がりを相殺する位置に補正用光学部品ａをアクチュエータｇによって移動させる。
【０００７】
さらに、出力をリアルタイムでパワーフィードバックしてその時々の出力に応じ励起電流出力を制御し出力を安定させるリアルタイムパワーフィードバック制御方式も知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−２８４２８４号公報（００１１〜００１３  図３）
【０００９】
【特許文献２】
特開平０５−２２６７５３号公報（００１３〜００２０  図１）
【００１０】
【特許文献３】
特開平０５−１６９２８４号公報（００２１〜００２６  図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、熱レンズ効果は本実施の形態を示す図２に見られるようにレーザ励起媒体３が実線の状態から仮想線の状態に太り、出力端が凸レンズ化する形態変化として従来捉えられている。しかし、特許文献２で指摘されているレーザ光の拡がりは凸レンズ化により考えられる収束とは反対の作用であるなど、熱レンズ変化を単なる形態変化として捉えるだけでは対応できない。本発明者等は熱レンズ効果に関する研究から、熱レンズ効果は形態変化に加え、内部的な変化も影響することを知見した。具体的には、レーザ励起媒体内のドープ材の不均一に因ると思われるが、レーザビームの密度分布（以下モードと称する。）が光軸方向（経時的に現れる）にも横断面上の径方向にも変動し、出力パワーの高低変化、出力ビームの拡縮変化、バーンパターンの形状変化をもたらす。また、熱レンズ効果で光軸が傾くなど変位することもある。このようなモードの変化は光ファイバなどを経たレーザビームによる加工点においても微妙に現れ、加工に影響する。
【００１２】
しかし、特許文献１に記載のような出力の高低、強弱を制御するだけのパワーフォーワード方式によっては、出力の拡縮やバーンパターンの形状変化には対応できないし、光軸が変位するようなことに対応できないので、それらが加工に影響する。このため精密溶接などには不十分なものである。また、特許文献３に記載のようなリアルパワーフィードバック方式でも同様な問題がある。特に、リアルパワーフィードバック方式では制御遅れや反射光の影響によるハンチングが生じて加工荒れの問題となったり、出力強度を高速で制御するような場合に制御が間に合いにくい問題がある。
【００１３】
また、特許文献２に記載のような補正光学部品を移動させる方式では、装置が複雑で部品や組み立て、調整のコストが増す。しかも、光軸の変位に対応できないので加工位置が安定しない上、温度による光軸変動に弱いためにシンプルな固体レーザ発振器の場合に比し定常的に出力の安定性が劣る。従って、精密溶接などには不十分なものとなる。さらに、リアルフィードバック方式であることにより制御遅れの問題があり、出力強度を高速で制御するような場合に機械的な速度限界も加わり制御がさらに間に合いにくく対応できない。
【００１４】
本発明の目的は、経時的な制御や光学部品の移動なしに熱レンズ効果による影響を軽減して出力初期から出力を安定させられる信頼性の高い固体レーザ発振器とそのアライメント方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体レーザ発振器は、出力ミラー、リアミラーの少なくとも一方の反射面の曲率半径ＲＬ（ｍ）がマイナスで、両ミラー間の共振器長Ｌ（ｍ）の中央に円形断面を有したレーザ励起媒体を配し、前記反射面の曲率半径ＲＬ（ｍ）と前記両ミラー間の共振器長Ｌ（ｍ）との関係は、−１３Ｌ＞ＲＬ＞−２３Ｌなる関係を満足したものであることを１つの特徴としている。
【００１６】
このような構成では、固体レーザ発振器の出力に伴いレーザ励起媒体に熱レンズ効果が生じ、出力されたレーザ光が広がったり、光軸が振れてレーザ光が偏ったりしても、ミラーのマイナス反射面が、広がったり偏ったレーザ光をその入射位置からレーザ励起媒体側に反射させて返す際に、その曲率半径ＲＬに応じて光軸側に戻すような働きをする。また、このような入射したレーザ光を光軸側に偏らせる働きはマイナス反射面の光軸まわりのどの入射位置にても発揮する。このとき、−１３Ｌ＞ＲＬ＞−２３Ｌなる関係を満足することにより、モードにおけるビーム密度分布および出力を光軸まわりに収束させ、出力初期から所定の出力を確保しながら熱レンズ効果によるモードや出力の変化を抑え安定したレーザ加工ができる。しかも、光学系が複雑にならないし、電気的な制御や機械的な制御が不要であって安価に実現する上、応答性や動作不良の心配がない。
【００１７】
なお、前記に比し狭い−１５Ｌ＞ＲＬ＞−２１Ｌなる関係を満足するようにする、さらなる構成では、前記収束による熱レンズ効果の抑制が確実で、しかも、収束による初期出力時のスポット径が小さくなるのを軽減することができる。
【００１８】
また、レーザ励起媒体が、ランタノイド希土元素のドープ量Ｎｄ（％）と励起長ＰＬ（ｍ）との関係式
Ｎｄ＝−２ＰＬ＋（４／３）±０．１
を満足したものである、さらなる構成では、熱レンズ効果によるモードや出力の変化を抑えるのに、さらに好適である。
【００１９】
また、レーザ励起媒体がＹＡＧ結晶をセラミック焼成したものからなり、単結晶ＹＡＧに対しＬを０．９５〜１倍に補正したものとすることができる。
【００２０】
本発明の固体レーザ発振器は、また、出力ミラー、リアミラーの少なくとも１つの反射面の曲率半径ＲＬ（ｍ）がマイナスで、両ミラー間の共振器長Ｌ（ｍ）の中央に円形断面を有した励起長ＰＬ（ｍ）のレーザ励起媒体を配し、前記反射面の曲率半径ＲＬ（ｍ）と前記レーザ励起媒体のランタノイド希土元素のドープ量Ｎｄ（％）と前記両ミラーの少なくとも一方の反射面の曲率半径ＲＬ（ｍ）との関係は、
−９≦ＲＬ≦−１１  かつ  ０．９≦Ｎｄ≦１．１  かつ  ０．５５≦ＰＬ≦０．６５
なる関係を満足したものであることを別の特徴としたものとして、さらに好適なものとすることができる。
【００２１】
本発明の固体レーザ発振器のアライメント方法は、反射面が対向するように出力ミラーとリアミラーとを配して少なくとも一方の反射面の曲率半径をマイナスとし、連続発振にて出力パワーが最大になるように前記両ミラーの位置を調節した後、単ショット出力にて円形のバーンパターンが得られるように、前記マイナス反射面を有したミラーのアライメントを行うことを特徴とするものである。
【００２２】
このような構成では、連続発振によって出力が高まる熱レンズ効果の安定期を早期に得ながら出力パワーが最大となる出力ミラーおよびリアミラーの位置を決定しておくことにより、熱レンズ効果安定期の出力に損失がないようにすることができる。また、こうした上で、単ショット出力により円形なバーンパターンが得られるようにマイナス反射面を持ったミラーのアライメントを行うことにより、マイナス反射面によるモードおよび出力の収束を光軸まわりに均等に図れる条件を満足しておける。従って、固体レーザ発振器の精度よい出力特性を確保し、また保証することができる。しかも、最適な条件設定に手間が掛からず低コストで調整できる。
【００２３】
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面の記載によって明らかになる。本発明の各特徴は、それ単独で、あるいは可能な限りにおいて、種々な組合せで複合して採用することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る固体レーザ発振器とそのアライメント方法につき、図を参照しながら詳細に説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の説明は本発明の具体例であって、特許請求の範囲の記載を限定するものではない。
【００２５】
図１に本発明の実施の形態に係る固体レーザ発振器の１つの例を示している。これについて説明すると、図１に示すように出力ミラー１およびリアミラー２の反射面１ａ、２ａ間がなす共振器長Ｌ（ｍ）の中央に長さＰＬ（ｍ）のレーザ励起媒体３を配置してある。レーザ励起媒体３は図示しない励起ランプによる励起にて熱影響を受けて熱レンズ効果が生じる例えばパルスＹＡＧレーザである。
【００２６】
既述したように熱レンズ効果は、図２に示す実線の状態から仮想線で示す状態にレーザ励起媒体３が太り、また端面が凸レンズ化する形態変化に加え、内部の光学特性が変化し、レーザ励起媒体３から出射されるレーザ光４に図２に示すようなビームの拡がりのほか、レーザ光４のモードが図２に示す光軸５の方向と、これに直角な横断面上での径方向とに変動し、これが出力を不安定にする。
【００２７】
これらのことを解消するのに本実施の形態では、まず、出力ミラー１の反射面１ａの曲率半径が無限大で、リアミラー２の反射面２ａの曲率半径ＲＬ（ｍ）がマイナスであるようにしている。このようにした固体レーザ発振器において、レーザ光４の出力に伴いレーザ励起媒体３に熱レンズ効果が生じ、出力されたレーザ光４が広がったり、光軸５が振れてレーザ光４が偏ったりしても、リアミラー２のマイナス反射面２ａが、広がったり偏ったレーザ光４を図２に代表的に示す入射位置Ａからレーザ励起媒体３側に反射させて返す際に、その曲率半径ＲＬに応じて光軸５側に戻すような働きをする。また、この入射したレーザ光４を光軸５側に偏らせる働きはリアミラー２のマイナス反射面２ａの光軸５まわりのどの入射位置にても発揮する。
【００２８】
これにより、モードにおけるビーム密度分布および出力を光軸５まわりに収束させ、出力初期から所定の出力パワーを確保しながら熱レンズ効果によるモードや出力の変化を抑え安定したレーザ加工ができる。しかも、光学系が複雑にならないし、電気的な制御や機械的な制御が不要であって安価に実現する上、応答性や動作不良の心配が全くない。
【００２９】
このような反射面２ａの働きにおいて、反射面２ａの入射位置Ａからレーザ光４を光軸５側へ戻すときの光軸５に対する戻し角度θは、反射面２ａの曲率半径ＲＬと相関し、反射面２ａで反射してレーザ励起媒体３の端面３ａに返されるレーザ光４の返し位置は、前記戻し角度θと、レーザ励起媒体３の端面３ａおよび反射面２ａ間の距離Ｘとに相関する。この距離Ｘは、励起長をＰＳ（ｍ）としてＸ＝（Ｌ−ＰＬ）／２である。しかし、本発明者等の通常使用される範囲の固体レーザ発振器での実験によれば、前記働きにＰＬとＲＬまたはＬとの相関性は低いものであり、この関係は無視して微調整にて対応できた。
【００３０】
そこで、ＲＬとＬの実用的な範囲での関係を実験で求めたところ図３に示すような結果が得られた。これを直線近似するとＲＬ＝−１８Ｌなる関係式となった。さらに好ましい条件を実験により求めたところ、−１３Ｌ＞ＲＬ＞−２３Ｌなる関係を満足することにより、出力はその初期から安定し、モードおよび出力パワーの変動を好適に抑えられた。しかし、より狭い
−１５Ｌ＞ＲＬ＞−２１Ｌ
なる関係を満足するようにすると、前記収束による熱レンズ効果の抑制が確実で、しかも、収束による初期出力時のスポット径が小さくなるのを軽減することができた。
【００３１】
次に、レーザ励起媒体３のランタノイド希土元素のドープ量Ｎｄ（％）の熱レンズ効果への影響は励起長ＰＬ（ｍ）との関係で実験により求めたところ、図４に示すような関係が得られた。そこで、これを直線近似した次のような関係式
Ｎｄ＝−２ＰＬ＋（４／３）±０．１
を満足することにより、熱レンズ効果によるモードや出力の変化を抑えるのに好適であった。また、レーザ励起媒体３がＹＡＧ、ランタノイド希土元素がネオジウムであるのがより好適である。
【００３２】
なお、上記した直線近似式は光学系の条件設定を容易にするのに役立ち、最適条件との間にずれがあるにしても、高精度な固体レーザ発振器では個々のアライメントが必要であるので、前記ずれに対する微調整を含めて行えば特別な手間なしに対応することができる。
【００３３】
また、レーザ励起媒体３はＹＡＧ結晶をセラミック焼成したものとして容易かつ安価に得られ、ランタノイド希土元素としてネオジウムをドープした単結晶ＹＡＧに対しＬを０．９５〜１倍することで、熱レンズ効果による出力変動に対する補正操作を容易かつ好適に行うことができた。
【００３４】
さらに、図１に示す固体レーザ発振器において、さらに最適な設計パラメータにつき実験により求めたところ、
−９≦ＲＬ≦−１１  かつ  ０．９≦Ｎｄ≦１．１  かつ  ０．５５≦ＰＬ≦０．６５
なる関係を満足すればより好適であった。
【００３５】
以上のような固体レーザ発振器のアライメント方法としては、出力ミラー１およびリアミラー２につき、連続発振にて出力パワーが最大になるように調節した後、単ショット出力にて図５（ｃ）に示すような円形のバーンパターンが得られるようにリアミラー２のアライメントを行うのが好適である。リアミラー２の真円のバーンパターンを得るアライメントは傾きが対象となるが、これに限らないし、必要に応じて光軸５上の前後位置、光軸ずれなどもアライメントすることもできる。
【００３６】
このような手順によれば、連続発振によって出力が高まる熱レンズ効果の安定期を早期に得ながら出力パワーが最大となる出力ミラーおよびリアミラーの位置を決定しておくことにより、熱レンズ効果安定期の出力に損失がないようにすることができる。また、こうした上で、単ショット出力により円形なバーンパターンが得られるようにリアミラー２のアライメントを行うことにより、リアミラー２によるモードおよび出力の収束を光軸まわりに均等に図れる条件を満足しておける。従って、固体レーザ発振器の精度よい出力特性を確保し、また保証することができる。しかも、最適な条件設定に手間が掛からず低コストで調整できる。
【００３７】
ここで、実施例を示すと、平面である出力ミラー１と曲率半径ＲＬ（ｍ）の凹面であるリアミラー２との反射面１ａ、２ａ間がなす共振器長Ｌ（ｍ）の中心位置に励起長ＰＬ（ｍ）でネオジウムドープしたＹＡＧロッドであるレーザ励起媒体３を配した固体レーザ発振器において、共振器長ＬをＬ＝０．６ｍとする。このときリアミラー２の曲率半径ＲＬは、上記−１５Ｌ＞ＲＬ＞−２１ＬからＲＬ＝−１８×０．６±３×０．６の範囲に大まかに設定すると、ＲＬ＝−１０．８±１．８となる。この範囲をさらに近似補正して単純化し、ＲＬ＝−１０ｍとした。
【００３８】
一方、ネオジウムドープ量Ｎｄは、Ｎｄ＝２ＰＬ＋（４／３）±０．１からＮｄ＝１．０９±０．１となり、この範囲を近似補正して単純化し１．１％とした。
【００３９】
次に、このように構成した固体レーザ発振器のアライメント方法であるが、一般的には単ショット出力の繰り返し動作で定常状態となったときに最大の出力パワーとなるように調整する。本実施例では１ショット目の単ショットにてバーンパターンが真円になるように調整する。このように真円のパターンを得ようとする場合のアライメントとしては、リアミラー２の傾き量として２μｍ／５０ｍｍ以下の精度が必要である。
【００４０】
本実施例では乾式ボールとスプリングで構成されたクリープの発生しない差動ミラーホルダ３１、３２を用いて０．５μｍ／５０ｍｍ以下の精度でアライメントした。また、動作中の温度安定性と、固体レーザ発振器のベース３３の重力クリープによるアライメントずれがないようにした。具体的には、通常動作保証温度１５℃〜３５℃の範囲で温度が変化しても、リアミラー２のアライメント精度がミラーの傾き量として２μｍ／５０ｍｍ以下であることを維持しつづけられるように、ベース３３の厚さを設定した。１つの例を示すと、リアミラー２から出力ミラー１の間の厚さを少なくとも共振器長Ｌの１／１０以上となる７０ｍｍ以上として共振器ベースの剛性を確保した。
【００４１】
さらに、周囲環境温度が通常の使用温度１５℃〜３５℃を超えて変化しても、リアミラー２のアライメント精度がミラーの傾き量として２μｍ／５０ｍｍ以下であることを維持し続けられるように、リアミラー２から出力ミラー１の間を水冷構造とした温度調節ベースを採用した。
【００４２】
このように構成した固体レーザ発振器によれば、図５（ａ）に示すようにｓ１、ｓ２、ｓ３、・・と周期的にショット出力を繰り返したとことパワー変動は単ショット出力内でも、ショット出力間でもほとんど生じない。１ショット目でも出力開始時点から定常値程度にほぼ達して、それが維持されている。２ショット目以降これがより安定し既に定常状態になっている。ショット出力の波形の経時的な変化を重ねて見ると図５（ｂ）に示すように高低差はほとんど見られない。また、１ショット目の出力のバーンパターンは図５（ｃ）に示すＰ１のように真円であり、２ショット目のＰ２に比し少し小さ目になっているだけで精密レーザ溶接においても精度よい加工ができた。
【００４３】
なお、図１に示すような構成の固体レーザ発振器において、リアミラー２の反射面２ａを無限大に、出力ミラー１の反射面１ａをマイナスにしても同じ熱レンズ効果による出力の変動を抑える作用は得られる。しかし、出力ミラー１を平面にするとこの面の鉛直方向にレーザ光４が得られるのでファイバとのカップリングを図る場合でも、リアミラーだけの再調整で済む利点がある。このような利点が不要な用途なら出力ミラー１の反射面１ａをマイナスにしても実用できるし、出力ミラー１、リアミラー２の反射面１ａ、２ａ双方をマイナスにしてもよい。。
【００４４】
特に、本発明者等は数Ｗの小出力パワーからＫＷの大出力パワーのオーダまでの広い範囲に亘って出力実験を行ったところ、ビームサイズが大きくなり、ビームプロダクトが悪くなっても、バーンパターンの真円形状は安定していた。このため、入射するレーザ光４のビームモードに影響を受ける光ファイバーの出口の真円モードも変化しない。
【００４５】
また、１ショット出力が数ｍＳで２００Ｊを超えるような高ピーク・高エネルギーの場合でも、また、従来であれば１ショット目の大きなビームモードのばらつきによる部分的なミラーコートダメージを受けるような場合でも、前記真円のバーンパターン内に均質化される。このため、ミラーコートにダメージを与えない。よって、高ピーク・高エネルギーが実現でき、従来困難であった金や銅、アルミニウムなどの高反射率材料どうしの溶接や、タングステンやダイヤモンド等の高溶融点材料の切断も可能な固体レーザ発振器が得られる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の固体レーザ発振器によれば、固体レーザ発振器の出力に伴いレーザ励起媒体に熱レンズ効果が生じ、出力されたレーザ光が広がったり、光軸が振れてレーザ光が偏ったりしても、ミラーのマイナス反射面が、広がったり偏ったレーザ光をその入射位置からレーザ励起媒体側に反射させて返す際に、その曲率半径ＲＬに応じて光軸側に戻すような働きをする。また、このような入射したレーザ光を光軸側に偏らせる働きはリアミラーのマイナス反射面の光軸まわりのどの入射位置にても発揮し、モードにおけるビーム密度分布および出力を光軸まわりに収束させ、出力初期から所定の出力を確保しながら熱レンズ効果によるモードや出力の変化を抑え安定したレーザ加工ができる。しかも、光学系が複雑にならないし、電気的な制御や機械的な制御が不要であって安価に実現する上、応答性や動作不良の心配が全くない。
【００４７】
また、本発明の固体レーザ発振器のアライメント方法によれば、連続発振によって出力が高まる熱レンズ効果の安定期を早期に得ながら出力パワーが最大となる出力ミラーおよびリアミラーの位置を決定しておくことにより、熱レンズ効果安定期の出力に損失がないようにすることができる。また、こうした上で、単ショット出力により円形なバーンパターンが得られるようにマイナス反射面を有したミラーのアライメントを行うことにより、マイナス反射面によるモードおよび出力の収束を光軸まわりに均等に図れる条件を満足しておける。従って、固体レーザ発振器の精度よい出力特性を確保し、また保証することができる。しかも、最適な条件設定に手間が掛からず低コストで調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る固体レーザ発振器の構成図。
【図２】図１の発振器のリアミラーの作用を説明する模式図。
【図３】図１の装置でのＲＬとＬとの相関実験データを示すグラフ。
【図４】図１の装置でのＮｄとＰＬとの相関実験データを示すグラフ。
【図５】図１の装置での出力に関する実施例データを示し、その（ａ）は周期的なショット出力図、その（ｂ）はショット出力波形図、その（ｃ）は１ショット目と２ショット目とのバーンパターン図。
【図６】従来の装置での出力に関する実施例データを示し、その（ａ）は周期的なショット出力図、その（ｂ）はショット出力波形図、その（ｃ）は１ショット目のバーンパターン図。
【図７】従来のパワーフィードフォーワード制御方式を採用した装置での励起電流と出力との関係を示す図。
【図８】従来の光学系移動によるフィードバック制御方式を採用した装置を示す構成図。
【符号の説明】
１  出力ミラー
２  リアミラー
１ａ、２ａ  反射面
３  レーザ励起媒体
４  レーザ光
５  光軸
Ｌ  共振器長
ＲＬ  曲率半径
ＰＬ  励起長
【図１】
2004363414.tif 000003
【図２】
2004363414.tif 000004
【図３】
2004363414.tif 000005
【図４】
2004363414.tif 000006
【図５】
2004363414.tif 000007
【図６】
2004363414.tif 000008
【図７】
2004363414.tif 000009
【図８】
2004363414.tif 000010